Ultrasonido para Astronautas

http://science.nasa.gov/headlines/y2005/16feb_ultrasound.htmLejos de doctores y hospitales, los astronautas en el espacio aprenden a examinarse ellos mismos usando el ultrasonido.

Febrero 16, 2005: Cuando usted escucha la palabra “ultrasonido” probablemente piense en mujeres embarazadas y sus bebés. Agregue a alguien más a la lista: astronautas.

Nadie está en estado de embarazo en el espacio, pero los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) están usando el ultrasonido, para mirar dentro de ellos mismos como parte de un proyecto de la NASA llamado ADUM siglas en inglés de “ADvanced Ultrasound in Microgravity” (Ultrasonido Avanzado en Microgravedad).

Derecha: A bordo de la Estación Espacial Internacional, Gennady Palalka realiza un examen de ultrasonido a Mike Fincke. [más información]

El Dr. Scott Dulchavsky, cirujano del Hospital Henry Ford en Detroit, encabeza el proyecto. Su equipo, que incluye a los co-investigadores Doug Hamilton, Shannon Melton y Ashot Sargsyan, de Laboratorios Wyle, en Houston, estudian cómo puede usarse el ultrasonido para diagnosticar problemas médicos a bordo de las naves espaciales.

Aquí en la Tierra, los doctores pueden observar los huesos rotos con un aparato de Rayos X, pueden buscar tumores con un escáner para TAC, y pueden examinar el cerebro mediante una IRM. Ninguno de estos abultados instrumentos están disponibles en ninguna nave de la NASA.

Sin embargo, hay una aparato de ultrasonido a bordo de la ISS.


El ultrasonido ofrece varias ventajas: Comparado con otros instrumentos de diagnóstico por imágenes, los aparatos de ultrasonido son compactos y ligeros. Esto es importante en naves restringidas, donde cada onza de carga útil tiene un costo de lanzamiento. Además, las imágenes de ultrasonido aparecen al instante. No tiene que esperar, por decir, a que se revelen las placas de Rayos X. ¿Tiene un problema? El ultrasonido puede localizarlo rápidamente.

Una sensor de ultrasonido funciona un poco como un radar. Envía ondas de sonido a alta frecuencia (megahertz) al organismo. Cuando esas ondas encuentran un órgano – por ejemplo, el hígado – algunas rebotan inmediatamente, y algunas continúan, rebotando cuando alcanzan el órgano siguiente – por ejemplo, el riñón. Puesto que las ondas viajan a través de cada órgano, o tejido, a distinta velocidad, el sensor puede “ver” lo que las ondas de sonido reflejadas han encontrado.

Típicamente, el ultrasonido se ha usado para ver los órganos internos. Se usa a menudo para examinar fetos. Pero Dulchavsky y su equipo están ampliando su repertorio. Están desarrollando formas de observar los ojos, dientes, pulmones, huesos y músculos. Consideran que el ultrasonido puede usarse para casi dos terceras partes de una lista de aproximadamente 500 condiciones médicas que hipotéticamente pudieran ocurrir en una nave espacial.

Y, en algunos casos, el ultrasonido funciona incluso mejor en el espacio que en la Tierra. Eso es porque en baja gravedad, los órganos internos cambian de lugar. “El corazón se desplaza hacia arriba .... El hígado se mueve casi 7.5 cm. (3 pulgadas) al norte”. El resultado es que los órganos terminan acercándose unos a otros. Eso es bueno. Las ondas de sonido se mueven de uno a otro con menos distorsión, proporcionando una imagen de ultrasonido más clara.

Arriba: Una vista de ultrasonido del tendón del bíceps de Mike Fincke, astronauta de la ISS. La “D” indica el músculo deltoide. La “T” es el extremo cercano intracapsular del tendón largo del bíceps. [más información]

Tradicionalmente, los sensores de ultrasonido son manejados por técnicos con varios cientos de horas de entrenamiento. Los astronautas solo obtienen aproximadamente cuatro horas de entrenamiento. ¿Cómo se las ingenian? “Les estamos ayudando”, dice Dulchavsky. Mientras los astronautas operan el sensor, están en contacto constante con los expertos en superficie.

Recientemente, el procedimiento fue probado con los astronautas Mike Fincke y Gennady Padalka de la ISS. El equipo en tierra y los astronautas se conectaron a un canal de transmisión satelital para compartir información. “[Mike] puso el sensor en la piel, y entonces, dos segundos después, en el Centro Espacial Johnson pudimos observar la misma imagen que él veía”, dice Dulchavsky.

