La zona habitable es ese lugar mágico alrededor de una estrella donde se encuentran los mundos que pueden albergar vida tal y como la conocemos. El problema es que se trata de un concepto tan importante como subjetivo. Normalmente se define la zona habitable como aquella región que rodea una estrella donde un planeta de masa terrestre con una atmósfera de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y/o dióxido de carbono es capaz de mantener agua líquida en su superficie de forma estable. La confusión surge a la hora de elegir el modelo para calcular las temperaturas planetarias. Cuando hablamos de zonas habitables, la mayor parte de autores se refieren a la definición que publicó James Kasting en 1993 usando un modelo simplificado en una dimensión para mundos sin capas nubosas en su atmósfera.
De acuerdo con este modelo, el límite inferior de la zona habitable viene determinado por la pérdida de agua por evaporación y el límite exterior por el máximo efecto invernadero que puede proporcionar una atmósfera de dióxido de carbono. Una estimación conservadora de esta definición nos da para nuestro Sistema Solar una zona habitable comprendida ente las 0,95 y las 1,67 Unidades Astronómicas (145,5 a 250,5 millones de kilómetros), que es la empleada en la mayor parte de la literatura sobre el tema. Otra estimación mucho menos conservadora amplia estos márgenes generosamente de acuerdo con las evidencias que apuntan a que Venus y Marte fueron habitables en el pasado.
Recientemente, un equipo de astrónomos entre los que se encuentra el propio Kasting ha vuelto a calcular los límites de la zona habitable en las estrellas de tipo F, G, K y M (es decir, estrellas de tipo solar y enanas rojas). De acuerdo con esta nueva estimación, que también usa un modelo en una dimensión para planetas sin nubes, el límite interno de la zona habitable del Sistema Solar estaría en 0,99 UA, y el externo en 1,70 UA. Vamos, que la Tierra estaría dentro por los pelos. Este nuevo modelo nos describe una zona habitable situada un poco más en el exterior del sistema. La diferencia es más acusada si la comparamos con otras definiciones populares, como la publicada por Franck Selsis en 2007 y que suele servir de base para juzgar la habitabilidad de los exoplanetas.
La nueva definición de zona habitable se mueve hacia el exterior (Kumar et al.).
Fronteras para zonas habitables en distintos tipos de estrellas. Un planeta que se encuentre entre las dos líneas a rayas de la región en verde estará en la zona habitable independientemente del tipo estelar (Kumar et al.).
Exoplanetas rocosos (entre 0,3 y 10 masas terrestres) en función de la masa del planeta y el flujo incidente (Kumar et al.).
Este análisis tiene implicaciones muy importantes de cara al estudio de los planetas candidatos a ser mundos habitables que hemos descubierto hasta el momento. Si aplicamos esta definición, por ahora sólo HD40307g, Kepler 22b y Gliese 667Cc serían los únicos exoplanetas confirmados que se encontrarían en la zona habitable (el estudio considera a Gliese 581d como un planeta sin confirmar, aunque pocos dudan de su existencia). Las fronteras de la zona habitable cambian con el tipo de estrella -y su edad-, pero curiosamente, de acuerdo con este modelo hay un rango de distancias en la que un exoplaneta podría ser habitable independientemente del tipo de estrella (siempre y cuando no sea O, B o A). Por supuesto, hay que recordar que estas nuevas estimaciones se basan en atmósferas sin capas nubosas dignas de mención. El efecto albedo de las nubes puede desplazar el límite interno de la zona habitable hacia la estrella, entre otros muchos factores que son capaces de alterar las fronteras de la zona habitable, así que debemos considerar estas cifras como una estimación conservadora.
Esta nueva definición de la zona habitable obligaría a recalcular la frecuencia de mundos similares a la Tierra en estrellas de tipo solar, que actualmente se cree que ronda el 34%-40%. La zona habitable es un concepto plástico, pero es importante entenderla de cara a seleccionar los mejores candidatos a exotierras una vez que comencemos a descubrirlos.
La empresa ULA (United Launch Alliance) ha lanzado hoy jueves día 31 de enero de 2013 a las 01:48 UTC un cohete Atlas V 401 (misión AV-036) desde la rampa de lanzamiento SLC-41 de la base aérea de Cabo Cañaveral con el satélite TDRS-K (TDRS-11) de la NASA.
Lanzamiento del TDRS-K (ULA).
