La nube de polvo interplanetaria , o nube zodiacal , consiste en polvo cósmico (pequeñas partículas que flotan en el espacio exterior ) que impregna el espacio entre planetas dentro de sistemas planetarios , como el Sistema Solar . [1] Este sistema de partículas se ha estudiado durante muchos años para comprender su naturaleza, origen y relación con cuerpos más grandes.
En el Sistema Solar, las partículas de polvo interplanetario tienen 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 . [2] Los tamaños de partícula de los granos que caracterizan la emisión infrarroja cerca de la órbita de la Tierra suelen oscilar entre 10 y 100 μm. [3]
La masa total de la nube de polvo interplanetaria es aproximadamente la masa de un asteroide de 15 km de radio (con una densidad de aproximadamente 2,5 g / cm 3 ). [4] 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. [5] Además, el instrumento VBSDC de la sonda New Horizons fue diseñado para detectar impactos del polvo de la nube zodiacal en el Sistema Solar. [6]
Origen
Las fuentes de partículas de polvo interplanetario (IDP) incluyen al menos: colisiones de asteroides, actividad cometaria y colisiones en el interior del Sistema Solar, colisiones del cinturón de Kuiper y granos medianos interestelares (Backman, D., 1997). De hecho, una de las controversias más antiguas debatidas en la comunidad de polvo interplanetario gira en torno a las contribuciones relativas a la nube de polvo interplanetaria de las colisiones de asteroides y la actividad cometaria.
Ciclo de vida de una partícula
Los principales procesos físicos que "afectan" (mecanismos de destrucción o expulsión) a las partículas de polvo interplanetario son: expulsión por presión de radiación , arrastre de radiación de Poynting-Robertson (PR) hacia el interior , presión del viento solar (con efectos electromagnéticos significativos), sublimación , 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 uno encuentra granos alrededor de una estrella que tiene más de 10,000,000 de años, entonces los granos deben haber sido de fragmentos recientemente liberados de objetos más grandes, es decir, no pueden ser granos sobrantes del disco protoplanetario (Backman, comunicación privada). [ cita requerida ] Por lo tanto, los granos serían polvo de "generación posterior". El polvo zodiacal en el Sistema Solar es 99,9% de polvo de última generación y 0,1% de 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 conocen como "meteoroides beta". Por lo general, miden menos de 1,4 × 10-12 gy son empujados hacia afuera desde el Sol hacia el espacio interestelar. [7]
Estructuras de nubes
La nube de polvo interplanetaria tiene una estructura compleja (Reach, W., 1997). Además de una densidad de fondo, esto incluye:
- Al menos 8 rastros de polvo; se cree que su fuente son cometas de período corto .
- Varias bandas de polvo, cuyas fuentes se cree que son familias de asteroides en el cinturón de asteroides principal . Las tres bandas más fuertes provienen de la familia Themis , la familia Koronis y la familia Eos . Otras familias de origen incluyen las familias Maria , Eunomia y posiblemente Vesta y / o Hygiea (Reach et al. 1996).
- Se conocen al menos 2 anillos de polvo resonantes (por ejemplo, el anillo de polvo resonante de la Tierra, aunque se cree que todos los planetas del Sistema Solar tienen un anillo resonante con una "estela") (Jackson y Zook, 1988, 1992) (Dermott , SF et al., 1994, 1997)
Recolección 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. [8] La era moderna del estudio de laboratorio de estas partículas comenzó con los vuelos de recolección estratosférica de DE Brownlee y sus colaboradores en la década de 1970 utilizando globos y luego aviones U-2 . [9]
Aunque algunas de las partículas encontradas eran similares al material en las colecciones de meteoritos actuales, la naturaleza nanoporosa y la composición promedio cósmica desequilibrada de otras partículas sugirieron que comenzaron como agregados de grano fino de bloques de construcción no volátiles y hielo cometario. [10] [11] La naturaleza interplanetaria de estas partículas se verificó más tarde mediante observaciones de gas noble [12] y de la trayectoria de las erupciones solares [13] .
En ese contexto, se desarrolló un programa para la recolección y curación atmosférica de estas partículas en el Centro Espacial Johnson en Texas. [14] Esta colección de micrometeoritos estratosféricos, junto con los granos presolares de los meteoritos, son fuentes únicas de material extraterrestre (sin mencionar que son pequeños objetos astronómicos por derecho propio) disponibles para su estudio en los laboratorios de hoy.
