Hablemos de CIENCIA

Los resultados, obtenidos con el telescopio espacial Hubble y el Keck de Hawai, son sorprendentes: el asteroide posee una composición de masa de agua del 26%, frente a la exigüa cifra terrestre de 0.023%. Las cantidades de oxígeno también son más que notables, de 26% a 28%, que podría provenir del agua.

Todos los planetas rocosos se forman por la acumulación de asteroides, creciendo hasta su tamaño completo, por lo que los asteroides se consideran los «ladrillos» con los que se forman los planetas. «El hallazgo de agua en un asteroide de gran tamaño significa que los bloques de construcción de planetas habitables existían, y tal vez todavía existen, en el sistema de la estrella GD 61, y es probable que también en torno a un gran número de estrellas madre similares», explica el autor principal Jay Farihi.

«Estos componentes ricos en agua y los planetas terrestres que construyen pueden, de hecho, ser comunes, pues un sistema no puede crear objetos tan grandes como los asteroides y evitar la construcción de planetas. GD 61 tenía los ingredientes para ofrecer un montón de agua a sus superficies», subrayó dijo Farihi. «Nuestros resultados demuestran que definitivamente había posibilidad de que existieran planetas habitables en este sistema», agregó.

La importancia de este descubrimiento, publicado en la revista ‘Science’, radica en que se dispone de una evidencia real y no fruto de predicciones a partir de datos. El hallazgo de agua en una superficie rocosa -a diferencia de la encontrada en planetas gaseosos, como Júpiter- aporta más pruebas sobre dos teorías que cada vez están cobrando más fuerza en el mundo de la Astronomía. La primera es la que defiende que la vida en la Tierra tuvo un origen extraterrestre, es decir, que todos los elementos necesarios para la habitabilidad llegaron a bordo de los asteroides que aterrizaban en su superficie.

La segunda es la posibilidad de que haya vida en otros planetas. «El hecho de encontrar agua en un objeto rocoso como éste, un gran asteroide o quizás un exoplaneta enano, unido a los resultados del estudio del material orgánico extraterrestre, nos sugiere que la vida puede ser un fenómeno generalizado en el universo», explica Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional.

Las partículas elementales son las que, si tienen partes, no lo sabemos. Son tan sencillas que sus propiedades, como la carga eléctrica de cada una, se pueden contar con pocos dedos. En sus carnés de identidad figura otra propiedad crucial: la masa. El mecanismo BEH explica cómo aquellas que tienen masa, la adquieren. Muchos pedantes critican la afirmación de que el mecanismo BEH explica el origen de la masa, porque la masa de mi querida lectora no es la suma de las de los quarks (up y down) y electrones que la constituyen. De modo semejante, la masa de un átomo de hidrógeno no es la suma de la de su núcleo (un protón, hecho de tres quarks) y su electrón: la energía que los liga también contribuye. De ahí que subrayara elementales.

Un concepto básico en nuestro entendimiento de lo que son las cosas es el de campo. No solo el Camp Nou o el Bernabéu, sino campos de los que, también queramos o no, somos conscientes, como el campo gravitacional de la Tierra. Incluso con los ojos cerrados sabemos que hay una substancia invisible —el citado campo— que nos mantiene atados al suelo. Otro campo que podemos experimentar es el electromagnético. Hace que se nos pongan los pelos de punta peinándolos cuando están secos. Sus vibraciones son partículas elementales, los fotones de la luz que vemos y de las ondas de radio o los rayos X que podemos, con los artilugios adecuados, detectar.

El mecanismo de BEH generaría espontáneamente y por doquier un valor no nulo de otro campo fundamental: el campo de Higgs (y ahora, oficialmente, de B&E). A diferencia de otros, este campo sería uniforme y constante en todo el universo. Aun si pudiese sustraerle toda la materia y radiación que contiene, el universo no estaría vacío.

¿Cómo funcionan las cosas? Una partícula cargada, como el electrón, puede emitir o absorber fotones. La magnitud con la que esto sucede es la medida del valor de su carga eléctrica. Si el fotón emitido por un electrón es absorbido por otro, el proceso es una interacción (un choque a distancia) entre los dos electrones. La emisión o absorción de un fotón es una interacción local: ha lugar en un punto determinado del espacio-tiempo.

