Perseverance podria haver descobert els primers rastres fòssils de vida a Mart!

Els investigadors de la NASA encarregats d'analitzar les dades recollides pel rover de Mart Perseverance estan tan emocionats que menys d'una setmana després de prendre mostres d'una roca marciana, i sense esperar una publicació sobre el tema amb la revisió dels seus companys, van decidir publicar un comunicat de premsa amb el seu descobriment. Encara que demanem precaució, perquè encara no ens podem decidir, algunes de les característiques d'aquesta roca mai trobada a Mart suggereixen que van ser produïdes per formes de vida microbianes i no per processos abiòtics naturals que imitaven processos vius.

Clic a la imatge per engrandir. El rover marcià Perseverance de la NASA es va fer aquesta selfie el 23 de juliol de 2024, el 1218è dia marcià o sol, de la missió. A l'esquerra del rover, prop del centre de la imatge, hi ha la roca en forma de punta de fletxa anomenada "Cascades de Cheyava", que té característiques que podrien ajudar a determinar si Mart va suportar vida microscòpica en el passat llunyà. El petit forat negre de la roca és on Perseverance va prendre una mostra de nucli, que ara es troba en un tub de mostra emmagatzemat al ventre del rover. El punt blanc a la dreta del forat és on el rover va utilitzar una eina d'abrasió per netejar la superfície superior, permetent que els instruments científics estudiïn la composició de la roca. La selfie està formada per 62 imatges preses per la càmera del sensor topogràfic gran angular per a operacions i enginyeria (Watson) situada a l'extrem del braç robòtic del rover. Les imatges es van reunir després de ser enviades de tornada a la Terra. Crèdit: NASA, JPL-Caltech, MSSS.

Perseverance, a la recerca de vida a Mart. Perseverance, així és com la NASA va decidir batejar el rover que envià a Mart l'estiu del 2020. Un rover del qual els investigadors tenen grans expectatives. Serà el primer a prendre mostres de roca destinades a ser portades de tornada a la Terra. Objectiu: trobar rastres de vida microbiana.

La notícia es va estendre ràpidament per les xarxes socials de la noosfera el vespre del 25 de juliol de 2024 i va ser objecte d'un comunicat de premsa mesurat de la NASA però sense que encara s'hagués publicat cap article ni objecte de revisió per experts (peer review en anglès). El rover Perseverance va descobrir i prendre mostres d'una roca marciana el juliol de 2024 les característiques de la qual fascinen exobiòlegs i científics planetaris, com Rosaly Lopes, que es pregunten si finalment no tenen proves que Mart va acollir vida microscòpica en un passat llunyà.

Clic a la imatge per engrandir. Això és més que intrigant, és realment emocionant! Hem de portar aquesta mostra a la Terra per analitzar-la als nostres millors laboratoris! Els científics del Rover Perseverance de la NASA troben una intrigant roca a Mart. Crèdit: @rosaly_lopes, X.

El comunicat de premsa de l'equip científic del rover Perseverance, però, adverteix que tal com està, els rastres trobats a la roca que mesura 1 metre per 0,6 metres i sobrenomenada "Cascades de Cheyava", en referència a la Terra a una cascada del Gran Canyó, també podria haver estat produït per processos abiòtics. Recordem l'any 1996 l'afer del meteorit marcià ALH84001 que semblava contenir rastres fòssils de bacteris marcians, però que la comunitat científica ha considerat durant més d'una dècada que de fet és més probable que sigui per contaminació terrestre.

Clic a la imatge per engrandir. Hi va haver vida microscòpica a Mart en un passat remot? Una intrigant roca vista pel rover Perseverance de la NASA te qualitats que encaixen en la definició d'un possible indicador de vida antiga. Però, què hem trobat i com ho podrem saber amb certesa? Fer un clic aquí.