Es un proceso interactivo. “Aquí vamos, ‘Mike, eso no está muy bien. ¿Puedes mover el sensor una pulgada más cerca del codo?’ Así, Mike lo desliza hacia abajo una pulgada más cerca. ‘Ah, eso está muy bien, necesitas presionar un poco más’ Mike presiona un poco más. ‘Casi perfecto, muévelo media pulgada hacia atrás. Muy bien, lo tienes. ¡Perfecto!”.

Esta técnica, de no-doctores usando el ultrasonido para obtener imágenes de calidad para diagnóstico bajo la orientación de expertos a distancia, puede tener importantes aplicaciones en la Tierra – en campos de batalla, por ejemplo, o en áreas rurales donde los doctores están muy lejos.

“Estamos analizando la modificación de cómo transmitir la información, de manera que podamos hacerla a través de un teléfono celular”, dice Dulchavsky. “Imagínese que pudiéramos poner sensores de ultrasonido en ambulancias”. Los médicos de la sala de emergencia podrían establecer un tratamiento incluso antes de que el paciente llegue al hospital.

El proceso ya ha sido usado exitosamente en superficie – en los vestidores de los Alas Rojas, el equipo de Hockey de Detroit. “Los jugadores se lastiman mucho en los juegos de la NHL”, dice Dulchavsky, uno de los seguidores. “La temporada pasada, capacitamos a uno de sus entrenadores para usar el sensor. Funcionó de maravilla”.

Derecha: El Dr. Scott Dulchavsy (en el extremo derecho) muestra al entrenador de los Alas Rojas de Detroit, Piet Van Zant (en el extremo izquierdo) cómo usar un aparato de ultrasonido. [más información]

También funciona bien en el espacio. En el experimento en la ISS, Fincke y Padalka se examinaron los hombros uno al otro. Esa articulación fue escogida, dice Dulchavsky, porque es muy complicada. Y aunque el del hombro es uno de los exámenes de ultrasonido más desafiante, los astronautas pudieron obtener vistas claras con calidad de diagnóstico.

Un artículo que describe el procedimiento fue publicado en la edición de Febrero de la revista Radiology, es el primer enviado desde órbita.

Ahora, Dulchavsky y sus colaboradores están analizando sus datos. El siguiente paso, dice, es elaborar un programa que enseñará a los astronautas a hacer más y más por sí mismos. Esto permitirá que el ultrasonido sea usado incluso en misiones de exploración de largo alcance, como viajes a Marte, donde la orientación desde la Tierra es menos práctica.

El proyecto ADUM es significativo, dice Dulchavsky, pues ha desplazado los límites de lo que la tecnología del ultrasonido puede hacer. El y sus colegas planean empujar aún más esas fronteras.


Autor: Karen Miller y Dr. Tony Phillips

Traducción: María Luisa Hernández

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El Huracán sin Nombre

Abril 2, 2004

El 28 de Marzo, un sorpresivo huracán golpeó en la costa de Brasil


Un hotel en Gulfport, Mississippi, colapsado por el Huracán Camille en 1969.


Los huracanes son aterradores. Arrancan árboles del suelo, arrojan autos en el aire, y aplastan casas. Sus vientos pueden soplar más fuertes que 160 km/h. Algunos huracanes han sido conocidos por jalar una pared de agua de 6 m de alto desde el océano … después lanzarla tierra adentro, inundando kilómetros de costa. Ningunas otras tormentas en la Tierra son tan destructivas.

Más o menos memorables. Se habla por décadas de los huracanes más poderosos, mucho después de que las inundaciones bajaron y que los árboles crecieron de nuevo. ¿Qué niño en Mississippi no ha oído hablar hoy del Huracán Camille, la monstruosa tormenta que traumatizó a sus padres en 1969? Los huracanes son las únicas tormentas a las que en la actualidad se les da un nombre, como a la gente, para ayudarnos a recordar.

Bautizar huracanes también ayuda a prevenir confusiones. A veces hay dos o más tormentas enfureciendo al mismo tiempo. Meteorólogos y rastreadores de tormentas usan nombres, como Camille, Hugo y David para aclarar de cual tormenta están hablando. Por estas razones, cada huracán obtiene un nombre. Siempre.

