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Nube de polvo interplanetaria

La nube de polvo interplanetaria iluminada y visible como luz zodiacal , con sus partes el falso amanecer , [1] gegenschein y el resto de su banda, que es atravesada visualmente por la Vía Láctea , en esta imagen compuesta del cielo nocturno sobre el norte y hemisferio sur

La nube de polvo interplanetaria , o nube zodiacal (como fuente de la luz zodiacal ), está formada por polvo cósmico (pequeñas partículas que flotan en el espacio exterior ) que impregna el espacio entre los planetas dentro de los sistemas planetarios , como el Sistema Solar . [2] Este sistema de partículas ha sido estudiado durante muchos años para comprender su naturaleza, origen y relación con cuerpos más grandes. Existen varios métodos para obtener mediciones del polvo espacial .

En el Sistema Solar, las partículas de polvo interplanetario desempeñan un papel en la dispersión de la luz solar y en la emisión de radiación térmica , que es la característica más destacada de la radiación del cielo nocturno , con longitudes de onda que oscilan entre 5 y 50 μm . [3] Los tamaños de partículas de los granos que caracterizan la emisión infrarroja cerca de la órbita de la Tierra suelen oscilar entre 10 y 100 μm. [4] Los cráteres de impacto microscópicos en rocas lunares devueltos por el Programa Apolo [5] revelaron la distribución del tamaño de las partículas de polvo cósmico que bombardean la superficie lunar. La distribución ''Grün'' del polvo interplanetario en 1 AU, [6] describe el flujo de polvo cósmico de tamaños de nm a mm en 1 AU.

La masa total de la nube de polvo interplanetaria es aproximadamente3,5 × 10 16  kg , o la masa de un asteroide de 15 km de radio (con una densidad de aproximadamente 2,5 g/cm 3 ). [7] A caballo entre el zodíaco a lo largo de la eclíptica , esta nube de polvo es visible como la luz zodiacal en un cielo sin luna y naturalmente oscuro y se ve mejor hacia el sol durante el crepúsculo astronómico .

Las observaciones de la nave espacial Pioneer en la década de 1970 vincularon la luz zodiacal con la nube de polvo interplanetaria en el Sistema Solar. [8] Además, el instrumento VBSDC de la sonda New Horizons fue diseñado para detectar impactos del polvo de la nube zodiacal en el Sistema Solar. [9]

Origen

Concepto artístico de una vista desde un exoplaneta , con luz de una nube de polvo interplanetaria extrasolar.

Las fuentes de partículas de polvo interplanetario (PDI) incluyen al menos: colisiones de asteroides, actividad cometaria y colisiones en el Sistema Solar interior, colisiones del cinturón de Kuiper y granos medianos interestelares (Backman, D., 1997). El origen de la nube zodiacal ha sido objeto durante mucho tiempo de una de las controversias más acaloradas en el campo de la astronomía.

Se creía que los desplazados internos se habían originado a partir de cometas o asteroides cuyas partículas se habían dispersado por toda la extensión de la nube. Sin embargo, observaciones adicionales han sugerido que las tormentas de polvo de Marte pueden ser responsables de la formación de la nube zodiacal. [10] [2]

Ciclo de vida de una partícula.

Los principales procesos físicos que "afectan" (mecanismos de destrucción o expulsión) de las partículas de polvo interplanetario son: la expulsión por presión de radiación , el arrastre de radiación de Poynting-Robertson (PR) hacia el interior , la presión del viento solar (con importantes efectos electromagnéticos), la sublimación , las colisiones mutuas y la efectos dinámicos de los planetas (Backman, D., 1997).

La vida útil de estas partículas de polvo es muy corta en comparación con la vida útil del Sistema Solar. Si se encuentran granos alrededor de una estrella que tiene más de 10.000.000 de años de antigüedad, entonces los granos deben provenir de fragmentos liberados recientemente de objetos más grandes, es decir, no pueden ser granos sobrantes del disco protoplanetario (Backman, comunicación privada). [ cita necesaria ] Por lo tanto, los granos serían polvo de "última generación". El polvo zodiacal del Sistema Solar es 99,9% polvo de última generación y 0,1% polvo medio interestelar intruso. Todos los granos primordiales de la formación del Sistema Solar fueron eliminados hace mucho tiempo.