Tot i així, aquesta roca va proporcionar un testimoni el 21 de juliol de 2024 que és la 22ª mostra del rover que es pretén tornar un dia a la Terra per ser objecte d'una anàlisi sòlida i completa, cosa que no és possible amb Perseverance i, per tant, deixa l'assumpte pendent. La roca es va descobrir a l'extrem nord de la vall de la Neretva, una antiga vall fluvial de 400 metres d'ample que va ser tallada per l'aigua que es va precipitar al cràter Jezero fa milers de milions d'anys, fins i tot formant un delta (vegeu el vídeo més a baix).

Ja sabem gràcies a l'instrument Sherloc (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals; Escaneig d'Ambients Habitables amb Raman i Luminiscencia per a compostos Orgànics i Químics) del rover que la roca conté compostos de carboni orgànic (la qual cosa no és necessàriament una prova que provinguin de processos biòtics).

Clic a la imatge per engrandir. El rover de Mart Perseverance de la NASA va utilitzar el seu instrument Mastcam-Z per visualitzar aquest espai de treball al voltant de la mostra presa d'una roca anomenada "Cascades de Cheyava". És visible un forat (extrem esquerre) on es va prendre una mostra el 21 de juliol de 2024. A la dreta hi ha una roca sobrenomenada "Steamboat Mountain". A cada roca és visible una zona d'abrasió blanca circular; Aquí és on el rover va utilitzar una eina d'abrasió per netejar la superfície superior, permetent als instruments estudiar la composició de les roques. Les imatges que componen aquest compost van ser preses per l'instrument Mastcam-Z del rover el 23 de juliol de 2024, el dia 1217 o sol, de la missió. Crèdit: NASA, JPL-Caltech, MSSS

La roca més desconcertant mai estudiada per Perseverance

Ken Farley, un científic del projecte Perseverance de Caltech a Pasadena, EUA, explica que la "Cascada de Cheyava és la roca més desconcertant, complexa i potencialment important que s'ha estudiat mai. D'una banda, vam detectar per primera vegada matèria orgànica, taques de colors característiques que indicaven reaccions químiques que la vida microbiana podia utilitzar com a font d'energia i evidència clara que l'aigua -necessària per a la vida- va travessar la roca. D'altra banda, no hem pogut determinar exactament com es va formar la roca i fins a quin punt les roques veïnes poden haver escalfat les cascades de Cheyava i contribuït a aquestes característiques".

Quins secrets podríem desbloquejar estudiant mostres de Mart en laboratoris d'última generació a la Terra? Científics de tot el món estan ansiosos per esbrinar-ho. A finals de la tardor del 2023, el rover Perseverance de la NASA va recollir 21 mostres de roques marcianes seleccionades científicament, que els científics creuen que podrien contenir proves extraordinàries per ajudar a respondre a preguntes centenàries com ara: Va existir mai vida a Mart? o Com ha evolucionat el Planeta Vermell al llarg del temps?  El rover Perseverance va recollir un conjunt divers de mostres, incloses les roques sedimentàries que són eficaços per preservar els rastres de vida antics. També hi ha roques ígnies, que ens poden parlar de l'evolució primerenca de Mart. Mitjançant una sèrie de futures missions anomenades Mars Sample Return (Retorn de les mostres de Mart), aquestes mostres es podrien portar a la Terra per a un estudi posterior i podrien ajudar els exobiòlegs a buscar signes de vida microbiana antiga al Planeta. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Crèdit: NASA, JPL-Caltech, ESA, GSFC, MSFC, JSC, MAVEN, Lunar and Planetary Institute.

Pel que fa a la “pell de lleopard", de la Cascada Cheyava, David Flannery, astrobiòleg i membre de l'equip científic Perseverance de la Universitat Tecnològica de Queensland a Austràlia, va dir en el comunicat de premsa de la NASA que "aquests llocs són una gran sorpresa. A la Terra, aquest tipus de característiques de les roques s'associen sovint amb rastres fossilitzats de microbis vivint al subsòl."

