Tardígrados en el espacio, la respuesta para proteger la salud de los astronautas en el espacio
Este animal gordito, microscópico y de ocho patas puede ser un héroe poco probable, pero los tardígrados, también conocidos como osos de agua debido a su forma bajo el microscopio, poseen superpoderes cuando se trata de sobrevivir en condiciones realmente duras. Comprender cómo toleran los entornos extremos, incluido el que experimentan los astronautas en el espacio, con microgravedad y niveles elevados de radiación, puede orientar mejor la investigación para proteger a los humanos del estrés de los viajes espaciales de larga duración. Un experimento que comienza a bordo de la Estación Espacial Internacional, llamado Cell Science-04, ayudará a revelar cómo lo hacen los tardígrados.
"Queremos ver qué 'trucos' usan para sobrevivir cuando llegan al espacio y, con el tiempo, qué trucos están usando sus descendientes", dijo Thomas Boothby, profesor asistente de la Universidad de Wyoming en Laramie e investigador principal de la experimentar. “¿Son iguales o cambian entre generaciones? Simplemente no sabemos qué esperar ".
Una opción en la bolsa de trucos de los tardígrados podría ser producir toneladas más de antioxidantes para combatir los cambios dañinos en el cuerpo causados por una mayor exposición a la radiación en el espacio.
"Los hemos visto hacer esto en respuesta a la radiación en la Tierra", dijo Boothby, "y creemos que las formas en que los tardígrados han evolucionado para resistir ambientes extremos en este planeta también pueden ser lo que los protege contra el estrés de los vuelos espaciales".
El equipo de investigación analizará lo que sucede con los genes tardígrados en el espacio. Saber cuáles se encienden o apagan en respuesta a los vuelos espaciales a corto y largo plazo ayudará a los investigadores a identificar las formas específicas que utilizan los tardígrados para sobrevivir en este entorno estresante. Si una solución que tienen es subir el dial de la producción de antioxidantes, por ejemplo, los genes involucrados en ese proceso deberían verse afectados.
Verificar qué genes también son activados o desactivados por otras tensiones ayudará a identificar los genes que responden exclusivamente a los vuelos espaciales. Cell Science-04 probará cuáles son realmente necesarios para la adaptación y supervivencia de los tardígrados en este entorno de alto estrés.
Los datos del experimento de la estación espacial también ofrecerán una comparación para la investigación basada en la Tierra. Este último es más común y menos costoso, y utiliza condiciones de vuelo espacial simuladas para estudiar las respuestas de los tardígrados. El experimento actual les dirá a los investigadores cuán similares son esas condiciones a los vuelos espaciales reales.
Los pequeños héroes de Cell Science-04 no serán los primeros tardígrados espaciales en unirse a una tripulación de astronautas. Ya se ha demostrado que sobreviven incluso al vacío del espacio cuando se exponen fuera de la estación espacial para un experimento. Esta vez, estarán a bordo viviendo y reproduciéndose dentro de un hardware científico especial desarrollado para la estación por el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California, que también administra la misión. El hardware, denominado Bioculture System, permite a los científicos realizar estudios a largo plazo de cultivos de células, tejidos y animales microscópicos en el espacio al permitir un seguimiento remoto en tiempo real y un control más preciso de las condiciones en las que crecen.
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A largo plazo, revelar qué hace que los tardígrados sean tan tolerantes podría conducir a formas de proteger el material biológico, como los alimentos y los medicamentos, de las temperaturas extremas, la desecación y la exposición a la radiación, lo que será invaluable para misiones de exploración del espacio profundo de larga duración. Ese es el potencial del tamaño de un superhéroe para el tardígrado adolescente.
Los secretos del mundo infernal
Aunque Venus es realmente parecido a la Tierra y se le considera el "gemelo" de esta, su atmósfera es tóxica y poco se conoce de su topografía, aunque existen volcanes y montañas.
Venus considerado un mundo infernal está compuesto por volcanes y montañas, de forma muy similar a la Tierra, las expediciones a este planeta tan cercano al Sol han sido realmente difíciles a lo largo de la historia.
La última sonda enviada a este planeta en llamas fue la Parker, de la NASA, que logró descubrir una señal de radio natural de baja frecuencia en Venus, perteneciente a su ionosfera. Sin embargo, hace 30 años este planeta se ha mantenido olvidado por la comunidad científica.
Por ello, la NASA ha preparado 2 misiones, como resultado de la novena edición del concurso Discovery de la agencia, denominadas DAVINCI + (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gas, Chemistry e Imaging Plus) y VERITAS, con el objetivo de estudiar la química de Venus y su topografía, entre otras cuestiones.