Las partículas que se ven afectadas principalmente por la presión de la radiación se denominan "meteoritos beta". Generalmente miden menos de 1,4 × 10 −12  gy son empujados desde el Sol hacia el espacio interestelar. [11]

Estructuras de nubes

La nube de polvo interplanetaria tiene una estructura compleja (Reach, W., 1997). Aparte de la densidad de fondo, esto incluye:

Colección de polvo en la Tierra

En 1951, Fred Whipple predijo que los micrometeoritos de menos de 100 micrómetros de diámetro podrían desacelerarse al impactar con la atmósfera superior de la Tierra sin derretirse. [12] La era moderna del estudio de laboratorio de estas partículas comenzó con los vuelos de recolección estratosférica de Donald E. Brownlee y sus colaboradores en la década de 1970 utilizando globos y luego aviones U-2 . [13]

Aunque algunas de las partículas encontradas eran similares al material de las colecciones de meteoritos actuales, la naturaleza nanoporosa y la composición cósmica promedio desequilibrada de otras partículas sugirieron que comenzaron como agregados de grano fino de bloques de construcción no volátiles y hielo cometario. [14] [15] La naturaleza interplanetaria de estas partículas fue verificada posteriormente mediante observaciones de gases nobles [16] y de la trayectoria de las llamaradas solares [17] .

En ese contexto se desarrolló en el Centro Espacial Johnson de Texas un programa de recolección y conservación atmosférica de estas partículas. [18] Esta colección de micrometeoritos estratosféricos, junto con los granos presolares de meteoritos, son fuentes únicas de material extraterrestre (sin mencionar que son pequeños objetos astronómicos por derecho propio) disponibles para estudio en los laboratorios hoy en día.

experimentos

Las naves espaciales que han llevado detectores de polvo incluyen Helios , Pioneer 10 , Pioneer 11 , Ulysses (órbita heliocéntrica a la distancia de Júpiter), Galileo (Jupiter Orbiter), Cassini (Saturno orbiter) y New Horizons (ver Venetia Burney Student Dust Counter ). .

Principales colecciones de reseñas

En los siguientes libros aparecieron colecciones de artículos de revisión sobre diversos aspectos del polvo interplanetario y campos relacionados:

En 1978 Tony McDonnell editó el libro Cosmic Dust [19] que contenía capítulos [20] sobre cometas junto con la luz zodiacal como indicador de polvo interplanetario, meteoros, polvo interestelar, estudios de micropartículas mediante técnicas de muestreo y estudios de micropartículas mediante instrumentación espacial. También se presta atención a la erosión por impacto lunar y planetario, aspectos de la dinámica de partículas y técnicas de aceleración y procesos de impacto de alta velocidad empleados para la simulación en laboratorio de los efectos producidos por micrometeoroides.

2001 Eberhard Grün , Bo Gustafson, Stan Dermott y Hugo Fechtig publican el libro Interplanetary Dust . [21] Los temas tratados [22] son: perspectivas históricas; polvo cometario; entorno cercano a la Tierra; meteoritos y meteoros; propiedades del polvo interplanetario, información de muestras recolectadas; mediciones in situ de polvo cósmico; modelado numérico de la estructura de la Nube Zodiacal; síntesis de observaciones; instrumentación; procesos físicos; propiedades ópticas del polvo interplanetario; evolución orbital del polvo interplanetario; polvo circumplanetario, observaciones y física simple; polvo interestelar y discos de polvo circunestelar.

2019 Rafael Rodrigo, Jürgen Blum, Hsiang-Wen Hsu, Detlef V. Koschny, Anny-Chantal Levasseur-Regourd , Jesús Martín-Pintado, Veerle J. Sterken y Andrew Westphal recogen reseñas en el libro Cosmic Dust from the Laboratory to the Stars . [23] Se incluyen discusiones [24] sobre el polvo en diversos entornos: desde atmósferas planetarias y cuerpos sin aire hasta polvo interplanetario, meteoroides, polvo de cometas y emisiones de lunas activas hasta polvo interestelar y discos protoplanetarios. Se analizan diversas técnicas y resultados de investigación, incluida la medición in situ, la observación remota, los experimentos y modelos de laboratorio y el análisis de muestras devueltas.