Però l'investigador afegeix: "Vam tractar aquesta roca amb làsers i raigs X i la va fotografiar literalment dia i nit des de gairebé tots els angles imaginables. Científicament, la Perseverance no té res més a oferir. Per entendre completament què va passar realment a la vall del riu marcià del cràter Jezero fa milers de milions d'anys, ens agradaria portar la mostra de les Cascades Cheyava a la Terra, perquè es pugui estudiar amb els poderosos instruments disponibles als laboratoris".

Clic a la imatge per engrandir. El rover Perseverance va capturar aquesta imatge d'una roca anomenada "Cascades Cheyava" descoberta en un antic llit d'un riu a la regió de "Bright Angel" del cràter Jezero de Mart. Aquesta imatge de la roca es va capturar amb una càmera anomenada Watson, que forma part del conjunt d'instruments Sherloc. Al llarg de tota la roca hi ha grans vetes de sulfat de calci blanc. Entre aquestes venes hi ha bandes de material el color vermellós de les quals suggereix la presència d'hematita, un dels minerals que dóna a Mart la seva característica tonalitat rovellada. Els científics estan especialment interessats en les taques de llum de mida mil·limètrica i de forma irregular a la banda vermellosa central (des de la part inferior esquerra a la part superior dreta de la imatge) que estan envoltades per un anell prim de material fosc, similar a les taques de lleopard. Taques com aquesta a les roques sedimentàries de terra es poden produir quan les reaccions químiques que impliquen hematites fan que la roca canviï de vermell a blanca. Aquestes reaccions també poden alliberar ferro i fosfat, potser provocant la formació d'halos foscos, i poden ser una font d'energia per als microbis, d'aquí l'associació entre aquestes característiques i microbis en un medi terrestre. El material blanc i accidentat que es veu a banda i banda de les taques està esquitxat d'uns quants cristalls d'olivina verda, que es formen a les roques ígnies com les colades de lava. No està clar si l'olivina es va formar al mateix temps que les taques de lleopard; els científics esperen establir una línia de temps de com es van formar l'olivina i les taques. Crèdit: NASA, JPL-Caltech, MSSS

El rover Perseverance de la NASA ha fet algunes observacions molt convincents en una roca marciana que, amb més estudis, podrien demostrar que la vida estava present a Mart en un passat llunyà, però com podem determinar-ho a partir d'una roca i què hem de fer per confirmar-ho? Morgan Cable, científica de l'equip de perseverança, fa una ullada més de prop. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: NASA, JPL.

Traces fossilitzades de microbis que viuen al subsòl?

Una vegada més, cal precaució en la interpretació de les dades actuals que almenys, suggereixen que les roques mostrejades per Perseverance es van dipositar primer en forma de fang, per corrents d'aigua, amb compostos orgànics barrejats que van acabar cimentant. Més tard, un segon episodi de flux de fluids va penetrar en les esquerdes de la roca, permetent els dipòsits minerals que va crear les grans vetes blanques de sulfat de calci visible avui.

La NASA i l'ESA estan desenvolupant plans per a una de les campanyes més ambicioses mai realitzades a l'espai: portar les primeres mostres de materials marcians de manera segura a la Terra per a un estudi detallat. El conjunt divers de mostres seleccionades científicament que actualment està recollint el rover de Mart Perseverance podria ajudar els científics a respondre la pregunta de si la vida antiga va sorgir al planeta vermell. El retorn de mostres de Mart a la Terra per a estudis futurs es duria a terme en diverses etapes amb múltiples naus espacials i, d'alguna manera, de manera sincronitzada. Aquesta breu animació presenta els moments clau de la campanya de retorn de mostres de Mart: des de l'aterratge a Mart i la fixació dels tubs de mostra fins a llançar-los des de la superfície i transportar-los a la Terra. Crèdit: NASA, ESA, JPL-Caltech, GSFC, MSFC.

Malgrat això, aquests filons estan plens de cristalls de la mida d'un mil·límetre d'olivina, un mineral que es forma a partir del magma, i les lleis de la geoquímica també suggereixen que l'olivina i el sulfat es podrien haver introduït a la roca a temperatures inhòspites per a la vida, creant una reacció química abiòtica que hauria donat lloc a les taques de lleopard.

