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Científicos desarrollan una herramienta para estudiar el polvo cósmico y su impacto en la Tierra

Un equipo de investigadores de la Universidad de Leeds, en Gran Bretaña, dirigido por John Plane, profesor de Química de la Atmósfera, ha desarrollado una nueva herramienta experimental, 'Meteoric Ablation Simulator' (MASI), que puede ayudar a responder a preguntas sobre el polvo cósmico, cómo impacta en la Tierra y todo lo que contiene. Los investigadores describen su trabajo en la edición de esta semana de 'Review Scientific Instruments'.
El sistema solar es un ambiente polvoriento, con miles de millones de partículas de polvo cósmico dejadas por cometas y asteroides que orbitan alrededor del sol. Todo esto forma una nube de polvo relativamente densa a través del cual viaja la Tierra, barriendo las partículas de polvo interplanetario de manera muy eficaz.
Además de proporcionar información sustantiva sobre las atmósferas de otros planetas, estas partículas pueden afectar a las comunicaciones de radio, el clima e, incluso, servir como fertilizante para el fitoplancton en los océanos. Su estudio puede ayudar a responder a preguntas sobre si hay o hubo vida extraterrestre y cómo comenzó la vida en la Tierra y desbloquear soluciones prácticas inesperadas para el transporte aéreo.
El estudio de la evaporación de las partículas de polvo cósmicas en la atmósfera superior, hasta ahora, dependía en gran medida de los cálculos teóricos. La evidencia proporcionada por el radar de campo y observaciones ópticas de meteoritos es contradictoria con respecto a la altura en la que cada uno de los metales en las partículas realizará la ablación (fricción que sufren los diferentes cuerpos con la atmósfera terrestre) a medida que caen a través de la atmósfera.
UN SIMULADOR DE LA EVAPORACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL POLVO
El modelo desarrollado en Leeds es capaz de simular la evaporación de cada constituyente elemental (silicio, hierro, magnesio, sodio, calcio) a partir de partículas de polvo cósmico. Para poner los cálculos del modelo sobre una base experimental sólida y resolver la cuestión acerca de cuándo se produce la ablación de cada metal, se diseñó MASI, donde las partículas con una composición similar al polvo cósmico son calentadas mediante flash para simular la entrada atmosférica y, al mismo tiempo, seguir la evaporación de los metales.
"Sólo relativamente recientes avances en hardware y software de computación nos han permitido abordar el momento preciso y los requerimientos computacionales sustanciales necesarios para MASI --dice David Bones, miembro del equipo de investigación de Leeds que trabaja en el proyecto--. Durante una simulación de la entrada de partículas que tiene una duración de unos 12 segundos, queremos tomar 6.000 mediciones, mientras que cambiamos rápidamente la temperatura del filamento calentando la partícula con información en tiempo real".
Aunque las mediciones de ablación de sodio y de hierro concordaron razonablemente bien con el modelo, las mediciones de ablación de calcio no, lo que sugiere que es necesario un modelo de ablación más sofisticado que pueda tener en cuenta factores como las partículas que se rompen en pedazos más pequeños en la atmósfera y el hecho de que estas partículas no son uniformes en composición pero son agregados de diferentes tipos de minerales pegados.
Quizás sorprendentemente, entender las partículas de polvo interplanetario y el uso de herramientas como MASI tienen valor más allá de lo obvio. Además de proporcionar una mejor comprensión de la atmósfera superior y las capas de metal presentes allí, el simulador ofrece utilidad en aplicaciones industriales para entender la formación de los planetas.
"Gracias a una mejor comprensión de los procesos de fusión y de ablación podemos diseñar motores a reacción resistentes a la ceniza que podían volar sin interrupción a través de una nube de cenizas similar a la formada cuando el volcán Eyjafjallajökull entró en erupción en 2010", concluye Bones.