Anillos de polvo

Primera imagen panorámica del anillo de polvo del espacio orbital de Venus, obtenida por Parker Solar Probe .

Se ha descubierto que el polvo interplanetario forma anillos de polvo en el espacio orbital de Mercurio y Venus. [25] Se sospecha que el anillo de polvo orbital de Venus se origina a partir de asteroides que siguen a Venus aún no detectados, [25] polvo interplanetario que migra en ondas de un espacio orbital a otro, o de los restos del disco circunestelar del Sistema Solar , del cual se origina su proto. -Se formó el disco planetario y luego él mismo, el sistema planetario solar . [26]

Ver también

Referencias

  1. ^ "Falso amanecer". www.eso.org . Consultado el 14 de febrero de 2017 .
  2. ^ ab "Lo que encontraron los científicos después de examinar el polvo del sistema solar - bri". Eurek¡Alerta! . NASA. 12 de marzo de 2019 . Consultado el 12 de marzo de 2019 .
  3. ^ Levasseur-Regourd, AC , 1996
  4. ^ Backman, D., 1997
  5. ^ Morrison, fiscal del distrito; Clanton, Estados Unidos (1979). "Propiedades de microcráteres y polvo cósmico de dimensiones inferiores a 1000 Å". Actas de la décima conferencia sobre ciencia lunar y planetaria, Houston, Texas, 19 al 23 de marzo de 1979 . 2 . Nueva York: Pergamon Press Inc.: 1649–1663. Código bibliográfico : 1979LPSC...10.1649M . Consultado el 3 de febrero de 2022 .
  6. ^ Grün, E.; Zook, HA; Fechtig, H.; Giese, RH (mayo de 1985). "Equilibrio de colisión del complejo meteorítico". Ícaro . 62 (2): 244–272. Código Bib : 1985Icar...62..244G. doi :10.1016/0019-1035(85)90121-6 . Consultado el 23 de enero de 2022 .
  7. ^ Pavlov, Alejandro A.; Pavlov, Anatoli K.; Casting, James F. (1999). "Partículas de polvo interplanetario irradiadas como posible solución a la paradoja deuterio/hidrógeno de los océanos de la Tierra". Revista de investigación geofísica: planetas . 104 (E12): 30725–28. Código bibliográfico : 1999JGR...10430725P. doi :10.1029/1999JE001120. PMID  11543198.
  8. ^ Hannter; et al. (1976). "Diez observaciones pioneras del brillo de la luz zodiacal cerca de la eclíptica: cambios con la distancia heliocéntrica".
  9. ^ Horányi, M.; Hoxie, V.; James, D.; Poppe, A.; Bryant, C.; Grogan, B.; Lamprecht, B.; Mack, J.; Bagenal, F.; S. Batista; Manojo, N.; Chantanowich, T.; Christensen, F.; Colgan, M.; Dunn; Drake, G.; Fernández, A.; Finley, T.; Holanda, G.; Jenkins, A.; Krauss, C.; Krauss, E.; Krauss, O.; Lankton, M.; Mitchell, C.; Neeland, M.; Resse, T.; Erupción, K.; Tate, G.; Vaudrin, C.; Westfall, J. (2008). "El contador de polvo de estudiantes en la misión New Horizons" (PDF) . Reseñas de ciencia espacial . 140 (1–4): 387–402. Código Bib : 2008SSRv..140..387H. doi :10.1007/s11214-007-9250-y. S2CID  17522966 . Consultado el 17 de septiembre de 2022 .
  10. ^ Shekhtman, Svetlana (8 de marzo de 2021). "Las detecciones fortuitas de Juno hacen añicos las ideas sobre la luz zodiacal". NASA . Consultado el 8 de mayo de 2022 . Si bien ahora hay pruebas convincentes de que Marte, el planeta más polvoriento que conocemos, es la fuente de la luz zodiacal, Jørgensen y sus colegas aún no pueden explicar cómo el polvo pudo haber escapado de las garras de la gravedad marciana.
  11. ^ "Fondo de micrometeoritos". Misión GÉNESIS Descubrimiento 5 . Caltech. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2007 . Consultado el 4 de agosto de 2008 .