No és pot decidir en l'estat de la importància d'un retorn a la Terra de les mostres del Perseverance, una operació que només està prevista pel 2033.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Després de 1.000 dies d'exploració marciana, el rover Perseverance de la NASA està estudiant roques que donen testimoni de diverses èpoques de la història d'un delta fluvial de mil milions d'anys. Els científics estan estudiant aquesta regió de Mart, coneguda com a cràter Jezero, per veure si poden trobar proves de vida antiga registrada a les roques. El científic del projecte Perseverance Ken Farley ofereix una visita guiada d'una panoràmica ricament detallada de la ubicació del rover el novembre de 2023, presa per l'instrument Mastcam-Z. Format per 993 imatges individuals i 2.380 milions de píxels, aquest mosaic de 360 graus mira en totes direccions des d'un lloc que l'equip científic del rover anomena "Airey Hill". Parts del propi rover són visibles a l'escena, apareixent més distorsionades cap a les vores a causa del processament d'imatges. La millora del color aplicada a la imatge augmenta el contrast i accentua les diferències de color. En aproximar com seria l'escena en condicions d'il·luminació semblants a la Terra, aquest ajust permet als científics de la missió utilitzar la seva experiència diària per interpretar el paisatge. La vista de Mart seria més fosca i més vermellosa. Crèdit: NASA, JPL-Caltech, ASU, MSSS; ESA, DLR, FU-Berlín

Ho he vist aquí.

El James Webb troba etanol i altres ingredients gelats per nous mons

Què tenen en comú les margarides, el vinagre i les picades de formiga? Contenen ingredients químics que el telescopi espacial James Webb de la NASA ha identificat al voltant de dues joves protoestrelles conegudes com a IRAS 2A i IRAS 23385. Encara que encara no s'estan formant planetes al voltant d'aquestes estrelles, aquestes i altres molècules detectades allà pel Webb representen ingredients clau per crear mons potencialment habitables.

Un equip internacional d'astrònoms va fer servir l'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) del Webb per identificar diversos compostos gelats formats per molècules orgàniques complexes com l'etanol (alcohol) i probablement l'àcid acètic (ingredient del vinagre). Aquest treball es basa en deteccions anteriors del Webb de diversos gels en un núvol molecular fred i fosc.

Clic a la imatge per engrandir. Aquesta imatge a una longitud d'ona de 15 micres va ser presa per MIRI (Mid-Infrared Instrument) al telescopi espacial James Webb de la NASA, d'una regió propera a la protoestrella coneguda com a IRAS 23385. IRAS 23385 i IRAS 2A (no visibles en aquesta imatge) van ser objecte d'una investigació recent per part d'un equip internacional d'astrònoms que va utilitzar el Webb per descobrir que els ingredients clau per crear mons potencialment habitables estan presents en protoestrelles en fase inicial, on encara no s'han format planetes. Crèdit: NASA, ESA, CSA, W. Rocha (Leiden University)

Quin és l'origen de les molècules orgàniques complexes (COM)?

"Aquesta troballa contribueix a resoldre una de les qüestions més antigues de l'astroquímica", afirma el cap de l'equip, Will Rocha de la Universitat de Leiden (Països Baixos). "Quin és l'origen de les molècules orgàniques complexes, o COM, a l'espai? Es formen a la fase gasosa o als gels?"

 

Atès que diverses COM, incloses les detectades en fase sòlida en aquesta investigació, s'havien detectat anteriorment a la fase gasosa calenta, ara es creu que procedeixen de la sublimació de gels. La sublimació consisteix a passar directament de sòlid a gas sense convertir-se en líquid. Per tant, la detecció de COM's als gels fa albergar esperances als astrònoms sobre una millor comprensió dels orígens d'altres molècules encara més grans a l'espai.