Dada la incorporación del mecanismo BEH al llamado Modelo Estándar de las partículas conocidas, aquellas que tienen masa la adquieren al interaccionar localmente, más o menos intensamente, con el campo de Higgs que uniformemente permea el universo. El modelo protege algunas partículas, como el fotón, del riesgo de engordar: para ellas el vacío —que no lo está— es transparente y no adquieren masa. Los símiles que describen estos fenómenos (peces flacos o gordos en el agua, etcétera) son divertidos, pero inaceptables para un tribunal suficientemente puntilloso.

Como todo campo fundamental, el campo de BEH puede hacerse vibrar y sus vibraciones son partículas elementales: bosones de Higgs. Su masa es tan grande (unas 135 veces la de un protón) que su creación ha requerido la elevada energía del colisionador LHC del CERN y su descubrimiento, la precisión de la teoría de cómo se producen y casi inmediatamente se desintegran, así como la maravilla tecnológica que son los detectores Atlas y CMS que lo encontraron. El bosón es la pistola humeante del mecanismo de Brout, Englert y Higgs, que los dos primeros ni mencionaron en su artículo, “por ser evidente”, Englert dixit.

No sabemos por qué las masas de las partículas tienen los valores precisos que tienen, ni si la masa de los neutrinos se genera por un mecanismo tan sencillo como el de BEH. Tampoco sabemos hasta qué punto el bosón es elemental, no se han medido todas sus interacciones y no tenemos ni idea de por qué su masa es la que es. Su valor, en el modelo estándar, implica que el universo es —o casi es— inestable: habría otro estado más abajo al que podría catastróficamente caerse.

Los autores del descubrimiento, liderados por David Lordkipanidze, afirman que es el primer cráneo del mundo hasta ahora completamente conservado de un homínido adulto de tal antigüedad, esos 1,8 millones de años, lo que demuestra que los primeros Homo se dispersaron fuera del continente africano poco después (en tiempos paleontológicos) de su surgimiento y que las hasta ahora clasificadas como diferentes especies humanas de ese período son, en realidad, una sola. «Es un espécimen fantástico, genial, no importa cómo lo clasifiques, este cráneo y otros de Dmanisi están entre los mejores testimonios que tenemos acerca de cómo, dónde, cuándo y por qué evolucionaron los humanos», resume el paleoantropólogo estadounidense Tim White en un comentario en la revista Science, donde se da a conocer el cráneo.

Ilustración del individuo del cráneo número 5 de Dmanisi. / J.H. MATTERNES
Dmanisi es una pequeña población medieval situada en lo alto de una colina a 80 kilómetros de la capital georgiana, Tbilisi. «Hace 30 años, durante una excavación, se descubrieron unos sedimentos que contenían huesos de animales: después aparecieron antiguos instrumentos de piedra y fósiles de homínidos”, recapitula Lordkipanidze, director del Museo Nacional de Georgia. Se han encontrado ya restos de, al menos, cinco individuos: un macho adulto de edad avanzada y sin dientes; otros dos machos adultos, una hembra joven y un adolescente cuyo sexo no se ha determinado.

El número 5 se descubrió en dos etapas de la excavación: la mandíbula en 2000 y el cráneo cinco años después, pero los científicos están seguros de que casan a la perfección, que son del mismo individuo, pese a la sorpresa de encontrarse con un cráneo pequeño muy primitivo (el cerebro tendría unos 450 centímetros cúbicos, frente a los 1.350 de la especie humana actual) y una cara algo más moderna, aunque con el morro protuberante. Mediría entre 1,46 y 1,66 metros de altura y pesaría entre 47 y 50 kilos.

Es un «fósil icono», dicen algunos científicos que ya lo han visto
En el yacimiento, que aún se esta excavando, han aparecido piezas de industria lítica que aquellos remotos humanos utilizarían para descarnar animales, y muchos restos de plantas y fósiles de fauna, «incluidos los terribles tigres de dientes de sable y un guepardo gigante extinguido», explica Ann Gibbons en Science. «La confrontación con esas bestias sería corriente… y peligrosa», añade. Los cinco homínidos de Dmaniasi se encontraron en cavidades subterráneas que pudieron ser guaridas a las que los animales arrastrarían sus presas. La zona, hace 1,8 millones de años, gozaba de un clima templado y moderadamente húmedo.