TDRS-K
El TDRS-K (Tracking and Data Relay Satellite) es un satélite geoestacionario de comunicaciones construido por Boeing Space Systems para la NASA usando el bus BSS-601HP. Tiene una masa total de 3454 kg y una envergadura de 8,36 metro con los paneles solares desplegados, los cuales pueden generar entre 3220 y 2850 W. El TDRS-K es el primer ejemplar de la tercera generación de satélites del sistema TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System) de la NASA y su vida útil se estima en 15 años. El sistema TDRSS, también denominado NASA Space Network, permite la comunicación continua con satélites civiles situados en la órbita baja, incluyendo la ISS y el telescopio Hubble. No obstante, se rumorea que la agencia NRO también ha usado o usa estos satélites para transmitir datos de sus satélites espías. El sistema TDRSS consta de un mínimo de tres satélites situados en la órbita geoestacionaria y dos estaciones terrestres, una situada en White Sands (Nuevo México) y otra en la isla de Guam. El TDRS-K cuenta con varias antenas para asegurar la comunicación con vehículos en órbita baja:
Antenas de acceso múltiple: antenas en banda S situadas en el cuerpo central del satélite que permiten recibir señales con hasta cinco naves de manera simultánea, aunque sólo se puede emitir hacia una a la vez.
Dos antenas principales: dos grandes antenas parabólicas de 4,57 metros de diámetro permiten mantener las comunicaciones en banda S con satélites dotados de antenas de baja ganancia, como la ISS y el Hubble. Estas mismas antenas pueden servir para transmitir datos y vídeo en alta resolución en banda Ku o para transmitir datos a 800 Mbps en banda Ka.
Antena parabólica para comunicaciones con las estaciones terrestres.
TDRS-K (NASA).
El programa TDRSS nació en 1973 y el primer TDRS fue lanzado en 1983 durante la misión STS-6 Challenger. La primera generación de TDRS (TDRS-F) fue diseñada por TRW y se construyeron siete ejemplares (F-1 a F-7) para ser lanzados por el shuttle (el TDRS-2/TDRS-B se perdió en el accidente del Challenger de 1986). La segunda generación (TDRS-8, 9 y 10 ) fue construida por Hughes y Boeing. Los tres ejemplares fueron lanzados entre 2000 y 2002. El contrato para construir la tercera generación de TDRS fue firmado por Boeing en 2007 con la NASA. Bajo este contrato se lanzarán los TDRS-K (TDRS-11), TDRS-L (TDRS-12) y TDRS-M (TDRS-13) entre 2013 y 2015. Actualmente siguen en servicio siete TDRS, aunque solamente están operativos cuatro: el TDRS-7 (en la posición 275º oeste, sobre el Océano Índico), TDRS-8 (271º oeste), TDRS-9 (41º oeste, sobre Brasil), el TDRS-10 (174º oeste, sobre el Pacífico). El TDRS-11 estará situado inicialmente en la posición 174º oeste para realizar pruebas y luego se mantendrá en hibernación hasta que se requiera su activación.
Emblema de la misión (NASA).
Atlas V
El Atlas V es un cohete de dos etapas que puede incorporar hasta cinco aceleradores de combustible sólido y que posee una capacidad de carga de hasta 18500 kg en órbita baja (LEO) y 8700 kg en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO). La primera fase es un CCB (Common Core Booster) de 3,81 m de diámetro y 32,48 m de longitud. Está fabricado en aluminio y tiene una masa en seco de 21277 kg. Emplea oxígeno líquido y queroseno (RP-1) con un motor de dos cámaras de combustión RD-180 fabricado en Rusia por NPO Energomash. El RD-180 tiene una masa en seco de 5400 kg, un impulso específico de 311,3 (nivel del mar) - 337,8 s (vacío) y un empuje de 390,2 toneladas (nivel del mar) - 423,4 toneladas.
Atlas V con el TDRS-K (ULA).
Versiones del Atlas V (ULA).
La primera etapa puede incorporar entre cero y cinco cohetes de combustible sólido (SRB) de 1,55 m x 19,5 m, con 1361 kN de empuje cada uno (y un Isp de 275 s). Las toberas de cada SRB están inclinadas 3º. En esta misión se acoplaron tres SRB.
La segunda etapa es la última versión de la mítica etapa criogénica Centaur (oxígeno e hidrógeno líquidos). Tiene 3,05 m x 12,68 m y hace uso de uno o dos motores RL 10-A-4-2 (Isp de 450,5 s) que proporcionan 99,2 kN de empuje en la versión con un sólo motor (SEC) o 198,4 kN en la de dos (DEC). Tiene una masa inerte de 2,086 toneladas y está fabricada en acero. Posee además 8 propulsores de hidracina de 40 N y cuatro de 27 N para el control de actitud de la etapa.