Els científics també estan interessats a saber fins a quin punt aquestes COM es transporten als planetes en etapes molt més tardanes de la evolució protoestel·lar. Es creu que les COM dels gels freds són més fàcils de transportar des dels núvols moleculars fins als discos de formació planetària que les molècules gasoses calentes. Per tant, aquestes COM gelades poden incorporar-se a estels i asteroides que, alhora, poden col·lisionar amb planetes en formació, aportant els ingredients necessaris perquè, possiblement, floreixi la vida.

L'equip científic també va detectar molècules més simples, com ara àcid fòrmic (que provoca la sensació de cremor d'una picada de formiga), metà, formaldehid i diòxid de sofre. La investigació suggereix que els compostos que contenen sofre, com el diòxid de sofre, van tenir un paper important en l'impuls de les reaccions metabòliques a la Terra primitiva.

 

Clic a la imatge per engrandir. L'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) del telescopi espacial James Webb de la NASA ha identificat diverses molècules orgàniques complexes presents als gels interestel·lars que envolten dues protoestrelles. Aquestes molècules, que són ingredients clau per a la creació de mons potencialment habitables, inclouen etanol, àcid fòrmic, metà i, probablement, àcid acètic, en fase sòlida. La troballa procedeix de l'estudi de dues protoestrelles, IRAS 2A i IRAS 23385, totes dues joves que encara no estan formant planetes. Il·lustració: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI). Ciència: W. Rocha (Universitat de Leiden). Text en català: Sci-Bit.

Similar a les primeres etapes del nostre propi sistema solar?

És especialment interessant el fet que una de les fonts investigades, IRAS 2A, es caracteritza per ser una protoestrella de baixa massa. Per tant, IRAS 2A pot ser semblant a les primeres etapes del nostre propi sistema solar. Com a tals, les substàncies químiques identificades al voltant d'aquesta protoestrella poden haver estat a les primeres etapes de desenvolupament del nostre sistema solar i haver arribat posteriorment a la Terra primitiva.

"Totes aquestes molècules poden arribar a formar part d'estels i asteroides i, amb el temps, de nous sistemes planetaris quan el material gelat sigui transportat cap a l'interior del disc de formació de planetes a mesura que evoluciona el sistema protoestel·lar", afirma Ewine van Dishoeck, de la Universitat de Leiden, una de les coordinadores del programa científic. "Esperem seguir pas a pas aquest rastre astroquímic amb més dades del Webb en els propers anys".

Aquestes observacions es van fer per al programa JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars). L'equip va dedicar aquests resultats al membre de l'equip Harold Linnartz, que va morir inesperadament el desembre del 2023, poc després de l'acceptació d'aquest article.

Aquesta investigació ha estat acceptada per a la seva publicació a la revista Astronomy & Astrophysics.

El telescopi espacial James Webb és el principal observatori científic espacial del món. Webb està resolent misteris en el nostre sistema solar, mirant més enllà, mons llunyans al voltant d'altres estrelles, i sondejant les misterioses estructures i orígens del nostre univers i el nostre lloc en ell. Webb és un programa internacional dirigit per la NASA amb els socis, l'ESA (Agència Espacial Europea) i l'Agència Espacial Canadenca.

Ho he vist aquí.

Orió: James Webb revela imatges tan detallades d'aquesta nebulosa mítica que es trigarà anys a analitzar-les

Clic per engrandir. A prop del cor de la nebulosa d'Orió, el telescopi espacial James Webb revela detalls d'una estructura coneguda pels astrònoms com la barra d'Orió. Crèdit: NASA, ESA, CSA, E. Dartois, E. Habart, equip PDRs4All ERS.

La nebulosa d'Orió s'ha observat moltes vegades abans. Però avui, el telescopi espacial James Webb ens envia imatges que són simplement impressionants. Que els astrònoms no han acabat d'analitzar.

Sobrevola la nebulosa d'Orió amb Hubble i Spitzer. La NASA ens convida a un viatge impressionant per la nebulosa d'Orió. En aquesta reconstrucció tridimensional creada a partir d'observacions del Hubble i Spitzer, volem per les valls i planes de l'interior de la famosa nebulosa. Un espectacle que us farà descobrir, com mai, la intimitat d'aquest núvol de gas on neixen milers d'estrelles.