Los investigadores de Dmanisi, dadas las características de los fósiles, habían propuesto una especie nueva para esos homínidos: Homo georgicus. Sin embargo, cambian de interpretación al presentar el cráneo número 5, con lo que agitan el debate científico internacional acerca de las primeras especies del género Homo. Ellos afirman, primero, que entre los cinco individuos de Dmanisi las diferencias que se aprecian no son mayores que las que hay entre cinco personas actuales o entre cinco chimpancés.

Sería un individuo de baja estatura y con el cerebro aún pequeño
Pero, además, proponen que esta población georgiana tampoco es fundamentalmente diferente de las africanas contemporáneas —o poco anteriores— que hasta ahora se venían clasificando como diferentes especies (Homo habilis, Homo rudolfensis y Homo erectus) dentro del género Homo. «Esto implica la existencia de un único linaje evolutivo del Homo primitivo», afirman Lordkipanidze y sus colegas; ellos engloban todas esas formas en una única especie, H. erectus, incluyendo la población georgiana.

El cráneo número 5 de Dmanisi en el yacimiento. / GEORGIAN NATIONAL MUSEUM
«Este nuevo cráneo confirma que los fósiles de Dmanisi son lo que parecen: una forma primitiva del H. erectus, o mejor, de su variante africana más antigua, que algunos llaman Homo ergaster», señala Juan Luis Arsuaga, catedrático de Paleontología de la Universidad Complutense y codirector de las excavaciones de Atapuerca. «Dicho de otro modo, se trata de un australopiteco evolucionado, con capacidad craneal mayor, pero con una cara todavía muy proyectada y muelas grandes». Pero ese mismo espacio intermedio, por la morfología de los individuos, entre los australopitecos y el H. erectus, lo ocupaban hasta ahora los fósiles africanos agrupados en la especie H. habilis, continúa el experto español. «Ahora, los investigadores de Dmanisi sostienen que H. habilis (en África) y los fósiles georgianos son la misma especie y prefieren desterrar el nombre de Habilis y adoptar el de Erectus. Me parece que es estirar demasiado la especie H. erectus y que hay hueco para una forma intermedia, el clásico H. habilis”, concluye Arsuaga.

Resumiendo, Lordkipanidze y sus colegas sitúan sus fósiles en el mismo nivel evolutivo que los primeros Homo africanos, de hace poco más de dos millones de años. «La población de Dmanisi probablemente se originó a partir de una expansión a partir de África del linaje H. erectus en el Pleistoceno Temprano», concluyen. «Parece razonable asumir que hubo una única especie de Homo en aquel tiempo en África y, dado que los homínidos de Dmanisi son tan similares a los africanos, nosotros asumimos que ambos pertenecen a la misma especie», explica Christoph Zollikofer, del Instituto y Museo Antropológico de Zurich (Suiza), otro de los investigadores del equipo.

Hubo una única especie del género Homo primitivo, señalan los expertos
Así, el cráneo número 5 de Dmanisi parece indicar que más que varias especies de Homo ecológicamente especializadas, hay una solo capaz de desenvolverse en diferentes ecosistemas.

Es una propuesta controvertida y otro de los científicos del equipo, Philip Rightmire (de la Universidad de Harvard) la califica de «pequeña bomba», según recoge Gibbons. La verdad es que ni siquiera parece haber acuerdo entre los científicos acerca de si los cinco individuos de Dmanisi son una única especie o no, así que el estupendo cráneo número 5 se estrena abriendo una buena polémica.

“La búsqueda de objetos más lejanos de la Tierra de los ya conocidos es importante para mejorar nuestra comprensión de la historia del universo y necesaria para encontrar la primera generación de galaxias que se formaron tras el Big Bang”, explica Dominick A. Riechers (Universidad de Cornell) en Nature comentando el alcance de este descubrimiento.

La edad del universo ha sido establecida por el telescopio espacial Planck en 13.800 millones de años, así que si la luz de z8-GND-5296 que llega ahora a los telescopios en la Tierra ha estado viajando algo más de 13.000 millones de años; cuando se emitió el cosmos tenía alrededor del 5% de su edad actual. Como el universo se está expandiendo desde el Big Bang, los investigadores calculan que esa galaxia estará ya ahora a unos 30.000 millones de años luz de distancia de nosotros.