Experimentos
Las naves espaciales que han llevado detectores de polvo incluyen Pioneer 10 , Pioneer 11 , Ulysses (órbita heliocéntrica hasta la distancia de Júpiter), Galileo (Orbitador de Júpiter), Cassini (orbitador de Saturno) y New Horizons (ver Contador de polvo de estudiantes de Venetia Burney ). [15]
Ver también
- Entrada atmosférica
- Brian May
- Disco circumplanetario
- Polvo cósmico
- Polvo intergaláctico
- Medio intergaláctico
- Espacio intergaláctico
- Polvo interplanetario
- Medio interplanetario
- Espacio interplanetario
- Polvo interestelar
- Medio interestelar
- Espacio interestelar
- Micrometeoroide
- Estrella de Tabby
- Polvo zodiacal
Referencias
- ^ "Lo que los científicos encontraron después de tamizar el polvo en el sistema solar - bri" . EurekAlert! . NASA. 12 de marzo de 2019 . Consultado el 12 de marzo de 2019 .
- ^ Levasseur-Regourd, AC, 1996
- ^ Backman, D., 1997
- ^ Pavlov, Alexander A. (1999). "Partículas de polvo interplanetario irradiado como posible solución para 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 .
- ^ Hannter; et al. (1976). "10 observaciones pioneras del brillo de la luz zodiacal cerca de la eclíptica - Cambios con la distancia heliocéntrica" .
- ^ [1]
- ^ "Antecedentes del micrometeorito" . Misión GENESIS Discovery 5 . Caltech. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2007 . Consultado el 4 de agosto de 2008 .
- ^ 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 .
- ^ Brownlee, DE (diciembre de 1977). "Polvo interplanetario - Posibles implicaciones para los cometas y 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 .
- ^ P. Fraundorf, DE Brownlee y RM Walker (1982) Estudios de laboratorio de polvo interplanetario, en Cometas (ed. L. Wilkening, U. Arizona Press, Tucson) págs. 383-409.
- ^ Walker, RM (enero de 1986). "Estudios de laboratorio de polvo interplanetario". En NASA . 2403 : 55. Código Bibliográfico : 1986NASCP2403 ... 55W .
- ^ 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 (SciHomepage). Código Bibliográfico : 1981Sci ... 211..383H . doi : 10.1126 / science.211.4480.383 . PMID 17748271 .
- ^ Bradley, JP; Brownlee, DE; Fraundorf, P. (diciembre de 1984). "Descubrimiento de pistas nucleares en polvo interplanetario". Ciencia . 226 (4681): 1432–1434. Investigación apoyada por McCroneAssociates. Código Bibliográfico : 1984Sci ... 226.1432B . doi : 10.1126 / science.226.4681.1432 . ISSN 0036-8075 . PMID 17788999 . S2CID 27703897 .
- ^ "Polvo cósmico" . NASA - Programa del Centro Espacial Johnson, Cosmic Dust Lab . 6 de enero de 2016 . Consultado el 14 de marzo de 2016 .
- ^ [2]
Otras lecturas
- Jackson AA; Zook, HA (1988). "Un anillo de polvo del sistema solar con la tierra como su pastor" . Naturaleza . 337 (6208): 629–631. Código Bibliográfico : 1989Natur.337..629J . doi : 10.1038 / 337629a0 . S2CID 4351090 .
- Jackson AA; Zook, HA (1992). "Evolución orbital de partículas de polvo de cometas y asteroides" . Ícaro . 97 (1): 70–84. Código bibliográfico : 1992Icar ... 97 ... 70J . doi : 10.1016 / 0019-1035 (92) 90057-E .
- Mayo, Brian Harold (2008). Un estudio de las velocidades radiales en la nube de polvo zodiacal (tesis de doctorado) . Nueva York: Springer. ISBN 978-0-387-77705-4.
- Backman, Dana (1997). "Exozody Workshop, NASA-Ames, 23-25 de octubre de 1997". Emisión zodiacal extrasolar - Informe del panel de estudio de la NASA .
- Informe del panel de la NASA sobre emisiones zodiacales extrasolares
- Dermott, SF; Jayaraman, S .; Xu, YL; Gustafson, AAS; Liou, JC (30 de junio de 1994). "Un anillo circunsolar de polvo de asteroide en contacto resonante con la Tierra". Naturaleza . 369 (6483): 719–23. Código Bibliográfico : 1994Natur.369..719D . doi : 10.1038 / 369719a0 . S2CID 4345910 .
- Dermott, SF (1997). "Firmas de planetas en luz zodiacal". Emisión zodiacal extrasolar - Informe del panel de estudio de la NASA .
- Levasseur-Regourd, AC (1996). "Propiedades ópticas y térmicas del polvo zodiacal". Física, química y dinámica del polvo interplanetario, serie de conferencias ASP, Vol 104 . págs. 301–.
- Alcance, W. (1997). "Estructura general de la nube de polvo zodiacal". Emisión zodiacal extrasolar - Informe del panel de estudio de la NASA .
- Alcance, WT; Franz, BA; Weiland, JL (1997). "La estructura tridimensional de las bandas de polvo zodiacales". Ícaro . 127 (2): 461–484. Código Bibliográfico : 1997Icar..127..461R . doi : 10.1006 / icar.1997.5704 .