"Es asombroso lo poco que sabemos sobre Venus, pero los resultados combinados de estas misiones nos hablarán sobre el planeta, desde las nubes en su cielo a través de los volcanes en su superficie hasta su núcleo", aseguró Tom Wagner, científico del programa Discovery de la NASA, en un comunicado de prensa. “Será como si hubiéramos redescubierto el planeta”.
DAVINCI + en busca de vida
La hipótesis principal que manejan los científicos de la NASA es que Venus sufrió un "efecto invernadero descontrolado", algo que pudo propiciar que su atmósfera fuera dañada y, en consecuencia, aumentara la temperatura y sus océanos se evaporaran.
Por ello, DAVINCI + determinará si, en algún momento, Venus fue habitable, a pesar del final tan diferente de su gemela, la Tierra. Aun así, la misión no será nada fácil, ya que la superficie del planeta es tremendamente inhóspita, a pesar de los grandes avances tecnológicos que la NASA ha conseguido.
La misión se centrará en descender verticalmente a través de la atmósfera de Venus, pasando por sus nubes tóxicas, hasta llegar justo a su superficie, y si la misión resulta exitosa, ayudará a la NASA a comprender mejor cómo podrían ser otros planetas habitables más alejados.
"Venus es el 'exoplaneta en nuestro patio trasero' que puede ayudarnos a comprender estos mundos analógicos distantes, al proporcionar la verdad terrestre para mejorar los modelos de ordenador que usaremos para interpretar los planetas exo-Venus", agregó Giada Arney, investigadora principal adjunta de DAVINCI + en la NASA. Así que la investigación de DAVINCI + sobre la evolución de Venus puede ayudarnos a comprender mejor cómo se distribuyen los mundos habitables en otras partes del universo.
Aunque esta misión no será la única. La NASA también enviará VERITAS, para conocer la historia de Venus, así como su desarrollo tan diferente al de la gemela Tierra.
Comprender a Venus
Aunque la composición química de Venus es importante para conocer qué ocurrió en su atmósfera para ser tan diferente a la Tierra, el trabajo de VERITAS será igual de relevante, ya que bordeará el planeta para conocer su historia geológica, mediante un radar de apertura sintética.
De esta forma, se recreará en 3D toda la topografía de Venus, para saber si los volcanes liberan en algún sentido vapor de agua a la atmósfera, gracias al Centro Aeroespacial Alemán, que proporciona el mapeo infrarrojo, y a la Agencia Espacial Italiana y el Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia, con el radar.
"Estamos acelerando nuestro programa de ciencia planetaria con una intensa exploración de un mundo que la NASA no ha visitado en más de 30 años", concretó Thomas Zurbuchen, administrador asociado de ciencia de la NASA. “No se trata solo de comprender la evolución de los planetas y la habitabilidad en nuestro propio sistema solar, sino de extenderse más allá de estos límites a los exoplanetas, un área de investigación emocionante y emergente para la NASA”.
La NASA y la ESA se unen para estudiar la superficie de Venus
La NASA aportará con la Agencia Espacial Europea (ESA), proporcionando el radar de apertura sintética, llamado VenSAR, para realizar mediciones en alta resolución de la superficie de Venus. La misión liderada por ESA busca comprender la historia del segundo planeta del Sistema Solar y las conexiones existentes entre la atmósfera y los procesos geológicos.
“VenSAR de EnVision proporcionará una perspectiva única con sus estudios específicos de la superficie de Venus, enriqueciendo la hoja de ruta de la exploración de Venus”, dijo Adriana Ocampo, científica del programa EnVision en la sede de la NASA.
Por ello, la década de 2030 será apasionante para la comprensión de una parcela desconocida por la ciencia hasta hoy en día.
La Tierra está a salvo del asteroide Apophis
Se pensaba que el objeto cercano a la Tierra presentaba un ligero riesgo de impactar la Tierra en 2068, pero ahora las observaciones de radar lo han descartado.
Después de su descubrimiento en 2004, el asteroide 99942 Apophis había sido identificado como uno de los asteroides más peligrosos que podrían impactar la Tierra. Pero esa evaluación de impacto cambió a medida que los astrónomos siguieron a Apophis y su órbita se determinó mejor.
Los resultados de una nueva campaña de observación por radar combinados con un análisis de órbita preciso han ayudado a los astrónomos a concluir que no hay riesgo de que Apophis impacte nuestro planeta durante al menos un siglo.
