20/06/2021

Les espectaculars vistes de Plutó suggereixen una superfície activa

Les temptadores vistes de Plutó suggereixen una superfície activa, però no les tornarem a veure fins d'aquí a 161 anys.

Els científics tenen més feina a fer, amb les observacions programades per ahir dissabte.  

Clic per engrandir. La imatge de la New Horizons ens mostra l'extensió rica en gel
a Sputnik Planitia. (Crèdit de la imatge: NASA/JHUAPL/SwRI)

Durant un breu moment al juliol del 2018, el sistema solar es va alinear per mostrar a la Terra el disc de Plutó totalment il·luminat pel Sol, una disposició que no tornarà a ocórrer en 161 anys.

La científica planetària Bonnie Buratti estava preparada: Portava una dècada esperant l'oportunitat de captar la rara visió amb l'esperança d'omplir un buit de coneixement que ni tan sols la acuradament planificada missió New Horizons va poder abordar. El resultat és una enigmàtica parcel·la il·luminada de Plutó i la seva lluna, Caront. 

"Aprofitem aquesta oportunitat única a la vida -bé, un cop a més d'una vida, un cop gairebé cada dos segles- de veure a Plutó completament il·luminat", va dir Buratti, que treballa al Laboratori de Propulsió a Raig de la NASA a Califòrnia i és autor principal d'un nou article que presenta les observacions, a Space.com. 

 La professora de la BYU (Brigham Young University) Jani Radebaugh i un equip
internacional van estudiar les imatges de la NASA procedents de la missió New
Horizons i van descobrir que la superfície de Plutó té moltes característiques
similars a les de la Terra, com una glacera amb forma de cor i dunes. Podeu triar
l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Brigham Young University

Les observacions d'un cos del sistema solar en el punt de màxima il·luminació i el seu contorn permeten als científics mesurar el que denominen "onada d'oposició", un augment sobtat de la brillantor d'un objecte quan s'il·lumina per complet, desproporcionat respecte a la franja extra de superfície que s'il·lumina.

I l'onada d'oposició no és només un curiós fenomen òptic: Els científics creuen que el patró de l'onada està influenciat per la densitat del material a la superfície d'un món. "Observant com augmenta la brillantor d'un objecte quan s'il·lumina, es pot saber alguna cosa sobre la textura de la superfície i com és aquesta: És esponjosa? és nevada? és compacta?" afirma Buratti.

Per exemple, l'onada d'oposició de la lluna plena està causada per la regolita solta i polsegosa de la seva superfície, va dir. "Aquestes partícules projecten ombres i aquestes ombres desapareixen ràpidament quan la cara s'il·lumina per a l'observador".

Un Plutó completament il·luminat és difícil de captar des de la Terra a causa de la inclinació de l'òrbita del planeta nan en comparació amb la nostra. Els observadors del cel utilitzen el terme "oposició" per referir-se al punt de l'any terrestre en què un determinat objecte del sistema solar apareix oposat al Sol en els nostres cels. No obstant això, un cos celeste no ha de aparèixer totalment il·luminat en aquest moment, especialment quelcom com Plutó, que sol estar per sobre o per sota del plànol de l'òrbita de la Terra al voltant del Sol.

D'aquí l'espera de 161 anys per a la propera oportunitat d'aquest tipus i la cura de Buratti per anotar l'oportunitat del 2018 amb tanta antelació. Ella i els seus companys se les van arreglar per utilitzar el telescopi Hale de 200 polzades a l'Observatori del Mount Palomar, prop de San Diego. El telescopi Hale està equipat amb un sistema òptic que pot separar a Plutó i Caront, en lloc de veure una taca dels dos mons.

Clic per engrandir. El telescopi Hale a l'observatori del Mount Palomar a San
Diego. Crèdit: Observatory Mount Palomar.

I l'equip va aconseguir captar observacions superiluminades de Plutó el 12 de juliol de 2018, així com altres dies d'aquest mes i de juliol de 2019. Buratti i els seus col·legues tenien previstos més mesuraments per a l'estiu passat, però la pandèmia de COVID-19 va tancar l'observatori. 

Els investigadors encara no poden utilitzar el telescopi en persona, però finalment, Buratti i els seus col·legues tenen de nou observacions en el calendari, que comencen dissabte (19 de juny). S'espera que aquestes mesures, més altres el mes que ve i a l'octubre, aclareixin com es produeix l'onada d'oposició de Plutó, proporcionant als científics els detalls que necessiten per entendre el que podria estar passant al terra degut als efectes òptics.