Esto, hasta la semana pasada, el 28 de Marzo, cuando un huracán sin nombre golpeó en Brasil. La tormenta tocó tierra cerca de Torres, un pueblo pequeño en el estado de Santa Catarina a unos 800 km. al sur de Río de Janeiro.

“Esto realmente nos tomó a todos por sorpresa”, dice la investigadora de huracanes de la NASA Robbie Hood. “No se supone que haya huracanes en esa parte del mundo”. Satélites climatológicos han estado circulando la Tierra por más de 40 años. Durante ese tiempo, dice, han anunciado huracanes (también llamados “tifones o ciclones”) en el Atlántico Norte, y a ambos lados del ecuador en los Océanos Pacífico e Indico, pero nunca antes en el Atlántico Sur.

Los huracanes ocurren más frecuentemente en las áreas encerradas con negro, y raramente fuera de éstas.

“Los vientos verticales cortantes en el Atlántico Sur son muy fuertes para los huracanes”, explica Hood. Los vientos en la alta troposfera (alrededor de 10 km de altura) son 32 km/h más veloces que los cientos en la superficie del océano. Esta diferencia, o el corte, degradan las tormentas antes de que se intensifiquen demasiado.

Un típico huracán comienza como una agrupación de tormentas ordinarias. Toma fuerza del calor de las cálidas aguas tropicales y guiadas por fuerzas Coriolis, las tormentas se arremolinan juntas, uniendo fuerzas para crear una depresión tropical … después una tormenta tropical … y finalmente un huracán hecho y derecho. Los vientos cortantes en el Atlántico Sur usualmente frenan este proceso en la etapa de depresión tropical.

Hay excepciones. En 1991, por ejemplo, el Centro Nacional de Huracanes de Estados Unidos documentó una tormenta tropical fuera de las costas del Congo. Duró como cinco días mientras se arrastraba hacia el centro del Atlántico Sur, pero nunca alcanzó la fuerza de un huracán. (El umbral mínimo para un huracán es de vientos a 119 km/h)

¿Qué fue diferente en la tormenta de Marzo del 2004?

¿Porqué se convirtió en huracán? Nadie lo sabe.




El huracán brasileño el día 26 de Marzo del 2004, visto desde el Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo del satélite Terra. [amplia imagen espectacular]


Cuando la tormenta golpeó en Brasil, los observadores locales aún no estaban seguros de si era un huracán. Brasil no tiene en superficie red de estaciones meteorológicas para medir el viento y la lluvia de tormentas tropicales. “No hay “cazadores de huracanes” en Brasil”, añade Hood. “Las tormentas son muy raras”.

Los satélites espaciales, sin embargo, recogieron un gran reparto de datos. “Los satélites del NOAA, de órbita polar, midieron la temperatura del ojo de la tormenta”, dice el científico climático Roy Spencer de la Universidad de Alabama en Huntsville. “Eso nos dijo que tan rápido se movían los vientos”. Fue un huracán categoría 1, dice, un estimado confirmado por el satélite medidor de vientos QuikScat de la NASA. Además, los satélites GOES del NOAA y los satélites Terra y Aqua de la NASA tomaron imágenes de la tormenta en microondas, infrarrojo y longitudes de onda visibles, permitiendo a los científicos monitorear los movimientos de humedad y energía calorífica dentro de la tormenta – datos valiosos, por cierto.



Un mapa del radar de precipitación TRMM del huracán en el Atlántico Sur el 28 de Marzo

La nave espacial TRMM, una misión conjunta de la NASA y la agencia espacial japonesa, sobrevoló la tormenta varias veces días antes de que tocara tierra, y recopiló quizás los datos más reveladores de todos. TRMM, siglas del Tropical Rainfall Measuring Misión, carga un radar de precipitación, el único en el espacio. Emitiendo a través de las nubes, el radar iluminó bandas espirales de lluvia; ¡las imágenes de la tormenta en color falso asemejan a una galaxia pinwheel! Combinando datos del radar y del generador de imágenes en microondas de la nave espacial, los investigadores pueden estimar el índice de lluvia a lo largo y ancho del huracán – de arriba abajo, del ojo al borde.

“Todo este episodio destaca las ventajas de los satélites para los estudios del huracán, especialmente donde no hay aeronaves esperando volar a través de las tormentas”, dice Hood. “Los satélites pueden monitorear las tormentas en todas partes del mundo”.