Con un diámetro estimado de 340 metros (1.100 pies), el asteroide rápidamente ganó notoriedad pues podría representar una seria amenaza para la Tierra cuando los astrónomos predijeron que se acercaría incómodamente en 2029. Gracias a observaciones adicionales del objeto cercano a la Tierra (NEO), posteriormente se descartó el riesgo de un impacto en 2029, al igual que el riesgo de impacto potencial planteado por otro enfoque cercano en 2036. Hasta este mes, sin embargo, todavía quedaba una pequeña posibilidad de impacto en 2068.
Cuando Apophis hizo un sobrevuelo distante de la Tierra alrededor del 5 de marzo, los astrónomos aprovecharon la oportunidad para usar poderosas observaciones de radar para refinar la estimación de su órbita alrededor del Sol con extrema precisión, lo que les permitió descartar con confianza cualquier riesgo de impacto en 2068 y mucho después.
"Un impacto de 2068 ya no está en el ámbito de la posibilidad, y nuestros cálculos no muestran ningún riesgo de impacto durante al menos los próximos 100 años", dijo Davide Farnocchia del Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra (CNEOS) de la NASA, que es administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “Con el apoyo de observaciones ópticas recientes y observaciones de radar adicionales, la incertidumbre en la órbita de Apophis se ha derrumbado de cientos de kilómetros a solo un puñado de kilómetros cuando se proyecta para 2029. Este conocimiento enormemente mejorado de su posición en 2029 proporciona más certeza de su movimiento futuro, por lo que ahora podemos eliminar Apophis de la lista de riesgos".
Farnocchia se refería a la Tabla de Riesgo de Impacto de Sentry. Mantenida por CNEOS, la tabla controla los pocos asteroides cuyas órbitas los llevan tan cerca de la Tierra que no se puede descartar un impacto. Con los hallazgos recientes, la Tabla de riesgo ya no incluye Apophis.
Confiando en telescopios ópticos y radares terrestres para ayudar a caracterizar la órbita de todos los objetos cercanos a la Tierra conocidos para mejorar las evaluaciones de peligros a largo plazo, CNEOS calcula órbitas de alta precisión en apoyo de la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA.
Oportunidad científica
Para llegar a los últimos cálculos de Apophis, los astrónomos recurrieron a la antena de radio de 70 metros en el Complejo de Comunicaciones de Espacio Profundo Goldstone de la Red de Espacio Profundo cerca de Barstow, California, para rastrear con precisión el movimiento de Apophis. “Aunque Apophis se acercó recientemente a la Tierra, todavía estaba a casi 17 millones de kilómetros de distancia. Aun así, pudimos adquirir información increíblemente precisa sobre su distancia con una precisión de aproximadamente 150 metros, dijo Marina Brozovic, científica del JPL, quien dirigió la campaña de radar. "Esta campaña no solo nos ayudó a descartar cualquier riesgo de impacto, sino que nos preparó para una maravillosa oportunidad científica".
Aunque las imágenes de radar de Apophis parecen pixeladas, las imágenes tienen una resolución de 38,75 metros (127 pies) por píxel, “que es una resolución notable, considerando que el asteroide estaba a 17 millones de kilómetros de distancia, o unas 44 veces la distancia Tierra-Luna, ”Añadió Brozovic. "Si tuviéramos binoculares tan poderosos como este radar, podríamos sentarnos en Los Ángeles y leer el menú de la cena en un restaurante de Nueva York".
A medida que el equipo de radar analiza más a fondo sus datos, también esperan aprender más sobre la forma del asteroide. Las observaciones de radar anteriores han sugerido que Apophis tiene una apariencia "bilobulada" o similar a un maní. Esta es una forma relativamente común entre los asteroides cercanos a la Tierra de más de 660 pies (200 metros) de diámetro; al menos uno de cada seis tiene dos lóbulos.
Los astrónomos también están trabajando para desarrollar una mejor comprensión de la velocidad de rotación del asteroide y el eje sobre el que gira (conocido como su estado de giro). Ese conocimiento les permitirá determinar la orientación que tendrá el asteroide con la Tierra cuando se encuentre con el campo gravitacional de nuestro planeta en 2029, lo que podría cambiar ese estado de giro e incluso causar "temblores de asteroides".