La nebulosa d'Orió és un dels objectes més coneguts del món de la astronomia. Un bressol d'estrelles situat "només" a 1.500 anys llum de la Terra. Tan proper i actiu que és visible a simple vista quan el nostre cel és prou fosc. La nebulosa d'Orió (o M42, Messier 42) és sens dubte la més fotografiada del món. Però avui, el telescopi espacial James Webb (JWST) ens ofereix poder descobrir imatges de la regió d'una claredat increïble. Un zoom, en particular, a la famosa "Barra d'Orió". Imatges impressionants, però també riques en lliçons per als científics.

"Aquestes imatges són tan detallades que probablement trigarem anys a analitzar-les completament", diu Els Peeters astrofísica, en un comunicat de la Western University (Canadà). "Serviran com a referència per a la investigació astrofísica durant dècades". Gràcies al busseig permeten entrar en els ambients sovint caòtics que acompanyen la formació estel·lar.

Clic a la imatge per engrandir. Investigadors de la Western University, dirigits pels Peeters i Jan Cami, utilitzen el telescopi James Webb per revelar nous coneixements sobre la formació estel·lar a la nebulosa d'Orió. Crèdit: Western University, X.

Protagonisme sobre una regió on es formen les estrelles

En una sèrie d'estudis publicats a la revista Astronomy & Astrophysic, els investigadors presenten avui les primeres anàlisis dels processos físics i productes químics que juguen al cor de la Barra d'Orió. Diversos descobriments "sorprenents i importants".

Abans d'entrar en detall, recordem que les estrelles es formen quan regions massa denses són gegantins núvols de gas i la pols s'esfondra sota la seva pròpia gravetat. Aleshores apareix la protoestrella envoltada de gas i pols. Aquestes estrelles en creixement continuen reunint matèria fins que esdevenen prou massius per desencadenar la fusió nuclear. Sembla senzill. Però, en realitat, aquestes regions massa denses no tenen totes la mateixa mida ni la mateixa massa. Tampoc s'enfonsen tots alhora. Com a resultat, els bressols d'estrelles acaben amb estrelles de diferents masses en diferents etapes del seu desenvolupament en un núvol caòtic de gas i pols.

Per entendre com es formen les estrelles, els astrònoms han d'entendre millor la física i química de les anomenades regions de fotodissociació. En diuen regions PDR. I el que està en joc està essencialment determinat per la manera en què la radiació ultraviolada de les estrelles joves interactuen amb el gas i la pols circumdants. Interaccions que donen lloc a estructures com la barra d'Orió.

Clic a la imatge per engrandir. Webb: el llistó d'Orió cada cop més alt per a tots. Mentre observava la barra de Orió, Webb va detectar per primera vegada a l'espai una molécula de carboni crucial. Aquesta molècula es va trobar en l'interior d'un disc de formació planetària que envolta un jove sistema estel·lar. Crèdit: NASA Webb Telescope. X.

La nebulosa d'Orió en el seu millor moment

Per tant, la barra d'Orió és una característica en forma de cresta que recorre diagonalment la nebulosa. Està composta per les restes de gas i pols a partir dels quals es van formar les estrelles. Correspon a la vora d'una gran bombolla buidada per algunes de les estrelles massives que alimenten la nebulosa d'Orió. La transició entre el gas ionitzat calent prop de les estrelles del Trapezi i el núvol molecular fred de l'altre costat.

A les imatges del telescopi espacial James Webb, apareixen detalls impressionants a la barra d'Orió vistes en el seu millor perfil. Detalls que revelen a ulls dels astrònoms una estructura més complexa del que havien imaginat. Gasos i pols tant en primer pla com en segon pla i que la qualitat de les imatges, expliquen els investigadors, permet separar per revelar una mena d'immens mur.