Pero queda un problema: ¿Para qué llamarlos? La Organización Mundial de Meteorología mantiene una lista de los nombres de huracanes para cada parte del mundo … excepto el Atlántico Sur. Tristemente, el 28 de Marzo la tormenta dañó para recordar: 500 hogares destruidos, botes de pesca hundidos, al menos 2 personas muertas y 1500 más sin hogar. Los brasileños van a hablar de la tormenta por mucho tiempo y se preguntarán sobre huracanes por venir.

Los huracanes del Atlántico Sur necesitan nombres. Alguien en alguna parte, probablemente, esté haciendo una lista.

Fuente: http://science.nasa.gov/headlines/y2004/02apr_hurricane.htm

Traducción: María Luisa Hernández Castro

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Un Asteroide va hacia los Perros

Mayo 08, 2000

Los astrónomos han capturado imágenes de un asteroide metálico en forma de hueso para perro
Astrónomos de la NASA han recogido la primerísimo imagen de radar de un asteroide del “gran cinturón”, una roca metálica en forma de hueso para perro del tamaño de Nueva Jersey, un aparente resto de una ancestral y violenta colisión cósmica.

Estas imágenes muestran varias perspectivas de un modelo de computadora basado en da¿tos de radar del asteroide 216 Kleopatra.


El asteroide, llamado 216 Kleopatra, es un objeto largo en el principal cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, mide alrededor de 217 kms (135 millas) de largo y alrededor de 94 kms (58 millas) de ancho. Kleopatra fue descubierto en 1880, pero hasta hoy su forma era desconocida.

“Con esta forma de hueso para perro, Kleopatra es uno de los asteroides más inusuales que hayamos visto en el Sistema Solar”, dijo el Dr. Steven Ostro del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena, CA, quien dirige un equipo de astrónomos que observan a Kleopatra con el telescopio de 1000 pies (305 metros) del Observatorio de Arecibo, en Puerto Rico. “Kleopatra podría ser el remanente de una increíblemente violenta colisión entre dos asteroides que no se desbarataron completamente y dispersaron todos los fragmentos”.



El radio telescopio de Arecibo es actualmente el telescopio de un solo disco, más grande del mundo. Inaugurado en 1963, este radio telescopio (y radar) de 305 metros (1000 pies) reside en un valle natural de Puerto Rico. [Más información desde el National Astronomy and Ionosphere Center]


Los astrónomos usaron el telescopio para rebotar señales de radar fuera de Kleopatra. Con técnicas sofisticadas de análisis por computadora, ellos descifraron los ecos, los transformaron en imágenes y ensamblaron un modelo por computadora de la forma del asteroide. El telescopio de Arecibo sufrió una renovación en los noventas, con lo cual mejoró dramáticamente su sensibilidad e hizo factible crear imágenes de objetos más distantes.

Estas nuevas imágenes de radar fueron obtenidas cuando Kleopatra estaba más o menos a 106 millones de millas (171 millones de kilómetros) de la Tierra. Viajando a la velocidad de la luz, la señal transmitida tomó alrededor de 19 minutos en hacer un viaje a Kleopatra de ida y vuelta.

“Obtener imágenes de Kleopatra desde Arecibo fue como usar un telescopio en Los Angeles del tamaño del lente del ojo humano para retratar un auto en Nueva York”, ha dicho Ostro.

Kleopatra es uno de varias docenas de asteroides cuyos colores sugieren que contienen metal. La fuerte reflexión de las señales de radar de Kleopatra, indica que es en su mayor parte de metal, posiblemente una aleación níquel-hierro. Estos objetos fueron una vez calentados, derretidos y diferenciados en estructuras conteniendo un núcleo, manto y corteza en gran medida como fue formada la Tierra. A diferencia de la Tierra, estos asteroides se enfriaron y se solidificaron totalmente y muchos padecieron colisiones masivas que expusieron sus núcleos metálicos. En algunos casos, esas colisiones lanzaron fragmentos que eventualmente chocaron con la Tierra, convirtiéndose en meteoritos de hierro como el que creó el Cráter Meteoro en Arizona.

“Pero no necesitamos preocuparnos de Kleopatra – nunca golpeará a la Tierra”, indicó Ostro.

Pulse en esta imagen del asteroide 4179 Toutatis para aprender más sobre como obtienen los astrónomos las imágenes del radar de estas distantes rocas espaciales.