Con las observaciones de espectrometría los científicos pueden estimar la distancia de los objetos lejanos en el cielo comparando las longitudes de onda emitidas por un átomo determinado con las observadas procedentes de la galaxia lejana. Viajando en un universo en expansión, las ondas se han ido alargando, como las arrugas de un paño que uno estirase. Se llama a este efecto corrimiento hacia el rojo (las ondas más largas perceptibles por el ojo humano), que será mayor cuanto más lejos este la galaxia observada.

“Hemos hallado lo que probablemente sea el sistema con el mayor número de planetas descubierto hasta ahora”, dice Christophe Lovis, autor principal del artículo que informa de este resultado. “Este notable descubrimiento también resalta el hecho que ahora estamos entrando en una nueva era de la investigación de exoplanetas: el estudio de sistemas planetarios complejos y no sólo planetas individuales. Los estudios de movimientos planetarios en el nuevo sistema revelan complejas interacciones gravitacionales entre los planetas y nos permiten comprender la evolución del sistema a largo plazo”.

El equipo de astrónomos empleó el espectrógrafo HARPS, instalado en el telescopio de 3,6 metros de ESO en La Silla, Chile, para un estudio de seis años de duración de la estrella similar al Sol HD 10180, ubicada a 127 años-luz de distancia en la constelación austral de Hydrus (la Serpiente Marina). HARPS es un instrumento con una inigualable estabilidad de medición y gran precisión, y es el más exitoso buscador de exoplanetas del mundo.

Gracias a las 190 mediciones individuales de HARPS, los astrónomos detectaron los diminutos movimientos hacia adelante y atrás de la estrella provocados por las complejas atracciones gravitacionales provenientes de cinco o más planetas. Las cinco señales más fuertes corresponden a planetas con masas similares a la de Neptuno – entre 13 y 25 masas terrestres [1] – que orbitan a la estrella con períodos que van desde unos 6 a 600 días. Estos planetas están ubicados entre 0,06 y 1,4 veces la distancia existente entre la Tierra y el Sol de su estrella central.

“También tenemos buenas razones para creer que hay otros dos planetas presentes”, dice Lovis. Uno sería un planeta similar a Saturno (con una masa mínima de 65 masas terrestres) orbitando en 2.200 días. El otro sería el exoplaneta menos masivo jamás descubierto, con una masa de unas 1,4 veces la de la Tierra. Está muy cerca de su estrella anfitriona, a sólo 2 por ciento de la distancia Tierra-Sol. Un “año” de este planeta duraría sólo 1,18 días terrestres.

“Este objeto causa un temblor de su estrella de sólo unos 3 km/hora – más lento que la velocidad al caminar – y este movimiento es muy difícil de medir”, dice Damien Ségransan, miembro del equipo. Si se confirmara, este objeto sería otro ejemplo de planeta rocoso cálido, similar a Corot-7b (Ver comunicado de prensa de ESO)

El sistema de planetas recientemente descubierto en torno a HD 10180 es único en varios aspectos. Primero que nada, con al menos cinco planetas similares a Neptuno ubicados dentro de una distancia equivalente a la órbita de Marte, este sistema es más poblado que nuestro Sistema Solar en su región interior, y tiene muchos planetas más masivos ahí [2]. Por otra parte, el sistema probablemente no tiene un gigante de gas similar a Júpiter. Además, todos los planetas parecen tener órbitas casi circulares.

Hasta el momento, los astrónomos saben de quince sistemas con al menos tres planetas. El último en detentar el récord fue 55 Cancri, que contiene cinco planetas, siendo dos de ellos planetas gigantes. “Los sistemas de planetas de masas bajas como el que rodea a HD 10180 parecen ser muy comunes, pero la historia de su formación sigue siendo un rompecabezas”, dice Lovis.

Usando el nuevo descubrimiento así como la información de otros sistemas planetarios, los astrónomos encontraron un equivalente a la ley de Titius-Bode que existe en nuestro Sistema Solar: las distancias de los planetas desde su estrella parecen seguir un patrón regular [3]. “Esto podría constituir una firma del proceso de formación de estos sistemas planetarios”, dice Michel Mayor, miembro del equipo.