  12. ^ Whipple, Fred L. (diciembre de 1950). "La teoría de los micrometeoritos. Parte I. En una atmósfera isotérmica". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 36 (12): 687–695. Código bibliográfico : 1950PNAS...36..687W. doi : 10.1073/pnas.36.12.687 . PMC 1063272 . PMID  16578350. 
  13. ^ Brownlee, DE (diciembre de 1977). "Polvo interplanetario: posibles implicaciones para los cometas y los granos interestelares presolares". En: Protoestrellas y Planetas: Estudios de Formación Estelar y del Origen del Sistema Solar. (A79-26776 10-90) Tucson : 134–150. Código bibliográfico : 1978prpl.conf..134B.
  14. ^ Fraundorf, P.; Brownlee, DE y Walker, RM (1982) [primera publicación. 1986]. "Estudios de laboratorio de polvo interplanetario". En Wilkening, L. (ed.). Cometas . Prensa de la Universidad de Arizona. págs. 383–409.
  15. ^ Walker, RM (enero de 1986). "Estudios de laboratorio de polvo interplanetario". En la NASA . 2403 : 55. Código Bib : 1986NASCP2403...55W.
  16. ^ Hudson, B.; Flynn, GJ; Fraundorf, P.; Hohenberg, CM; Shirck, J. (enero de 1981). "Gases nobles en partículas de polvo estratosférico: confirmación de origen extraterrestre". Ciencia . 211 (4480): 383–386 (Página de inicio de ciencia). Código bibliográfico : 1981 Ciencia... 211..383H. doi : 10.1126/ciencia.211.4480.383. PMID  17748271.
  17. ^ Bradley, JP; Brownlee, DE; Fraundorf, P. (diciembre de 1984). "Descubrimiento de huellas nucleares en polvo interplanetario". Ciencia . 226 (4681): 1432–1434. Investigación respaldada por McCrone Associates. Código bibliográfico : 1984 Ciencia... 226.1432B. doi : 10.1126/ciencia.226.4681.1432. ISSN  0036-8075. PMID  17788999. S2CID  27703897.
  18. ^ "Polvo cósmico". NASA - Programa del Centro Espacial Johnson, Laboratorio de Polvo Cósmico . 6 de enero de 2016 . Consultado el 14 de marzo de 2016 .
  19. ^ McDonnel, MERMELADA (1978). Polvo Cósmico. Chichester, Nueva York: John Wiley & Sons. págs. 607–670. Código bibliográfico : 1978codu.book..607F. ISBN 0-471-99512-6. Consultado el 22 de enero de 2022 .
  20. ^ McDonnell, MERMELADA (1978). Polvo Cósmico. Bibcode : 1978codu.book..... M. Consultado el 5 de febrero de 2022 .
  21. ^ Grün, E.; Gustafson, BAS; Dermott, S.; Fechtig, H. (2001). Polvo interplanetario. Berlín: Springer. Bibcode : 2001indu.book.....G. ISBN 978-3-540-42067-5. Consultado el 5 de febrero de 2022 .
  22. ^ Polvo interplanetario. Biblioteca de Astronomía y Astrofísica. 2001. doi :10.1007/978-3-642-56428-4. ISBN 978-3-642-62647-0. Consultado el 5 de febrero de 2022 .
  23. ^ Rodrigo, Rafael; Blum, Jürgen; Hsu, Hsiang-Wen; Koschny, Detlef V.; Levasseur-Regourd, Anny-Chantal ; Martín-Pintado, Jesús; Sterken, Veerle J.; Westphal, Andrew, eds. (2019). Polvo Cósmico del Laboratorio a las Estrellas. Berlín: Springer. ISBN 978-94-024-2009-8. Consultado el 5 de febrero de 2022 .
  24. ↑ «Polvo Cósmico del Laboratorio a las Estrellas» . Consultado el 5 de febrero de 2022 .
  25. ^ ab Garner, Rob (12 de marzo de 2019). "Lo que encontraron los científicos después de examinar el polvo del sistema solar". NASA . Consultado el 21 de enero de 2023 .
  26. ^ Rehm, Jeremy (15 de abril de 2021). "La sonda solar Parker captura la primera vista completa del anillo de polvo orbital de Venus". JHUAPL . Consultado el 21 de enero de 2023 .

Otras lecturas