Webb buscará aprender más sobre Saturno, sus anillos y sus lunas

 

Si detiene a una persona al azar en la acera y le pregunta cuál es su planeta favorito, es probable que su respuesta sea Saturno. Los impresionantes anillos de Saturno son una vista memorable en cualquier telescopio de jardín.

Pero todavía hay mucho que aprender sobre Saturno, especialmente sobre el clima y la química únicos del planeta, así como sobre el origen de su opulento sistema de anillos. Después de su lanzamiento en 2021, el telescopio espacial James Webb de la NASA observará Saturno, sus anillos y su familia de lunas como parte de un programa integral del sistema solar.

Este estudio se llevará a cabo a través de un programa de observaciones de tiempo garantizado encabezado por Heidi Hammel, astrónoma planetaria y vicepresidenta ejecutiva de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en Washington, DC Hammel fue seleccionado por la NASA como científico interdisciplinario Webb en 2002.

“El propósito de este programa es demostrar las capacidades de Webb para las observaciones del sistema solar, incluida la observación de objetos brillantes, el seguimiento de objetos en movimiento y la detección de objetivos débiles junto a los brillantes”, explicó Hammel. "Los datos estarán disponibles para la comunidad del sistema solar lo antes posible para mostrarles que Webb puede hacer lo que les hemos prometido".

Webb continuará donde lo dejó la nave espacial Cassini de la NASA. Cassini orbitó Saturno durante 13 años, desde 2004 hasta que la misión terminó en 2017 cuando la nave espacial se sumergió en la atmósfera de Saturno. Desde entonces, programas como el programa Legado de Atmósferas de Planetas Exteriores del Telescopio Espacial Hubble y las mediciones desde tierra han sido la única forma de monitorear Saturno.

Las estaciones de Saturno

Saturno está inclinado sobre su eje al igual que la Tierra y, como resultado, también experimenta estaciones mientras orbita alrededor del Sol. Sin embargo, dado que el año de Saturno tiene una duración de 30 años terrestres, cada estación dura aproximadamente 7 años y medio. Cassini llegó durante el verano del hemisferio sur (invierno en el hemisferio norte). Ahora es verano en el hemisferio norte. Los astrónomos están ansiosos por buscar cambios estacionales en la atmósfera de Saturno.

“Estas observaciones nos darán un análisis completo del sistema de Saturno para ver qué ha cambiado, para ver cómo han evolucionado las estaciones desde los últimos atisbos de Cassini y para aprovechar las capacidades que Webb tiene y que Cassini nunca tuvo”, dijo Leigh Fletcher de la Universidad de Leicester. England, investigador principal del programa.

A fines de 2010, una tormenta monstruosa estalló en el hemisferio norte de Saturno. Comenzó como un punto diminuto pero creció rápidamente, hasta que a fines de enero de 2011 rodeó el planeta. Los astrónomos se sorprendieron porque tales tormentas normalmente no se forman hasta después del solsticio de verano, que ocurrió en 2017. Estarán atentos a más tormentas a medida que el hemisferio norte de Saturno pasa del verano al otoño en el transcurso de la misión de Webb.

Las tormentas no son los únicos fenómenos atmosféricos que comparten Saturno y la Tierra. Saturno también experimenta auroras o luces del norte y del sur. Esas auroras desencadenan cambios químicos en la atmósfera de Saturno, rompiendo algunas moléculas y permitiendo que se formen otras nuevas. Webb buscará firmas de esa química inusual que brilla en longitudes de onda del infrarrojo medio, particularmente en la región del polo norte.

Titán, la luna más grande de Saturno

La luna más grande de Saturno, Titán, también caerá bajo la poderosa mirada de Webb. Titán es único porque es la única luna en nuestro sistema solar con una atmósfera sustancial. De hecho, es más grande que el planeta Mercurio. La presión atmosférica en Titán es aproximadamente un 50% mayor que en la Tierra. Al igual que la Tierra, esa atmósfera es principalmente nitrógeno, pero Titán también tiene hidrocarburos vaporosos como el metano. Titán también es mucho más frío que la Tierra, con una temperatura superficial de alrededor de menos 290° Fahrenheit (menos 180° Celsius).

Dentro de la atmósfera de Titán, las reacciones químicas están constantemente batiendo su composición. Las moléculas se descomponen en sus constituyentes como carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Esos átomos forman nuevas moléculas, que se filtran a través del aire y se asientan en cualquier polo que esté experimentando el invierno.

“La atmósfera de Titán es como un gran laboratorio de química”, dijo Conor Nixon del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland, investigador principal del programa. Nixon y sus colegas utilizarán el espectrógrafo de infrarrojo cercano de Webb (NIRSpec) y el generador de imágenes de infrarrojo medio (MIRI) para estudiar estas moléculas con mucho más detalle de lo que permitían los instrumentos de Cassini.

Además de la Tierra, Titán es el único objeto de nuestro sistema solar que tiene mares y lagos líquidos en su superficie. Mientras que la Tierra tiene un ciclo de agua en el que el agua se evapora, cae en forma de lluvia y fluye por los ríos hasta el océano, Titán experimenta un ciclo similar con el metano. En Titán, la lluvia de metano esculpe los lechos de los ríos a través del hielo de agua dura como una roca antes de fluir hacia los mares con bordes de alquitrán. Cassini y su sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea, que aterrizó en Titán en 2004, realizaron notables descubrimientos sobre esta luna de Saturno. Webb estudiará los ciclos climáticos estacionales de Titán para compararlos con los modelos de los astrónomos.

“Titán tiene nubes y clima que podemos ver cambiar en tiempo real. Su química es muy diferente a la de la Tierra, pero sigue siendo una química orgánica basada en el carbono”, dijo Stefanie Milam de la NASA Goddard, co-investigadora del programa.

Si bien la vida útil de la misión de Webb después del lanzamiento está diseñada para ser de al menos 5 años y medio, podría durar potencialmente 10 años o más. Como resultado, podría ver a Saturno pasar del verano del norte al equinoccio de otoño y volver a la primavera del sur. Eso casi "completaría el círculo" iniciado cuando Cassini llegó durante el verano austral.

“Realmente habremos cubierto todo un año de Saturno. Esa sería una experiencia bastante reveladora”, dijo Fletcher.

El Telescopio Espacial James Webb será el principal observatorio de ciencia espacial del mundo cuando se lance en 2021. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar. en eso. Webb es un proyecto internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

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