Buratti va dir que la seva sospita és que el fort augment de l'oposició està relacionat amb el dinamisme del món que la nau espacial New Horizons va descobrir durant el seu sobrevol del 2015. "Plutó és molt més actiu del que pensàvem", va dir. "Vam veure coses que mai havíem vist allà".

És el primer món de sistema solar més enllà de la Terra què se sap que té glaceres, per exemple. El gel es vaporitza i es torna a congelar, i de vegades es mou entre Plutó i Caront en el procés. "Podria haver-hi neu [a Plutó], hi ha molt gebre movent-se, podria tenir una superfície realment esponjosa i amb textura". 

Encara que l'alineació relativament propera del sobrevol de la nau espacial i la il·luminació completa des de la Terra és una pura coincidència, Buratti va dir que la combinació d'observacions és un altre exemple de com la ciència planetària prospera millor quan s'utilitzen eines terrestres i espacials conjuntament.

New Horizons va veure vistes nocturnes i mig il·luminades de Plutó durant la seva maniobra, ha assenyalat, però no va poder veure el disc totalment il·luminat a causa de la trajectòria del seu breu sobrevol. "Si ho combines amb aquestes observacions en terra, tens el conjunt complet, tens el paquet complet", va dir. "Són totalment complementàries".

Clic per engrandir. Recreació artística de la nau New Horizons amb Plutó i la
seva major
lluna, Caront, al juliol de 2015. Crèdits: NASA/JHUAPL/SwRI

I per Buratti, les noves observacions són un recordatori commovedor del seu propi treball durant el sobrevol de New Horizons, ja que és estrany que els científics arribin a utilitzar equips prou potents com per diferenciar Plutó i Caront quan observen el parell des de la Terra. 

"Vam veure a Plutó i Caront per separat per primera vegada des de la trobada", va dir Buratti. "És una cosa emotiva per a mi ... Aquí hi ha una cosa que era només un punt de llum, i després en un dia o dos es converteix en aquest món geològic i et sents com si estiguessis allà. És una cosa íntima. Però després torna a ser un punt".

Les observacions es descriuen en un article publicat el 8 de juny a la revista "Geophysical Research Letters".

Ho he vist aquí.

Dossier: 2. Què és l'infinit?

El que es pot conèixer directament està acabat. La idea de l'infinit sorgeix tanmateix tan aviat com pensem. Però es pot trobar l’infinit a la natura i a la física que vol representar-la? Està present a l’Univers?

L’infinit constitueix una dimensió efectiva i múltiple de la realitat? O resideix només en la nostra ment, una ficció necessària per al pensament a la que cap realitat física pot correspondre? Quina importància té en matemàtiques? i en física? 

El caminant, en la successió dels seus passos (un pas, després un altre i un altre), s’adona que el seu passeig es pot repetir indefinidament. En principi, sempre pot fer un pas més.

Clic per engrandir. Què és l'infinit?. Imatge de la Via Làctia. Crèdit: FelixMittermeier, Pixabay, DP

L'infinit potencial

Aquesta repetició sense limitacions condueix a la primera intuïció d’un indefinit sense fi: és l’infinit potencial, la capacitat d’anar sempre una mica més enllà. Està naturalment lligat a la noció de successor d’un nombre natural: 1, 2, 3, etc. Un número sempre succeeix amb un altre i no hi ha cap darrer número, perquè aquest darrer número té un successor. És el principi de recurrència, un procés fonamental generador de l'infinit potencial. 

Llavors aleshores, enunciar que el 2 ja prefigura l’infinit potencial. Com que 2 = 1 + 1, i no res impedeix escriure llavors 2 + 1 = 3, 3 + 1 = 4,  ad infinitum. Un és la unitat; dos ja són els diversos, la multiplicitat. Si 2 ja implica infinit, vol dir això que la multiplicitat, la diversitat, són potencialment infinites?

Com veiem, el problema de l’infinit afecta tant la filosofia (i la teologia, l’art, l’ètica, etc.) com a les ciències naturals. També caldrà distingir entre les ciències de l’univers, les ciències de la matèria i les ciències del nombre, és a dir, les matemàtiques.