“La reconstrucción de la forma de Kleopatra basada en radar muestra los dos lóbulos del objeto conectados por una agarradera, formando una figura que se asemeja a una pesa distorsionada, o a un hueso para perro”, señaló el Dr. R. Scout Hudson de la Universidad Estatal de Washington en Pullman, WA. “La figura pudo haberse producido por la colisión de dos objetos que hayan estado previamente fracturados y molidos en montones de escombro sin compactar. O, Kleopatra pudo haber tenido alguna vez dos lóbulos separados en órbita uno alrededor del otro con espacio vacío entre ellos, completando con los impactos subsecuentes el área entre los lóbulos con desechos”.

“Las observaciones del radar indicaron que la superficie de Kleopatra es porosa y sin compactar, tanto como la superficie de la Luna, aunque la composición es diferente”, dijo el Dr. Michael Nolan del Observatorio de Arecibo. “La combinación interna de Kleopatra de fragmentos sólidos de metal y del escombro metálico suelto, y la geometría de las fracturas dentro de cualquier componente sólido, es desconocida”. Lo que está claro es que la historia de la colisión de este objeto es extremadamente inusual”.

“Es asombroso que la naturaleza haya producido un gigante objeto metálico con una forma tan peculiar”, observó Ostro. “Podemos pensar en algunos argumentos posibles, pero hasta este punto ninguno es muy satisfactorio. La existencia del objeto es un intrigante misterio que nos dice que tan lejos tenemos que ir para entender más acerca de las formas y colisiones de los asteroides”.

Los resultados del equipo aparecieron en la edición del 5 de Mayo en la publicación Science. El equipo de Ostro incluye a Hudson; Nolan y Jean-Luc Margot del Observatorio de Arecibo; el Dr. Daniel Scheeres de la Universidad de Michigan, Ann Arbor; el Dr. Donald Campbell de la Universidad de Cornell en Ithaca, N.Y.; el Dr. Christopher Magri de la Universidad de Maine en Farmington; y Jon Giorgini y el Dr. Donald Yeomans del Jet Propulsion Laboratory.

Las imágenes de Kleopatra están disponibles en: http://www.jpl.nasa.gov/pictures/kleopatra El observatorio de Arecibo es parte del National Astronomy and Ionosphere Center, operado por la Universidad Cornell para la Fundación Nacional de Ciencia. Las observaciones de radar de Kleopatra fueron patrocinadas por la Oficina de Ciencia Espacial de la NASA en Washington, D.C. JPL es administrado para la NASA por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena.

Fuente: http://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast08may_1.htm


Traducido por: María Luisa Hernández Castro

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Salpicando en Marte

Junio 29, 2000

En un planeta donde el agua hierve a 10 grados, ¿cómo habría existido agua líquida?


Barrancos marcianos en el Cráter Newton. Los científicos tienen la hipótesis de que el agua brotó del subsuelo, erosionó los barrancos, se depositó en el fondo de este cráter mientras se congelaba y evaporaba. De ser así, hielo y agua que sustenta vida podrían existir incluso hoy día bajo la superficie Marciana – agua que podría apoyar potencialmente una misión humana a Marte. [más desde GSFC]


Cuando los científicos revelaron la semana pasada nuevas imágenes dramáticas de barrancos aparentemente inundados en Marte, la gran sorpresa no fue que el Planeta Rojo pudiera albergar agua. Los investigadores han sabido por años que el agua existe ahí.

Hay rastros de grandes cantidades de vapor de agua en la atmósfera de Marte y considerables cantidades de agua congelada en los polos marcianos. Podría haber incluso suficiente agua congelada bajo la superficie de Marte para llenar un gran océano si se derritiera. Lo que es asombroso es que el agua puede estar presente en forma líquida muy cerca de la superficie del planeta y ocasionalmente sobre la superficie cuando depósitos subterráneos emergen para hacer una breve inundación repentina.

“En Marte tenemos condiciones que parecen impedir el agua líquida muy cerca de la superficie”, dijo Michael Carr del USGS el 22 de Junio del 2000, en conferencia de prensa de la NASA. “En latitudes altas (donde se localizan los barrancos), las temperaturas son de 70 a 100 grados centígrados bajo cero. Está increíblemente frío. Suponemos que el suelo está congelado desde 3 a 6 km de profundidad.

La baja temperatura en Marte confabula con la delgada atmósfera del planeta (es 100 veces más delgada que la de la Tierra) para hacer posible el agua sólo en dos formas: hielo sólido y vapor gaseoso. Una taza de agua líquida transportada a la superficie de Marte al estilo “Viaje a las estrellas” podría instantáneamente congelarse o hervir (dependiendo de la combinación local de temperatura y presión) Los investigadores piensan que el agua que esculpió los barrancos marcianos probablemente hirvió explosivamente luego de brotar desde el subsuelo.

