El rey de los dioses romanos, Júpiter, ocultaba sus travesuras tras un velo de nubes. Solo su esposa, Juno, era capaz de ver a través de ellas y descubrir su auténtica esencia. Del mismo modo, una nave de la NASA bautizada con el nombre de esta diosa está a punto de llegar al mayor planeta del Sistema Solar para revelar los secretos que oculta bajo la misteriosa capa de franjas multicolores que lo envuelve. En el caso de los científicos, su interés por Júpiter no se debe a los pecadillos de la principal de las divinidades de la antigua Roma, sino por cuanto pueda contar de sí mismo y de los orígenes del Sistema Solar este gigantesco astro.

Después de un viaje de casi cinco años en el que habrá recorrido 2.800 millones de kilómetros, la nave Juno alcanzará el entorno de Júpiter a las 5:18 de la madrugada de este martes (según el horario peninsular español) e iniciará la maniobra para ponerse en órbita.

Otros artefactos creados por el hombre han explorado Júpiter y sus lunas –en especial la sonda Galileo, que en 1995 alcanzó su atmósfera y se convirtiría en la primera en orbitarlo–, pero nunca hasta ahora se habían acercado tanto. Juno llegará a estar a algo más de 4.000 kilómetros de sus nubes para poder realizar las mediciones encomendadas. Hasta febrero de 2018 completará 37 órbitas, siendo además la primera en hacerlo de polo a polo.

El primer planeta

 

La misión, perteneciente al programa Nuevas Fronteras y en la que se han invertido 1.100 millones de dólares (cerca de mil millones de euros), pretende comprender el origen y la evolución de Júpiter, que por su tamaño y composición se considera el primer planeta que se formó en torno al Sol. Bajo su espesa cubierta nubosa, los científicos esperan hallar respuestas sobre los procesos y condiciones que gobernaron el Sistema Solar durante su formación y conocer cómo se generan los sistemas planetarios en torno a otras estrellas.

Júpiter se presenta como una gigantesca bola gaseosa, con un diámetro once veces el de la Tierra y una masa 300 veces mayor, compuesta sobre todo a base de hidrógeno y helio, como el Sol. Según lo que se sabe hasta ahora, el planeta se habría formado en los primeros millones de años que siguieron a la creación de nuestra estrella, a partir de los gases ligeros sobrantes que quedaron a su alrededor.

Sin embargo, a pesar de los hallazgos de la sonda Galileo, persisten grandes incógnitas sobre el origen de Júpiter y sus características. Juno tratará de averiguar ahora si tiene un núcleo sólido, trazará un mapa de su intenso campo magnético, medirá la cantidad de agua y amoniaco en su atmósfera profunda y observará las impresionantes auroras que generan en los polos magnéticos las partículas cargadas de energía al entrar en contacto con los átomos de gas del planeta.

Para recoger los datos, la nave va equipada con una serie de sofisticados instrumentos. Entre ellos, un radiómetro de microondas para medir la cantidad de agua en la atmósfera; un sistema de telecomunicaciones que elaborará un mapa gravitacional del planeta con el que se podrá conocer su estructura interna; un magnetómetro que trazará un detallado mapa de su campo magnético, y un equipo de sensores que detectará los electrones e iones que generan las auroras.

«Empleamos todas las técnicas conocidas para ver a través de las nubes de Júpiter y revelar los secretos que guarda de la historia temprana de nuestro sistema solar», ha señalado el investigador principal de la misión, Scott Bolton, del Southwest Research Institute de San Antonio (Texas).

El momento crítico

 

En la maniobra de inserción en la órbita, la sonda experimentará uno de los mayores frenazos en la historia de la humanidad, puesto que en su aproximación habrá alcanzado más de 200.000 kilómetros por hora al ser atraída por la poderosa gravedad de este descomunal planeta, siendo así uno de los artefactos más veloces creados jamás por el hombre.