Otro resultado importante encontrado por los astrónomos mientras estudiaban estos sistemas es que hay una relación entre la masa del sistema planetario y la masa y contenido químico de su estrella anfitriona. Todos los sistemas planetarios muy masivos se encuentran alrededor de estrellas masivas y ricas en metales, mientras que los cuatro sistemas con masas más bajas se encuentran en torno a estrellas de masas bajas y pobres en metales [4]. Tales propiedades confirman los actuales modelos teóricos.

El descubrimiento se anuncia hoy en el coloquio internacional “Detección y dinámicas de exoplanetas en tránsito”, en el Observatorio de Haute-Provence, Francia.

Notas
[1] Usando el método de velocidad radial, los astrónomos sólo pueden estimar una masa mínima para un planeta, ya que la masa estimada también depende de la inclinación del plano orbital relativo a la línea de visión, que es desconocida. Desde un punto de vista estadístico, esta masa mínima sin embargo es a menudo cercana a la masa real del planeta.

[2] En promedio, los planetas en la región interna del sistema HD 10180 tienen 20 veces la masa de la Tierra, mientras que los planetas interiores de nuestro propio Sistema Solar (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) tienen una masa promedio de la mitad la de la Tierra.

[3] La ley Titius-Bode establece que las distancias de los planetas del Sol siguen un simple modelo. Para los planetas exteriores, se predice que cada planeta esté aproximadamente al doble de distancia del Sol que el objeto previo. La hipótesis predijo correctamente las órbitas de Ceres y Urano, pero falló como predictor de la órbita de Neptuno.

[4] Según la definición usada en astronomía, “metales” son todos los elementos excepto el hidrógeno y helio. Tales metales, excepto por algunos muy pocos elementos químicos livianos, han sido creados por las varias generaciones de estrellas. Los planetas rocosos están constituidos por “metales”.

Información adicional
Esta investigación fue presentada en un artículo enviado a Astronomy and Astrophysics (“The HARPS search for southern extra-solar planets. XXV. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low-mass planetary systems”, por C. Lovis y otros).

El equipo está compuesto por C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe, y D. Queloz (Observatorio de Ginebra, Universidad de Ginebra, Suiza), W. Benz (Universidad de Berna, Suiza), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Francia), C. Mordasini (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Alemania), N. C. Santos (Universidad de Porto, Portugal), J. Laskar (Observatorio de Paris, Francia), A. Correia (Universidad de Aveiro, Portugal), y J.-L. Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin, Francia) y G. Lo Curto (ESO).

La madre de todas las tormentas

La Gran Mancha Roja comparada con la Tierra | NASA/ESA
Estamos ante la mayor tormenta del Sistema Solar. La Gran Mancha Roja de Júpiter es un gigantesco anticiclón que mide unos 12.000 kilómetros en la dirección Norte-Sur (similar al tamaño de la Tierra) y más de 30.000 kilómetros en dirección Este-Oeste. El gas gira en la mancha en el sentido contrario a las agujas de un reloj con un periodo de unos 6 días terrestres (14 días jovianos). En las regiones externas de la periferia de la mancha, las inestabilidades hidrodinámicas crean complejas estructuras rizadas.

Este vórtice colosal se conoce desde hace más de tres siglos y su longevidad ha sido un quebradero de cabeza para astrónomos y físicos de fluidos durante años. Y es que son muchos los procesos físicos que tienden a desvanecer los vórtices de fluidos de este tipo. Tanto la turbulencia, como las ondas hidrodinámicas, como la radiación térmica contribuyen a las pérdidas energéticas que deberían disipar el torbellino. Además, la Gran Mancha Roja está situada entre dos corrientes de chorro de sentido opuesto, lo que debería tender a frenar su rotación.

Buscando energía

Para explicar la larga vida de la Gran Mancha Roja se ha argumentado que ésta podría absorber otros torbellinos menores de su entorno. Aunque se trate de un mecanismo ciertamente importante, las observaciones demuestran que el número de vórtices que se crean en su periferia es insuficiente para alimentar a la Gran Mancha y hacerla perdurar.