“La presión del aire en Marte es tan baja que incluso en los puntos más favorables, donde la presión es más alta que el promedio, el agua líquida está restringida al rango de 0 a +10° C” dice Bob Haberle del Centro de Investigación de la NASA/Ames. “En Marte el agua fresca comienza a hervir a los 10° C. Aquí en la Tierra podemos gozar del agua donde sea entre 0 y 100° C – ese rango se reduce en Marte por un factor de diez”.

Si la idea de agua hirviendo al 10° C suena estrafalaria, simplemente consulte un recetario para cocinar a grandes alturas para que se de cuenta. En las cimas de las montañas, donde la presión del aire es baja, el agua hierve a temperaturas más bajas que al nivel del mar. (¡A 2,775 metros un huevo cocido en “tres minutos” toma aproximadamente cinco minutos para cocerse completamente!) Marte simplemente lleva a un extremo los principios de cocinar a grandes alturas.

Agua en Marte. A: Una vista en 3D del polo norte Marciano creada desde el banco de datos del altímetro láser del Mars Global Surveyor. La capa se compone principalmente de hielo de agua sólido. [más desde el GSFC] B: Etéreas nubes de agua en forma de hielo sobrevuelan sobre la región del Valle de Kasai. [más desde el GSFC] C: Suelo escarchado (o nieve) consistente de hielo en el sitio de aterrizaje del Viking 2 en la Planicie Utopía.


Aunque es probable que hierva cualquier agua líquida expuesta a la atmósfera de baja presión de Marte, el vapor no es el depósito marciano más importante de H20. Si todo el vapor que existe en la atmósfera se precipitara en forma de lluvia en un solo punto, apenas llenaría una pequeña charca. Por otro lado, los polos marcianos contienen grandes cantidades de agua en estado sólido. La capa del polo norte, compuesta principalmente de hielo, abarca 1200 Km. y en algunas partes tiene hasta 3 Km. de espesor. Ahí el volumen de agua es alrededor del 4% de la capa de hielo del Polo Sur de la Tierra. Se cree que existe aún más agua en las profundidades del suelo.

Así que, la gran incógnita no es si existe agua en Marte, - existe – sino más bien si ¿hay agua en estado líquido a pesar de ser el planeta tan frío? Las posibilidades de vida en Marte, marciana y además humana, depende de la respuesta.

“Ante todo, deben recordar que el promedio de presión atmosférica en Marte se acerca al punto triple del agua”, explica Richard Hoover, un astrobiólogo en el Centro de Vuelos Espaciales Marshall. “Solo debe incrementarse la presión un poco para que exista agua en estado líquido”.

El “triple punto” es la combinación de presión (6.1 milibares) y temperatura (0.01° C) en la que el agua puede existir en todos sus 3 estados: sólido, líquido y gaseoso (véase abajo el diagrama de fases) En la Tierra, nuestra experiencia con el punto triple se limita al patinaje sobre hielo. La temperatura del hielo en una pista de patinaje está a solo una fracción de grado del punto triple. Un poco de presión en el hielo sólido puede hacerlo transformar en líquido. El peso de un patinador aplicado al hielo a lo largo de la cuchilla del patín crea una delgada capa de agua líquida que lubrica la cuchilla y hace posible el deslizamiento.

En Marte el promedio de presión global que ejerce la atmósfera sobre la superficie del planeta, se encuentra apenas por debajo de los 6.1 milibares.



Un diagrama de las fases del agua. El “punto triple” (marcado “C” en el diagrama) es la temperatura y presión donde los tres estados del agua pueden existir al mismo tiempo. En el diagrama, observe que el agua en estado líquido, no puede existir por debajo de 6.1 milibares. Este hecho es significativo porque la presión atmosférica en la superficie marciana ronda justo debajo de ese valor. Cualquier agua que pudiera formarse por derretimiento en una tarde cálida, desaparecería rápidamente en la desecada atmósfera marciana.


“Ese es el promedio”, dice Haberle, “así que en algunos lugares habrá presiones por arriba de los 6.1 milibares, pero en otros serán menores. Si buscamos en Marte sitios donde la presión sea un poco más alta, es ahí donde teóricamente puede existir agua en forma líquida”.