El momento crítico durará tan solo 35 minutos y consistirá en el encendido del motor principal de la nave para contrarrestar su impetuosa marcha con una fuerza en sentido contrario y lograr que empiece a orbitar.

No obstante, si supera esta fase, las dificultades no acabarán ahí. Júpiter cuenta con un campo magnético 20.000 veces más potente que el de la Tierra, que se extiende por una vasta región espacial conocida como magnetosfera. Partículas cargadas quedan atrapadas en un intenso cinturón de radiación que Juno deberá atravesar en las 37 órbitas que describirá durante el año y medio que durará la fase científica. Por ello los aparatos electrónicos van protegidos de las radiaciones por una cámara acorazada.

Grandes paneles solares

 

Por otra parte, es la primera nave alimentada con energía solar que llega tan lejos y, puesto que la órbita de Júpiter está cinco veces más alejada del Sol que la de la Tierra, la insolación que recibe es 25 veces menor que en nuestro planeta. Para aprovecharla al máximo lleva tres paneles solares que abarcan 20 metros desplegados, como una cancha de baloncesto, con 19.000 células un 50% más eficientes y resistentes a la radiación que las de las misiones de hace dos décadas.

Aparte del instrumental, en la nave viajan tres pequeñas figuras de Lego: una del dios Júpiter, otra de la diosa Juno y una tercera de Galileo Galilei, el científico italiano que observó el planeta en el siglo XVII y descubrió sus cuatro grandes lunas. Esta pequeña «tripulación» responde a un programa conjunto de la NASA y la compañía juguetera para motivar a los niños en áreas como la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas.

También se ha incorporado una cámara que ofrecerá imágenes con una resolución de 25 kilómetros por píxel, con el propósito de acercar al público en general una visión de Júpiter que no había sido posible hasta ahora.

El contertulio José C Gómez me envía el enlace de arriba y, por lo simpático, os lo pongo aquí.

 ¡La Naturaleza! ¿Será igual en todas partes?

Aunque nos parezcan muy diferentes (que lo son), lo cierrto que es que, en lo esencial,  ambos estarían hechos de los mismos materiales, el hombre gris y la bella humana tienen vidas basadas en el Carbono.

¿Podemos ir más allá? ¿Podemos esperar semejanzas más concretas entre la vida extraterrestre y la vida tal como la conocemos? Creo que sí, que de la misma manera que existen planetas como la Tierra que tendrán paisajes parecidos a los que podemos contemplar en nuestro mundo, de igual forma, dichos planetas podrán albergar formas de vida que, habiéndo surgido en condiciones similares a las nuestras de Gravedad, Magnetismo, Radiación… Habrán seguido el mismo camino que tomamos nosotros y los otros seres que en la fauna terrestre nos acompañan.

Es cierto que cuando vemos las cosas con cierta asiduidad y de forma permanente, esa cotidianidad nos hace perder la perspectiva y no pensamos en lo que realmente esas cosas pueden ser y, con las estrellas nos ocurre algo similar, ya que son algo más, mucho más, que simples puntitos luminosos que brillan en la oscuridad de la noche. Una estrella es una gran bola de gas luminoso que, en alguna etapa de su vida, produce energía por la fusión nuclear del hidrógeno para formar helio. El término estrella por tanto, no sólo incluye estrellas como nuestro Sol, que están en la actualidad quemando hidrógeno, sino también protoestrellas, aún no lo suficientemente calientes como para que dicha combustión haya comenzado, y varios tipos de objetos evolucionados como estrellas gigantes y supergigantes, que están quemando otros combustibles nucleares, o las enanas blancas y las estrellas nucleares, que están formadas por combustible nuclear gastado.

Rutherford descubrió que bombardear átomos de nitrógeno con partículas alfa ( y esto es bien sencillo ya que basta con poner la sustancia radiactiva en el aire cuyo 75 % es nitrógeno) se producían una nuevas partículas con estas características:

Estas partículas neutras del núcleo se descubrieron en 1932 y se llamaron neutrones. Chadwick consiguió detectarlas y medir su masa. Un neutrón  tiene una masa ligeramente mayor que la del protón (exactamente 1,00014 veces). Los neutrones proporcionan las fuerzas de unión que estabilizan el núcleo atómico.