L’infinit i Aristòtil

A  casa d' Aristòtil, la paraula "infinit" es va associar a l'expressió de la imperfecció. Al seu pas, els científics (i més encara els filòsofs i teòlegs) han demostrat, al llarg dels segles, una tossuda resistència a la idea de l’infinit real, més enllà de tota posició racional. Els primers pares de l’Església cristiana, els neoplatonistes i els escolàstics la consideraran en un principi com un atribut de Déu.

S'encaminarà de la teologia després cap a les matemàtiques i la filosofia natural, que parlen sobre la geometria de la perspectiva (segle XV), dels infinitament grans de la cosmologia (segle XVII) i de l'infinitesimal (segles XVII i XVIII). Els infinits esdevindran així concebibles abans de ser fundades i classificades adequadament, aquesta última etapa caurà sota les matemàtiques i la lògica i ocuparà els dos segles que ens precedeixen. 

L'infinit en les matemàtiques

Mentre que el físic generalment busca deixar de banda l'infinit de les seves teories, totes les matemàtiques es basen en el concepte d'infinit. Això es relaciona de fet amb la noció de nombre i amb la del conjunt. Hi ha algun número que puguem associar a la noció d’infinit? Hi ha conjunts que contenen un nombre infinit d'elements? Aquí formulem aquestes preguntes d’una manera una mica ingènua perquè ningú és capaç de dir realment què significa “existir” en matemàtiques: existeixen els números fora de nosaltres, en un altre nivell de realitat? Tot i així, els infinits són una font de paradoxes que han impedit durant dos mil anys la constitució d’una teoria que en permeti la manipulació. Entre aquestes paradoxes, les més cridaneres van ser les dels indivisibles (sobre l'infinitament petit) i el de la reflexivitat (sobre l'infinitament gran). De fet, aquestes dues infinitats apareixen indissolublement lligades: a la part més petita d’una longitud, per exemple, sembla que es pot trobar un nombre infinitament gran de punts, de dimensió infinitament petita.

La omnipresència de l'infinit en matemàtiques és sorprenent, perquè l'home és un ésser finit, limitat, embarcat en un planeta limitat i finit. Tanmateix, aquest ésser finit examina l'infinit i juga amb ell, fins al punt que l'infinit és essencial perquè ell pugui captar el finit. Un exemple immediat és el càlcul del nombre π!!, la relació entre la circumferència d’un cercle i el seu diàmetre. Té una longitud finita, però la seva expressió és un nombre amb infinitat de decimals. Per calcular aquest nombre (Arquimedes ja ho havia provat), cal utilitzar un procés infinit.

Va ser el matemàtic Bernard Bolzano que a principis del segle XIX va proposar per primera vegada a l’infinit un estat equivalent al del finit. A finals del mateix segle, l'obra de Georg Cantor, considerada avui l'origen de les matemàtiques modernes, va ser rebutjada amb terror pels científics; Georg Cantor va lluitar sol, fins que va perdre el cap.

Clic per engrandir. Imatge de la radiació gamma del cel (vista per Egret). Aquest
mapa podria contenir informació sobre la presència d’antimatèria a la
nostra galàxia. Crèdit: NASA, DP

L'infinit a la física

De rebot, ha calgut esperar fins a principis del segle XX per una rehabilitació (parcial) de l'infinit a la física. La teoria quàntica, la cosmologia relativista o els models de forats negres, per exemple, han donat lloc a nous infinits. Des de llavors, el finit i l'infinit s'han unit en els mateixos models.

Més enllà de la història (essencial, perquè ningú no pot entendre l’objecte d’una ciència si no en coneix la història), volem repensar “l’actualitat de l’infinit”, l’infinitament gran i el seu bessó l’infinitament petit, a la llum de teories modernes. Pretenem mostrar que la cosmologia relativista continua sent l'únic camp de la física del que no s'ha eliminat l'infinit "real" (infinit de l'espai, eternitat del temps), que reflecteix la seva particular posició epistemològica dins de les altres ciències. Pel que fa als desenvolupaments més recents en física (topologia de l’espai-temps, renormalització, buit quàntic, teoria de les supercordes, cosmologia quàntica), fan que l’infinit reneixi constantment de les seves cendres, com una esfinx enigmàtica amb moltes cares.

Capítol anterior: L’infinit: misteris i límits de l’Univers

Capítol següent: En breu.


Ho he vist aquí.