Haberle ha desarrollado un sofisticado modelo climático para Marte, basado en parte en los datos topográficos del Mars Global Surveyor. Una versión simple del modelo es la base para pronosticar diariamente el estado del tiempo en el sitio web de Ames Mars Today.

“Usé el modelo para buscar regiones que reúnan los requerimientos mínimos para el agua líquida – por arriba del punto triple y por debajo del punto de ebullición”, explicó Haberle. “De acuerdo al modelo, la máxima presión sobre la superficie, 12.4 milibares, sucede en el fondo de la cuenca Hellas (un área baja creada por el ancestral impacto de un asteroide). El problema es que la hirviente temperatura en ese lugar es de solo +10° C. No debe ponerse muy caliente o el agua bullirá”.

El Punto Triple del Agua

¿Una coincidencia Marciana?

La presión atmosférica en la superficie de Marte es notablemente cercana a la presión de 6.1 milibares del punto triple. ¿Es eso una coincidencia? Algunos científicos piensan que no. Si la presión global fuera más alta y el agua en estado líquido se desparramara sobre la superficie de Marte, el CO2 en la atmósfera se disolvería en el agua haciendo reacción con las rocas de silicato, atrapando el dióxido de carbono atmosférico en minerales carbónicos. Este proceso adelgazaría la atmósfera hasta que la presión cayera por debajo del triple punto. Así, la atmósfera marciana podría limitarse a sí misma en este aspecto.


La evaporación del agua al contacto con la seca atmósfera de Marte es otro problema, dice Haberle. “El agua en estado líquido puede ser estable ante el congelamiento y ante la ebullición, pero inestable con respecto a la evaporación. La situación es análoga a la existente en los océanos terrestres. El agua en estado líquido en la superficie no se congela… o hierve, pero se evapora si la atmósfera no está saturada con vapor de agua.


La cuenca Hellas formada por un gran impacto ubicada en el hemisferio sur de Marte tiene cerca de 9 Km. de profundidad y 2,100 Km. de ancho. La presión de aire en el fondo de la cuenca es más o menos el doble que el promedio global. En esta imagen a color falso basada en mediciones del altímetro láser del Mars Global Surveyor, los colores rojo y blanco señalan grandes elevaciones y el azul señala las partes bajas.


Hay 5 cinco regiones distintas donde podríamos ocasionalmente encontrar agua en la superficie: en el Amazonas, en las planicies Chryse y Elysium y en las cuencas Hellas y Argyre. No decimos que exista agua en estado líquido en esos lugares, solo que podría existir”.

Las condiciones para el agua líquida serían favorables solo durante el día marciano. La temperatura desciende precipitadamente en la noche, así que cualquier líquido volvería a congelarse. En los sitios de aterrizaje del Vikingo, por ejemplo, los instrumentos registran temperaturas máximas de -17° C en el aire y +27° C en el suelo en veraniegos días soleados. Después del atardecer, las lecturas del termómetro vuelven a hundirse a -60° C o por debajo.


Tras la Sal…

“Una cosa en la que debemos ser cuidadosos es nuestra experiencia diaria de que el agua siempre se congela a cero grados”, destaca Hoover. “No es así. El agua que contenga sales disueltas se congela a temperaturas significativamente bajas. El estanque Don Juan en la Antártica es un buen ejemplo. Es un estanque de gran salinidad con agua líquida a temperaturas tan bajas como -24° C”.



Este dibujo, basado en una figura presentada por el Dr. Ken Edgett de Sistemas de Ciencias Espaciales Malin en conferencia de prensa de la NASA el día 22 de Junio, muestra una manera de cómo pudieron formarse los barrancos en Marte. El agua líquida subterránea contenida por una barrera de hielo, erupciona en una efímera inundación, creando los característicos canales y pistas de los barrancos marcianos. Los tapones de hielo se forman en las pendientes sombreadas de cráteres y barrancos. Las sales disueltas en el agua detrás del tapón podrían ayudarle a mantenerse en estado líquido. [más desde JPL]


“Las sales tienen el potencial de reducir significativamente el punto de congelamiento del agua”, concuerda Steve Clifford del Instituto Planetario y Lunar. “Ciertamente, hay algunas combinaciones de sales que pueden bajar el punto de congelamiento hasta -60° C. Sin embargo, argumentos sobre termodinámica y estabilidad química (surgidos del trabajo de Benton Clark) sugieren que, en Marte, las más potentes salmueras depresoras del punto de congelamiento probablemente tendrán como base el NaCl (sal de mesa común)