Representación aproximada del átomo de Helio,  en el núcleo los protones están representados en rojo y los neutrones en azul. En la realidad el núcleo también es simétricamente esférico.

Hasta aquí tenemos una idea de las partículas que forman el núcleo atómico y de otras propiedades que en él pueden estar presentes. Sin embargo, el núcleo atómico tiene que ser visto como el corazón central del átomo que contiene la mayor parte de su masa, exactamente, el 99,9%. Digamos que el núcleo más masivo que se encuentra en la Naturaleza es el del Uranio-238 que contiene 92 protones y  146 neutrones. El núcleo más simple es el del Hidrógeno que consiste en un único protón.

Hasta aquí hemos dado un repaso sobre los componentes de los núcleos atómicos y algunas de sus particularidades para saber, sobre ellos y tener una idea más exacta de cómo fueron descubiertos y que son en realidad con sus cargas y sus masas. Sin embargo, podemos seguir explicandolo de manera sencilla pero con algo más de detalles.

La curiosidad acerca del tamaño y masa del átomo atrajo a cientos de científicos durante un largo período en el que la falta de instrumentos y técnicas apropiadas impidió lograr respuestas satisfactorias. Con posterioridad se diseñaron numerosos experimentos ingeniosos para determinar el tamaño y peso de los diferentes átomos.

El átomo más ligero, el de hidrógeno, tiene un diámetro de aproximadamente 10^-10 m (0,0000000001 m) y una masa alrededor de 1,7 x 10^-27 kg (la fracción de un kilogramo representada por 17 precedido de 26 ceros y una coma decimal).

 

 

Empecemos por decir que los átomos son muy pequeños, tan pequeños que necesitaríamos una fila de unos diez millones para poder rellenar el espacio que ocupa un milímetro, es decir, los átomos son tan pequeños que los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil millonésima parte de un metro). Una peculiaridad del átomo es que está casi vacío, su estructura conformada por el núcleo rodeado de electrones que orbitan a su alrededor lo hace un objeto singular.

Si el átomo tuviera 10 metros de diámetro el núcleo sería un puntito diminuto central de apenas un milímetro, y, sin embargo… ¡Cuanta complejidad contiene dentro tan minúsculo objeto! Tenemos que señalar que algunos núcleos pueden ser inestable y se desintegran emitiendo partículas Alfa, con carga positiva, mientras que otros emiten partículas Beta, con carga negativa. También pueden emitir radiación Gamma.

Pero dejémos tranquilas a las partículas Alfa y Beta de las que nos ocuparemos en otra oportunidad. El tema de este pequeño trabajo es el núcleo atómico y, a él, nos dedicaremos. Nunca podré dejar de asombrarme ante los hechos mágicos que la Naturaleza es capaz de realizar. En realidad, la Naturaleza se vale de estos pequeños objetos llamados átomos para que unidos sean los responsables de conformar toda la materia que existe (al menos la conocida) estén formando cualquier objeto, grande o pequeño que podamos ver en el Universo. Desde las estrellas y los mundos hasta las inmensas galaxias, todo está conformado por átomos.

Cuando hablamos del núcleo atómico, por lo general, nos referimos a que está hecho de protones y neutrones, dos partículas que pertenecen a la familia de los Hadrones en la rama de los Bariones donde están las partículas de materia. Cuando nos referimos a ellas situadas en el núcleo atómico, las solemos llamar nucleaones.

Pero veámos que hay ahí, dentro de los nucleones (protones y neutrones).

Los hadrones (protones y neutrones), a su vez, están hechos por otras partículas más pequeñas que pertenecen a la familia de los Quarks. Tanto el protón como el Neutrón están conformados por tripletes de Quarks. El protón de 2 quarks up y un quark down, mientras que el nutrón está hecho por 2 quarks down y 1 quark up.