Nieve en Plutón!

 La Nieve no solo existe en nuestro planeta

Según una nueva investigación en Nature Communications, algunas de las montañas descubiertas en Plutón durante el sobrevuelo de la nave espacial New Horizons en 2015 están cubiertas por una capa de hielo de metano.

Un equipo internacional de científicos analizó datos de la atmósfera y la superficie de Plutón y utilizó simulaciones numéricas de su clima para revelar que estos casquetes polares se crean a través de procesos diferentes a los de la Tierra.

Los autores del estudio señalaron que "dentro de la oscura región ecuatorial de Cthulhu, se observa escarcha brillante que contiene metano cubriendo los bordes y paredes de los cráteres, así como las cimas de las montañas, proporcionando un parecido espectacular con las cadenas montañosas cubiertas de nieve terrestres".

La imagen de la parte superior izquierda fue adquirida el 14 de julio de 2015, cuando la nave espacial New Horizons se acercó a Plutón. El generador de imágenes de reconocimiento de largo alcance (LORRI en inglés) detectó la presencia de depósitos brillantes irregulares en la cima de las cadenas montañosas de Pigafetta Montes y Elcano Montes. La cámara de imágenes visibles multiespectrales de la nave espacial (datos no mostrados) reveló firmas de metano.

La imagen superior derecha es una vista en color natural de una sección de la cordillera de los Alpes en Europa y fue adquirida por el espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) en el satélite Terra de la NASA el 19 de marzo de 2020.

En la Tierra, las temperaturas atmosféricas disminuyen con la altitud y ese aire frío enfría las superficies terrestres a grandes alturas. Cuando un viento húmedo se mueve hacia y sobre una montaña en la Tierra, su vapor de agua se enfría y se condensa, formando nubes y nieve, como se ve en las cimas de las montañas como los Alpes.

Pero en Plutón ocurre lo contrario. La atmósfera del planeta enano en realidad se calienta con la altitud porque el gas metano absorbe la radiación solar. Sin embargo, la atmósfera es demasiado delgada para afectar las temperaturas de la superficie, que se mantienen constantes con la altitud. Y a diferencia de la forma en que los vientos tienden a subir sobre las montañas en la Tierra, los vientos en Plutón viajan principalmente cuesta abajo.

"Es particularmente notable ver que dos paisajes muy similares en la Tierra y Plutón pueden ser creados por dos procesos muy diferentes", dijo Tanguy Bertrand, investigador postdoctoral en el Centro de Investigación Ames de la NASA y autor principal del artículo. "Aunque teóricamente objetos como Tritón, la luna de Neptuno, podrían tener un proceso similar, ningún otro lugar de nuestro sistema solar tiene montañas cubiertas de hielo como esta además de la Tierra".

Para comprender cómo se desarrollan paisajes similares a partir de diferentes condiciones y químicas, los investigadores del Laboratoire de Météorologie Dynamique (Francia) desarrollaron un modelo tridimensional que simula la atmósfera y la superficie de Plutón.

Descubrieron que la atmósfera del planeta enano tiene más metano gaseoso en sus altitudes más cálidas y elevadas. Ese gas puede saturarse, condensarse y luego congelarse directamente en los picos de las montañas sin que se formen nubes. (Es lo opuesto al proceso de sublimación en la Tierra, donde el hielo y la nieve se evaporan directamente en gas). En altitudes más bajas en Plutón, no hay escarcha de metano porque hay muy poco metano para que ocurra la condensación.

Este proceso de condensación no solo crea capas de hielo de metano en las montañas de Plutón, sino también características similares en los bordes de sus cráteres. El misterioso terreno con hojas que se encuentra en la región del Tartarus Dorsa alrededor del ecuador de Plutón también puede explicarse por este ciclo.

“Plutón es realmente uno de los mejores laboratorios naturales que tenemos para explorar los procesos físicos y dinámicos involucrados cuando los compuestos que pasan regularmente entre estados sólidos y gaseosos interactúan con una superficie planetaria”, dijo Bertrand. “El sobrevuelo de New Horizons reveló paisajes glaciares asombrosos de los que seguimos aprendiendo”.

Imagen de NASA Earth Observatory por Lauren Dauphin, usando datos MODIS de NASA EOSDIS / LANCE y GIBS / Worldview. Imágenes de Plutón cortesía de NASA / Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins / Southwest Research Institute. Historia de Frank Tavares, NASA Ames, con Mike Carlowicz.

NASA Earth Observatory

Vía: Tiempo(Revista RAM)

Los copos de nieve

Porque los cristales de nieve son exágonales?