Vórtices y corrientes de chorro en Júpiter. | NASA/ESA
Pedram Hassanzadeh, investigador posdoctoral de la Universidad de Harvard, junto con Philip Marcus, profesor de física de fluidos de la Universidad de California en Berkeley, han desarrollado ahora un modelo hidrodinámico en 3 dimensiones que simula los movimientos de la Gran Mancha con un elevado grado de detalle (gran resolución espacial). Al trabajar en 3D, este modelo no solo tiene en cuenta los turbulentos vientos horizontales, sino que considera los flujos verticales de gas que habían sido ignorados hasta ahora. Aunque menos energéticos, estos flujos verticales son capaces de transportar gas caliente desde las regiones superiores, y gas frío desde las inferiores, hacia las regiones centrales del vórtice, aportando así una cantidad significativa de energía.

En conjunción con los flujos verticales, la absorción de remolinos vecinos y los vientos radiales desde las corrientes de chorro, también contribuyen de manera significativa a contrarrestar las pérdidas y mantener activa la Gran Mancha durante siglos.

Vórtices en el Atlántico y en las protoestrellas

Júpiter desde la Voyager 1. | NASA
Naturalmente el mecanismo estudiado por Hassanzadeh y Marcus no es específico de Júpiter y puede ser aplicado en muchos otros contextos de la dinámica de fluidos. Por ejemplo, en las proximidades del Estrecho de Gibraltar se observan vórtices oceánicos que pueden perdurar durante años. Estos vórtices también parecen estar alimentados por los flujos verticales de agua que, además, resultan sumamente importantes para mantener el ecosistema, aportando nutrientes desde las profundidades a la superficie.

Otro ejemplo lo constituyen los discos protoplanetarios que se forman en torno a las protoestrellas y las estrellas jóvenes. Los vórtices podrían llegar a durar aquí millones de años ayudando a aglomerar las partículas de polvo y los escombros que llegan a formar cuerpos mucho mayores: los planetas.

Los asteroides: fuente de metales

Muchos de los metales que escasean en la corteza terrestre y que son indispensables para la industria moderna (oro, platino, cobalto, manganeso, zinc, etc.) son muy abundantes en los asteroides. De hecho, la corteza de la Tierra se formó sin estos materiales (que fueron arrastrados hacia el núcleo cuando el planeta se encontraba recién fundido a alta temperatura). Fue una intensa lluvia de asteroides lo que volvió a depositar estos materiales sobre la corteza terrestre (tras su enfriamiento) en los momentos iniciales de la evolución del sistema solar.

Bajo el nombre de Planetary Resources se encuentran unos emprendedores unidos por el objetivo común de investigar las propiedades de los asteroides y de realizar su explotación minera. Se podría pensar que se trata de unos de tantos soñadores que no tienen los pies en la Tierra. Sin embargo, cuando uno va investigando quién se encuentra detrás de la empresa, se ve obligado a considerarla con creciente seriedad.

Por un lado, el personal técnico de la empresa incluye a un astronauta y a varios ingenieros que han trabajado previamente para la NASA. La empresa está asesorada por varios astrónomos prestigiosos: el especialista de asteroides Mark Sykes (director del Instituto de Ciencia Planetaria de Arizona), la especialista en exoplanetas Sara Seager (Instituto de Tecnología de Massachusetts), y John Lewis, el astrónomo de la Universidad de Arizona que lleva considerando la explotación de los recursos de los asteroides durante más de 30 años.

El ingeniero jefe de la empresa, Christopher Lewicki, ha sido director de vuelos en las misiones a Marte Spirit y Opportunity de la NASA. Entre los fundadores se encuentran Peter Diamandis y Eric Anderson, los creadores de la Fundación del Premio X que incentiva el logro de grandes hitos tecnológicos, incluyendo los referentes a los viajes espaciales. Aunque con carácter aventurero, todos ellos parecen profesionales serios, capaces y extremadamente innovadores.

Por otro lado, la capacidad financiera de la empresa viene avalada por varios multimillonarios: los norteamericanos Larry Page y Eric Schmidt, creadores de Google, el húngaro Charles Simonyi, creador de Microsoft Office y turista espacial, el cineasta James Cameron, etc. Estos solventes empresarios, que pueden permitirse el lujo de correr considerables riesgos financieros, también aportan credibilidad a la empresa.

Un plan concreto, tres fases
Planetary Resources no solo está basada en especulaciones, sino que parece tener un plan concreto que se articula en tres fases.