Enasamblaje del Atlas V (ULA).
Complejo de lanzamiento SLC-41 en Cabo Cañaveral (ULA).
Las versiones de los Atlas V se identifican mediante un número de tres dígitos: el primero (4 o 5), indica el tamaño de la cofia (4 o 5 metros de diámetro respectivamente). La cofia de 5,4 x 20,7 m es una versión de la empleada en el Ariane V y está fabricada por la empresa suiza RUAG. El segundo dígito señala la cantidad de cohetes de combustible sólido empleados (entre cero y tres para el Atlas V 400 y entre cero y cinco para el Atlas V 500). El último dígito indica la cantidad de motores que lleva la etapa Centaur (uno o dos). En el caso de este lanzamiento, se trataba de un Atlas V 401, es decir, incluye una cofia de 4 metros, ningún cohete sólido y un sólo motor en la etapa Centaur.
Fases del lanzamiento (ULA).
Trayectoria del lanzamiento (ULA).
Campaña de lanzamiento (ULA).
Llegada de la primera etapa a Cabo Cañaveral (ULA).
A continuación, todas las entradas que han participado en la XXXVIII Edición del Carnaval de la Física, acogido este mes por Eureka. Muchas gracias a todos aquellos que se han animado a participar. No es obligatorio, pero si quieres puedes votar en los comentarios por la entrada que más te haya gustado. En cualquier caso, ¡a leer!
1- Víctor Manchado, del blog Pirulo Cósmico, nos habla en Un hexágono en Saturno de la misteriosa y bella estructura hexagonal del polo norte de Saturno, estudiada en detalle por la sonda Cassini.
2- El blog Estamos hechos de polvo de estrellas, deManuel Navarro, dedica el artículo ¿Puede un usuario ayudar al SETI?a la famosa e interesante iniciativa SETI@home.
3- Pirulo Cósmico vuelve a contribuir con otra entrada, Un cielo, dos civilizaciones, en la que nos introduce en un interesantísimo tema -y por el cual confieso sentir una especial debilidad-: las constelaciones tradicionales chinas.
5- Manuel Alonso, de la Web del Departamento de Física y Química del IES "Leonardo da Vinci" de Alicante, nos presenta en Comprobación experimental del valor de la gravedad en la Luna una curiosa experiencia en la que podemos calcular de forma virtual el valor de la aceleración gravitatoria en la superficie lunar. La página está dirigida a estudiantes de instituto, pero obviamente cualquiera puede disfrutar de este experimento virtual.
8- Xavier Culleré, del blog El Peletero, dedica el post Naves barrigudas a la relación entre física y arte. Como nota curiosa, la entrada está escrita en castellano y catalán.
10- En el blog A salvo, Luis Miguel Pascual dedica una interesante entrada a la Física en la natación.
11- El blog Afán por saber podemos leer una extensa y amena entrada a uno de los más grandes astrónomos de todos los tiempos en Kepler, pasado y futuro de la astronomía.
12- Chato Wilbury, de Entendido y anotado, nos habla en Motores cohete: el primer paso sobre la historia de la creación de los primeros motores cohete.
14- Del blog La Jorgeteca, editado por Jorge Hernández, nos llega una entrada titulada La radiación de cuerpo negro en la cocina en la que nos muestra algunas curiosidades del espectro electromagnético de manera muy didáctica.
15- Nuestra amiga Ununcuadio, del blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión (grandísimo nombre para un blog, por cierto) nos cuenta en La Guerra Fría en la Tabla Periódica las andanzas del científico soviético Georgui Flyorov, el culpable de que al elemento 114 se le llame Flerovio.
16- @cuantozombi, del blog El zombi de Schrödinger, contribuye con la entrada Faraday y el Doctor, dedicada, a Faraday y... ¡al Doctor Who! A ver quién supera eso.
17- Luciano Barrero nos cuenta en La Tierra tiene algo especial, publicada en su blog Ciencia Masticada, las peculiaridades que hacen de nuestro planeta un lugar único en el Universo.
18- Manuel Sánchez, del blog Curiosidades de la Microbiología, participa en el carnaval con una curiosa entrada titulada Bichos de altos vuelos,dedicada a la relación entre los microorganismos y la atmósfera terrestre.