 Navidad de 1610, un hombre cruza el Puente de Carlos en Praga, nieva y los copos de nieve caen sobre la solapa de su abrigo. Es Johannes Kepler, pensando en qué regalo de Año Nuevo podría ser el más apropiado para su benefactor y amigo Johannes Matthäus Wäckher von Wackenfelds.

Observa los copos de nieve, y en ellos encuentra una extraña regularidad. Como buen científico, no puede evitar preguntarse sobre ello: ¿por qué todos tienen forma hexagonal?, ¿por qué no tienen cinco lados o siete?

Kepler piensa que este tema podría ser el motivo para un ensayo, un excelente regalo de Año Nuevo para su benefactor. Así escribe su obra Strena seu de nive sexángula (El copo de nieve de seis ángulos), un librito de unas escasas 24 páginas que constituye, sin duda, una obra maestra.

En la introducción Kepler escribe a su amigo: “Sí, sé bien que tan aficionado es usted a la nada; de seguro no tanto por su mínimo valor, sino por el juego divertido y delicioso que uno puede tener con ella, cual si fuera un gorrión feliz. Por tanto, me imagino que para usted un regalo debe ser mejor, y mejor recibido, cuando más se acerque a la nada”.

Kepler ironiza aquí con su situación en Praga, siempre pendiente de los pagos a destiempo y recortados de Rodolfo II, en cuya corte trabajaba Kepler de astrónomo, porque ¿qué mejor regalo que dar nada para quién nada recibe? Por otra parte, Kepler hace un juego de palabras con nix (latín) que significa nieve, y nichts (alemán), que significa nada. Kepler piensa además que no habrá mejor regalo en esas fechas que reflexionar sobre algo que cae del cielo.

¿Por qué la forma hexagonal?

En el ambiente de tranquilidad praguense es cuando Kepler escribe Strena seu de nive sexángula.

El análisis de Kepler es profundo, y deduce que la forma particular de los copos de nieve debe ser consecuencia de la manera en la que se empaquetan las partículas que los constituyen. Kepler unifica así dos conceptos: el mundo geométricamente ordenado y creado por un Dios matemático con una ciencia que trata de explicar los fenómenos naturales buscando las causas y leyes que los producen.

Se puede pensar en esas partículas como glóbulos que se apilan ocupando el mínimo espacio posible, y el empaquetamiento hexagonal es el mejor. Basta ver las colmenas de las abejas, o las teselaciones de un plano, que pueden ser de triángulos, cuadrados o hexágonos.

En este mismo ensayo, Kepler planteó su famosa conjetura de empaquetamiento, resuelta 300 años despues por Thomas Hales. Años antes, Kepler había compartido correspondencia con el astrónomo y matemático inglés Thomas Harriot, acerca de la manera óptima de apilar balas de cañón en la cubierta de un buque. Sir Walter Raleigh, de quién Harriot fue ayudante, le había planteado la cuestión cuando estaban planificando una expedición en 1585 rumbo a Virginia, a fin de establecer allí la primera colonia británica.

Conjetura de Kepler

La conjetura de Kepler establece que la mejor manera es la que usan los fruteros para las naranjas, poniendo cada naranja de la siguiente capa apoyada en el hueco de las cuatro naranjas que estrán justo debajo en la primera capa. Este método minimiza el espacio dejado por los huecos entre las naranjas.

Durante siglos, trataron de demostrarla numerosos matemáticos como Gauss, que la probó en el caso regular. En el Congreso Internacional de Matemáticos de 1900, fue incluida por David Hilbert entre su lista de los 23 problemas más importantes para el siglo XX (el problema número 18).

Pero el asunto no tuvo mayores avances hasta que el matemático húngaro Laszlo Fejes Toth redujo el problema a un número finito pero enorme de cálculos. Thomas Hales fue capaz de realizar las cuentas en los años 90, ayudado por la potencia del ordenador. El resultando se publicó en Annals of Mathematics, y con ello la conjetura quedó resuelta. Aunque todavía hoy en día no todos los matemáticos aceptan que esto pueda considerarse una auténtica prueba.

Lo que hoy sabemos de la nieve

Kepler no tenía el conocimiento actual de cómo está constituida la materia. No sabía que una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, formando un ángulo de 104,5 grados. Estas moléculas de agua están ligadas con enlaces con sus vecinas, formando tetraedros. Cuando la temperatura baja, se acercan más entre sí y forman esas estructuras de seis lados.

Si esta explicación no resulta satisfactoria, y queremos una más poética, se puede recurrir a la lectura del precioso relato The Queen of the Rain Was in Love with the Prince of the Sky, escrito por Eugene Mirabelli; que también muestra por qué dos copos de nieve nunca son iguales.

Fuente: Manuel de León Rodríguez / THE CONVERSATION, Ambientum

T y C