En una primera fase, una serie de pequeños telescopios espaciales catalogará y estudiará varios miles de asteroides cercanos a la Tierra. El primer telescopio, denominado Arkyd 101, tiene un espejo de 22 cm de diámetro que va alojado en una pequeña nave de medio metro, lo que permitirá un lanzamiento relativamente barato (compartiendo el lanzador con otros satélites). El telescopio también podrá ser utilizado para la observación de la Tierra, optimizando su rendimiento.

Este telescopio, que ya se encuentra en construcción, podría ser lanzado durante el año próximo. No hay riesgos excesivos en esta primera fase y, de hecho, hay un gran número de satélites de empresas privadas que ya orbita nuestro planeta.

En una segunda fase, una serie de satélites autopropulsados, denominados Arkyd 200, viajarán hasta los asteroides considerados más interesantes para estudiar in situ el potencial de sus recursos. Para ello irán equipados con sensores capaces de determinar la composición del asteroide, quizás incluso puedan posarse sobre el asteroide para examinarlo o para tomar una muestra que pueda ser transportada a la Tierra. Esto es algo totalmente viable, como se ha demostrado con las visitas ya realizadas a dos asteroides. La sonda de la NASA NEAR Shoemaker se posó sobre el asteroide Eros el 12 de febrero de 2001 después de estudiarlo exhaustivamente. Además, la nave Hayabusa de la agencia espacial japonesa JAXA aterrizó sobre un asteroide, el Itokawa, en noviembre de 2005 y capturó muestras que fueron traídas a la Tierra por la misma nave en junio de 2010. Un primer análisis de estas muestras fue presentado recientemente en ELMUNDO.es.

En una tercera fase, quizás dentro de unos diez años, Planetary Resources lanzaría equipos robóticos que aterrizarían sobre los asteroides para excavar y extraer grandes cantidades de minerales. También se considera la posibilidad de atrapar algún asteroide particularmente rico para transportarlo a la Tierra. En mi opinión, los planes para esta tercera fase aún no están nada claros, a pesar de ser la realmente interesante desde el punto de vista de la rentabilidad financiera. Un asteroide del tamaño de un gran edificio podría llegar a valer un billón de euros, según Diamandis.

¿Son estos planes viables?

Hay varios elementos atractivos en el plan de Planetary Resources. Lo primero es que la empresa parece tener un plan cuyos primeros pasos parecen factibles. Lo segundo es que este plan no parece incluir una urgencia inmediata por obtener beneficios. Lo tercero es que la NASA parece ver estos planes con buenos ojos. Su portavoz David Weaver ha asegurado que el proyecto está bien en línea con los objetivos y con la política de los EEUU en exploración espacial y que la NASA confía en que el sector privado contribuya a los costos del programa nacional.

No obstante, los desafíos tecnológicos en toda esta empresa son, hoy por hoy, descomunales. Es cierto que la primera fase (el lanzamiento de uno o varios telescopios espaciales) es completamente factible y será muy útil. Pero la segunda fase es muchísimo más costosa y entraña riesgos considerables. Por ejemplo la sonda japonesa Hayabusa llevaba un aterrizador que iba destinado a posarse antes sobre el asteroide Itokawa, pero el aterrizador falló y se perdió.

La fase ulterior, la de la explotación minera, será mucho más onerosa y estará sometida a factores de riesgo aún mucho mayores. Por ejemplo, la próxima misión OSIRIS-REx que será lanzada por la NASA en el año 2016 para traer una pequeña cantidad (entre 60 gramos y 2 kilogramos) del material de un asteroide cuesta unos 1000 millones de dólares. Además, aunque no hay ninguna duda sobre la riqueza mineral de los asteroides, no está nada claro cómo separar los metales más valiosos, ni cuál será el costo de tales operaciones. Ni siquiera está claro qué parte del trabajo sería conveniente realizar en el espacio y qué parte en tierra. Posiblemente los planes dependerán de cada asteroide elegido y requerirán múltiples pruebas y experimentos previos. Se necesitarán ingentes inversiones sin beneficios inmediatos, algo que hasta ahora solo son capaces de realizar las Administraciones públicas.

Aunque la explotación fuese viable, su rendimiento económico también es incierto. Hay economistas que argumentan que la localización de nuevas reservas de metales preciosos alteraría la razón entre la oferta y la demanda, lo que conllevaría la bajada de precios, arruinando el rendimiento de la misión.

