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 Observación de detalles ocultos de la atmósfera
terrestre desde el espacio
J. Rubén G. Cárdenas
La observación de los objetos celestes no es tarea fácil ya que existen
muchos factores que no son controlables por el observador y más si uno
está parado sobre la Tierra. Por ejemplo, en las observaciones usando
telescopios ópticos, los efectos de la atmósfera tienen una importancia
fundamental, pues su turbulencia impide alcanzar el poder de resolución
teórico. Si no existiera esta turbulencia, las estrellas se observarían en
direcciones fijas y bien definidas. La atmósfera es un medio turbulento
que afecta a la luz que se propaga como una onda electromagnética a
través de ella. Las variaciones de temperatura y, en menor medida, de
presión y humedad producen cambios en el índice de refracción del aire.
Estos cambios hacen que los rayos de luz no sigan un camino recto sino
que se desvíen y que, por lo tanto, cada uno de ellos siga un camino
óptico distinto. De esta forma, la turbulencia atmosférica deforma el
frente de onda de la luz, alterando su fase y la distancia que recorre
cada uno de los rayos hasta llegar a la apertura del telescopio.
Actualmente, los telescopios espaciales en órbita con la Tierra (El
Hubble, La Estación Espacial, y otros más) al estar fuera de la
atmósfera, solventan este problema, y transmiten esas imágenes
espectaculares del universo temprano. Sin embargo, la turbulencia
presente en atmósferas de otros planetas, también puede aprovecharse
para medir las propiedades químicas y físicas de atmósferas
desconocidas.
Usando la radiación que proviene de las estrellas, y colocando una nave
espacial en un lugar estratégico, es posible revelar detalles ocultos de
las posibles atmósferas de los planetas del Sistema Solar, en especial
del nuestro. La técnica es conocida como ocultación estelar y fueron
científicos del Servicio Astronómico de la Unión Europea en Francia, los
primeros en sugerir el uso de esta técnica en una misión de la ESA
(European Space Agency). Este es un método indirecto que se realiza al
observar estrellas en el espacio. Las estrellas producen radiación que se
propaga por el espacio y algo de esa radiación llega al planeta donde la
nave espacial esté orbitando. Cuando la nave se coloca de tal manera
que pueda ver las estrellas ocultándose en el horizonte del planeta
estudiado, la atmósfera del planeta actuará entonces como un filtro,
bloqueando determinadas longitudes de onda originadas por la radiación
de las estrellas. Con esta técnica las longitudes de onda bloqueadas
inducan qué tipo de moléculas y átomos constituyen la atmósfera del
planeta, ya que las longitudes de onda de diversos elementos químicos
son conocidas y por lo tanto, se les puede identificar.
La Agencia Espacial Europea tiene actualmente tres naves espaciales en
los alrededores de tres diferentes planetas que están usando esta
técnica para investigar sus atmósferas respectivas. Cada nave está
enviando información muy novedosa.
La misión Envista, que gira alrededor de la Tierra, lleva a bordo un
instrumento llamado GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of
Stars), que sirve para estudiar dónde se incrementa la cantidad de
ozono debido al uso ahora prohibido de sustancias químicas peligrosas.
Desde el 2002, esta misión ha estado observando cada día cerca de 400
grupos de estrellas detrás de la Tierra, para construir un mapa de la
cantidad de ozono en la atmósfera en todas las longitudes y latitudes
terrestres.
Aunque aún es muy pronto para poder decir dónde se está recuperando
la capa de ozono y dónde no, se han hecho descubrimientos de otros
fenómenos que modifican la cantidad de ozono presente en la
atmósfera.
Por ejemplo, en enero y febrero del 2004, GOMOS observó una
producción de dióxido de nitrógeno a una altitud de 65 km. El dióxido de
nitrógeno es un gas que puede destruir el ozono, por lo que es
importante rastrearlo en la atmósfera. En los siguientes dos meses,
GOMOS observó cómo disminuía la altura de la capa de dióxido de
nitrógeno hasta llegar a los 45 km y cómo iba destruyendo el ozono en
la medida que descendía.
A bordo de la misión de la ESA, llamada Mars Express va un instrumento
más sencillo que usa la técnica de ocultación estelar. Desde que la nave
espacial llegó al planeta rojo en 2003, el SPICAM (Spectroscopy for
Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) que lleva la
nave, ha observado más de 1000 ocultaciones de estrellas. Este trabajo
ofrece la descripción más detallada de la atmósfera de Marte.
Aparte de los conocimientos de ciencia pura, los datos tienen
aplicaciones prácticas; por ejemplo para la construcción del tren de
aterrizaje o del paracaídas en una próxima misión de exploración a
Marte, es esencial conocer el comportamiento de su atmósfera.
Otro de los instrumentos de esta familia es el SPICAV (Spectroscopy for
Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus) que va con
la nave Venus Express. Se sabe que este planeta tiene una atmósfera
diferente a la de la Tierra o Marte. Es mucho más densa y el SPICAV
está revelando los patrones de temperatura y densidad de la atmósfera
venusina para su estudio posterior.
Bibliografía
Marcos Reyes, Óptica adaptativa , Caos y ciencia, 11 de noviembre
de 2002. http://www.caosyciencia.com/ideas/artículo