Recientes análisis hechos a un meteorito Marciano por científicos de la Universidad Estatal de Arizona, sugieren que océanos marcianos ancestrales –si acaso existieron- contuvieron una mezcla de sal similar a la de los océanos terrestres de la actualidad. Aunque esa no fue la primera pista de que Marte fuera salado. En 1976 las dos sondas Vikingo analizaron suelo marciano y encontraron que probablemente contenía de 10 a 20% de sales. Rocas marcianas, como las de la Tierra, tienden a formar minerales de sal y arcilla cuando son expuestas al agua. En nuestro planeta este proceso da lugar a una variedad de salmueras en los lagos salados occidentales de Norte América. La química detallada de las salmueras depende de la composición de las rocas locales.


… y vamos con los fluídos

Otra forma de ayudar a mantener el agua en estado líquido –ya sea en Marte o en la Tierra- es mantenerla en movimiento.

“Si sabes que se aproxima una fuerte helada al lugar donde vives, ¿qué es lo primero que haces?” cuestiona Hoover. “Abres las llaves de agua un poco para dejar que el agua escurra. De esta manera la tubería no se congela”.

El mismo principio se aplica en Marte donde el agua salada podría estar moviéndose a través de acuíferos subterráneos. “El hielo es un cristal”, explica Hoover, “y es más difícil formar cristales cuando el agua está fluyendo”.

El año pasado, Hoover visitó el Glaciar Matanuska en Alaska para buscar microorganismos amantes del frío viviendo en y alrededor del hielo.

“Escogí visitar el Glaciar Matanuska porque es accesible y tiene roca oscura en contacto con el hielo”, dice Hoover. “El brillo del sol en la roca provoca que el hielo se derrita. Hay charcos de agua líquida donde crecen microorganismos en abundancia. Hay algo muy interesante y emocionante acerca de esta fotografía donde estoy tomando muestras al borde de un moulin (una grieta de glaciar esculpida por el agua). La mayor parte de lo que vemos es hielo y la temperatura del aire está bajo cero, todavía hay agua líquida derramándose del glaciar. ¿Cómo es esto posible? El agua se liberó fomentando el desplazamiento del glaciar hacia donde las rocas iluminadas por el sol derritieron el hielo. Entonces fluyó por debajo del hielo hasta romperlo a través de un hueco en la pared del hielo. Todo con lo que el agua líquida entró en contacto estaba congelado, no obstante el agua en movimiento no se congeló.



Tomando muestras de hielo desde una grieta en la lengua del glaciar Matanuska de Alaska. Puede verse musgo anaranjado creciendo en restos de roca quebrada sobre salientes de hielo”. [imagen amplia] (Fotos cortesía de Richard B. Hoover)


“He visto también agua líquida manando desde la nieve derretida en las rocas oscuras calentadas por la luz solar en la Antártica, aún cuando la temperatura del aire estaba debajo de -20° C”.

Hay muchos lugares en la Tierra donde el agua líquida y el hielo coexisten en condiciones bajo cero, dice Hoover. El ejemplo más famoso es el Lago Vostok, una extensión de agua más o menos del tamaño del lago Ontario situado 4 Km. por debajo de la capa de hielo en la Antártica. La capa de hielo actúa como una manta, protegiendo la superficie del lago de temperaturas semejantes a las de Marte.

¿Descubrirán un día los exploradores oasis como el Lago Vostok debajo del terreno gélido de Marte? Nadie lo sabe. Pero en vez de ir “Tras el Agua”, el mantra de los futuros colonizadores del planeta rojo bien podría ser “Tras la Sal”.

Manténgase sintonizado a Ciencia@NASA para continuar con series de artículos relacionados con el Agua en Marte.

JPL administra la Misión del Mars Global Surveyor para la Oficina de Ciencias Espaciales de la NASA, en Washington, D.C. El Sistema de Ciencias Espaciales Malin construye y opera el sistema de cámaras. JPL es una división del Instituto de Tecnología de California, en Pasadera. California. El socio industrial de JPL es Lockheed Martin Astronautics ubicado en Denver, Colorado, quienes desarrollan y operan los vehículos espaciales.



Fuente: http://science.nasa.gov/headlines/y2000/ast29jun_1m.htm

Traducción: María Luisa Hernández Castro

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