Atados a la Tierra

Huella en el regolito lunar NASA
Después de más de medio siglo de exploración espacial, el hombre parece continuar muy ligado a su planeta. Hasta ahora, tan solo 12 hombres han tenido el privilegio de pisar la Luna (todos ellos entre 1969 y 1972) y, por ahora, los viajes espaciales parecen limitados a la estancia en la Estación Espacial Internacional.

«Poner un kilo en el espacio cuesta más de un millón de euros», según Luisa Lara, astrofísica del Instituto de Astrofísica de Andalucía . Resulta por tanto indispensable reducir al máximo la carga, evitando el lanzamiento de grandes masas de agua o de combustible, para favorecer la inclusión de dispositivos inteligentes (experimentos, detectores, ordenadores, etc). Además, a menos que se encuentren otros medios de propulsión, resulta extremadamente difícil transportar en la nave espacial todo el combustible que es preciso para un viaje interplanetario de ida y vuelta. Naturalmente, una estrategia posible para reducir gastos consiste en la ‘explotación de recursos in situ’ (ISRU por sus siglas en inglés) en el cuerpo celeste que se visita.

Primero la Luna, después Marte

La NASA planea llevar a cabo el primer experimento ISRU en el año 2018 en la Luna. Para ello lanzará un robot todoterreno llamado ‘Resource Prospector’ equipado con la carga útil denominada ‘Resolve’, desarrollada por la NASA en colaboración con la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Se trata de toda una panoplia de instrumentos para perforar la superficie, tomar muestras, analizarlas, calentarlas, etc, y tratar así de obtener volátiles como vapor de agua, hidrógeno y oxígeno. Sabemos que hay algo de agua helada en la superficie lunar (sobre todo en las regiones polares) y, como el Prospector trabajará en el cráter Cabeus, cerca del polo sur, el artilugio tratará de extraer vapor calentando porciones del suelo. Naturalmente esta tecnología, una vez validada en la Luna, podrá tener aplicación en otros cuerpos del Sistema Solar.

El Resolve montado sobre el todoterreno canadiense Artemis Jr. NASA | CSA
El segundo experimento de explotación de recursos in situ consistirá en el envío de otro todoterreno a Marte en el año 2020 (el sucesor de Curiosity) que irá equipado con un captador del dióxido de carbono de la atmósfera marciana que será tratado, mediante procesos químicos básicos, para la obtención de oxígeno.

Hito en la exploración espacial

La única explotación de tipo ISRU que resulta eficaz por el momento es la utilización de energía solar. Prácticamente todas las naves espaciales aprovechan in situ la radiación del Sol para producir energía y parece muy posible que esta práctica continúe en el futuro.

Paisaje marciano visto desde Curiosity NASA
Pero si estos nuevos experimentos proyectados por la NASA funcionan bien, se podrá generalizar el uso de técnica ISRU. En particular, se podrá encarar el diseño de las futuras misiones a la Luna y Marte con potentes dispositivos IRSU que fuesen capaces de obtener agua, oxígeno e hidrógeno en cantidades suficientes. Estas técnicas podrían suponer un hito importantísimo en la exploración espacial. El agua es incompresible y, por lo tanto, muy inconveniente para ser lanzada y transportada por el espacio. El producir agua in situ, no sólo sería esencial para la supervivencia de los astronautas, sino que permitiría obtener oxígeno e hidrógeno mediante hidrólisis. Una parte del oxígeno podría ser utilizado para la respiración de la tripulación y otra parte, al igual que el hidrógeno, sería licuada y almacenada criogénicamente. Cuando fuese preciso, la recombinación del oxígeno con el hidrógeno podría ser utilizada para propulsar la nave. Alternativamente se ha propuesto la fabricación de peróxido de hidrógeno a partir de agua, para su uso como monopropelente.

Otras técnicas ISRU

Recreación de minería sobre un asteoride NASA
Las técnicas ISRU no se limitan a los volátiles. Hay propuestas para la explotación in situ de minerales (por ejemplo: titanio, platino o níquel) tanto en la Luna como en asteroides y otros cuerpos menores. La minería de asteroides podría, en principio, realizarse de diferentes maneras: bien trayendo la materia prima a la Tierra para su uso, bien procesándola parcialmente ‘in situ’, o bien transportando al asteroide hacia una órbita ‘cómoda’ a la que poder acceder desde la Tierra o desde una estación espacial para realizar los trabajos de minería.