El 13 de abril de 2029, el asteroide Apophis pasará a menos de 32.000 kilómetros (20.000 millas) de la superficie de nuestro planeta, más cerca que la distancia de los satélites geosincrónicos. Durante esa aproximación cercana de 2029, Apophis será visible para los observadores en el suelo en el hemisferio oriental sin la ayuda de un telescopio o binoculares. También es una oportunidad sin precedentes para que los astrónomos obtengan una vista de cerca de una reliquia del sistema solar que ahora es solo una curiosidad científica y no un peligro inmediato para nuestro planeta.
La histórica llegada de Perseverance al planeta rojo
El aterrizaje de Perseverance en Marte es la culminación de años de trabajo y planificación por parte de decenas de ingenieros y científicos y parte de la gran hazaña fue el aterrizaje del rover en Marte, a cientos de millones de kilómetros en remoto y de forma autónoma.
El descenso a la superficie marciana
Los siete minutos de terror fueron los más difíciles para todo el equipo pues tendrían que esperar mientras el rover bajaba de la órbita de Marte hasta la superficie marciana y gracias a que todo el proceso de Perseverance fue grabado con las cámaras posicionadas en diferentes partes del rover pudimos ver en vivo la llegada al planeta rojo.
Una de las maniobras que realizó Perseverance para llegar a salvo al planeta fue la apertura del paracaídas. Siendo el mayor enviado al espacio, mide un poco más de 21 metros de diámetro y para lograrlo tuvo que ser comprimido tanto que la densidad del paquete era como madera.
A pesar de su enorme tamaño, el paracaídas no fue suficiente para garantizar un descenso suave pues la atmósfera marciana es demasiado sutil y mientras bajaba pendiente de su cúpula, Perseverance desplegó su escudo térmico junto con el enorme paracaídas y para evitar una posible colisión con el escudo descartado, la nave ejecuto una maniobra de desvío logrando un aterrizaje perfecto.
Allanando el camino para las misiones humanas
"Aterrizar en Marte es siempre una tarea increíblemente difícil y estamos orgullosos de seguir construyendo sobre nuestro éxito pasado", dijo el director del JPL, Michael Watkins. “Pero, mientras Perseverance avanza en ese éxito, este rover también está abriendo su propio camino y desafiando nuevos desafíos en la misión de superficie. Construimos el rover no solo para aterrizar sino para encontrar y recolectar las mejores muestras científicas para regresar a la Tierra, y su sistema de muestreo increíblemente complejo y su autonomía no solo permiten esa misión, sino que preparan el escenario para futuras misiones robóticas y tripuladas ".
Los instrumentos científicos de Perseverance
- El conjunto de sensores Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2) recopilaron datos sobre la atmósfera de Marte durante la entrada, y el sistema de navegación relativa al terreno guio de forma autónoma la nave espacial durante el descenso final.
En la superficie de Marte, los instrumentos científicos de Perseverance tendrán la oportunidad de brillar científicamente.
- Mastcam-Z es un par de cámaras científicas con zoom en el mástil o cabezal de detección remota de Perseverance que crea panoramas 3D en color de alta resolución del paisaje marciano. También ubicada en el mástil, la SuperCam utiliza un láser pulsado para estudiar la química de las rocas y los sedimentos y tiene su propio micrófono para ayudar a los científicos a comprender mejor las propiedades de las rocas, incluida su dureza.
- Ubicado en una torreta al final del brazo robótico del rover, el Instrumento planetario para litoquímica de rayos X (PIXL) y los instrumentos de escaneo de entornos habitables con Raman y luminiscencia para orgánicos y químicos (SHERLOC) trabajarán juntos para recopilar datos sobre Marte primer plano de geología. PIXL utilizará un haz de rayos X y un conjunto de sensores para profundizar en la química elemental de una roca. El espectrómetro y láser ultravioleta de SHERLOC, junto con su sensor topográfico de gran angular para operaciones e ingeniería (WATSON), estudiará las superficies de las rocas, trazando un mapa de la presencia de ciertos minerales y moléculas orgánicas, que son los componentes básicos del carbono para la vida en la Tierra.
- El chasis del rover también alberga tres instrumentos científicos. El Radar Imager for Mars 'Subsurface Experiment (RIMFAX) es el primer radar de penetración terrestre en la superficie de Marte y se utilizará para determinar cómo se formaron las diferentes capas de la superficie marciana a lo largo del tiempo. Los datos podrían ayudar a allanar el camino para futuros sensores que busquen depósitos de hielo de agua subterráneos.
- También con la mirada puesta en las futuras exploraciones del Planeta Rojo, la demostración de la tecnología del Experimento de Utilización de Recursos In-Situ de Oxígeno de Marte (MOXIE) intentará fabricar oxígeno a partir del aire: la tenue atmósfera del Planeta Rojo y en su mayoría de dióxido de carbono. El instrumento Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) del rover, que tiene sensores en el mástil y el chasis, proporcionará información clave sobre el tiempo, el clima y el polvo de Marte en la actualidad.
- Actualmente unido al vientre de Perseverance, el diminuto helicóptero Ingenuity Mars es una demostración de tecnología que intentará el primer vuelo controlado y motorizado en otro planeta.
Los ingenieros y científicos del proyecto ahora pondrán a prueba a cada uno de sus instrumentos, subsistemas y subrutina durante el próximo mes o dos. Solo entonces desplegarán el helicóptero en la superficie para la fase de prueba de vuelo. Si tiene éxito, Ingenuity podría agregar una dimensión aérea a la exploración del Planeta Rojo en la que tales helicópteros sirven como exploradores o realizan entregas para futuros astronautas lejos de su base.
Una vez que se completen los vuelos de prueba de Ingenuity, la búsqueda del rover de evidencia de vida microbiana antigua comenzará en serio.
“Perseverance es más que un rover, y más que esta increíble colección de hombres y mujeres que lo construyeron y nos trajeron aquí”, dijo John McNamee, gerente de proyectos de la misión del rover Perseverance Mars 2020 en JPL. “Es incluso más que los 10,9 millones de personas que se inscribieron para formar parte de nuestra misión. Esta misión trata de lo que los humanos pueden lograr cuando perseveran. Llegamos tan lejos. Ahora, míranos irnos ".
InSight afronta el desafío del invierno en el polvoriento Marte
A medida que el polvo se acumula en los paneles solares y llega el invierno a Elysium Planitia, el equipo de la NASA está siguiendo un plan para reducir las operaciones científicas con el fin de mantener seguro el módulo de aterrizaje.
El módulo de aterrizaje InSight de la NASA recibió recientemente una extensión de la misión por otros dos años, dándole tiempo para detectar más terremotos, remolinos de polvo y otros fenómenos en la superficie de Marte. Si bien el equipo de la misión planea continuar recopilando datos hasta bien entrado el 2022, el creciente polvo de los paneles solares de la nave espacial y el inicio del invierno marciano llevaron a la decisión de conservar energía y limitar temporalmente el funcionamiento de sus instrumentos.
InSight fue diseñado para ser duradero: el módulo de aterrizaje estacionario está equipado con paneles solares, cada uno de los cuales mide 7 pies (2 metros) de ancho. Su diseño se basó en el de los rovers Spirit y Opportunity con energía solar, con la expectativa de que los paneles reducirían gradualmente su producción de energía a medida que el polvo se asentara sobre ellos, pero tendrían una salida amplia para durar hasta la misión principal de dos años.
Además, el equipo de InSight eligió un lugar de aterrizaje en Elysium Planitia, una llanura azotada por el viento en el ecuador del Planeta Rojo que recibe mucha luz solar. Se esperaba que los remolinos de polvo que pasaban limpiaran los paneles, lo que sucedió muchas veces con Spirit y Opportunity, permitiéndoles durar años más allá de su vida útil de diseño.
Marte se está moviendo actualmente hacia lo que se llama afelio, el punto de su órbita cuando está más lejos del Sol. Eso significa que la luz solar ya débil en la superficie marciana se está volviendo aún más débil, reduciendo la energía cuando InSight más necesita sus calentadores para mantenerse caliente. Marte comenzará a acercarse al Sol nuevamente en julio de 2021, después de lo cual el equipo comenzará a reanudar las operaciones científicas completas.
Durante las próximas semanas y meses, los científicos de InSight seleccionarán cuidadosamente qué instrumentos deben apagarse cada día para conservar la energía de los calentadores y las actividades que consumen mucha energía, como la comunicación por radio. Es probable que los sensores meteorológicos de InSight permanezcan apagados la mayor parte del tiempo (lo que resulta en actualizaciones poco frecuentes de la página meteorológica de la misión), y todos los instrumentos tendrán que estar apagados durante algún tiempo alrededor del afelio.
A finales de esta semana, se le ordenará a InSight que extienda su brazo robótico sobre los paneles para que una cámara pueda tomar imágenes de cerca de la capa de polvo. Luego, el equipo pulsará los motores que desplegaron cada panel después de aterrizar para intentar alterar el polvo y ver si el viento se lo lleva. El equipo considera que esto es una posibilidad remota, pero que vale la pena el esfuerzo.
Estudiantes mexicanos que lograron que la NASA enviara su proyecto al espacio
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