Les dades retornades pel JWST al domini de l'infraroig proper revelen, al seu torn, la manera en què la composició química -però també la temperatura, la densitat i la intensitat de la radiació- de la barra d'Orió pot variar. Les anàlisis espectroscòpiques de fet, mostren nombrosos pics força clars com tantes empremtes dactilars de diversos compostos químics presents a la regió. Ni més ni menys que 600!

Els astrònoms els han utilitzat per millorar significativament els models existents de PDR. I especificar com els canvis en el medi físic afecten la química local i viceversa.

Clic a la imatge per engrandir. Noves imatges espacials! El telescopi espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA ha afegit imatges detallades de la nebulosa d'Orió a la nostra aplicació ESASky. Zoom en aquesta regió amb una rica diversitat de fenòmens, incloent protoestrelles, nanes marrons i fins i tot planetes que suren lliurement! Crèdit: ESA, X.

JWST i intel·ligència artificial per desentranyar els misteris de la nebulosa d'Orió

Els investigadors també van utilitzar les dades retornades pel telescopi espacial James Webb per intentar entendre les fortes variacions fins ara inexplicables en les emissions de pols a la barra d'Orió. I les dades van donar la seva resposta. Apunten clarament a l'atenuació de la radiació per la pols i la destrucció efectiva de partícules de pols més petites com la causa subjacent d'aquestes variacions.

Ho he vist aquí.

Webb detecta elements pesats en la fusió d'estrelles

Clic a la imatge per engrandir.  Aquesta imatge de l'instrument NIRCam (Càmera d'Infraroig Proper) del Telescopi Espacial James Webb de la NASA destaca l'Esclat de Raigs Gamma (ERG) 230307A i la seva kilonova associada, així com la seva antiga galàxia d'origen, al seu entorn local d'altres galàxies i estrelles en primer pla. L'ERG probablement va ser impulsat per la fusió de dues estrelles de neutrons. Les estrelles de neutrons van ser expulsades de la seva galàxia d'origen i van recórrer una distància d'aproximadament 120.000 anys llum, aproximadament el diàmetre de la Via Làctia, abans de fusionar-se finalment centenars de milions d'anys després. Crèdit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (Radboud University and University of Warwick).

Un equip de científics ha utilitzat múltiples telescopis espacials i terrestres, inclòs el Telescopi Espacial James Webb, el Telescopi Espacial de Raigs Gamma Fermi i l'Observatori Neil Gehrels Swift de la NASA, per observar un esclat de raigs gamma excepcionalment brillant, GRB 230307A, identificar la fusió d'estrelles de neutrons que va generar l'explosió que va crear l'esclat. Webb també va ajudar els científics a detectar l'element químic tel·luri després de l'explosió.

És probable que també estiguin presents entre el material expulsat de la kilonova altres elements propers al tel·luri a la taula periòdica, com el iode, necessari per a gran part de la vida a la Terra. Una kilonova és una explosió produïda per la fusió d'un estel de neutrons amb un forat negre o amb un altre estel de neutrons.

"Fa poc més de 150 anys des que Dmitri Mendeleiev va escriure la taula periòdica d'elements, i ara finalment estem en condicions de començar a omplir aquests últims espais en blanc per comprendre on es va originar tot, gràcies al Webb", va dir Andrew Levan de la Universitat de Radboud al Països Baixos i la Universitat de Warwick al Regne Unit, autor principal de l'estudi.

Si bé durant molt de temps s'ha teoritzat que les fusions d'estrelles de neutrons són les “olles de pressió” ideals per crear alguns dels elements més rars i substancialment més pesats que el ferro, els astrònoms s'han trobat anteriorment amb alguns obstacles per obtenir proves sòlides.

Les kilonoves són extremadament rares, cosa que dificulta l'observació d'aquests esdeveniments. Els esclats curts de raigs gamma (GRB), tradicionalment considerats aquells que duren menys de dos segons, poden ser subproductes d'aquests infreqüents episodis de fusions. (Al contrari, les explosions llargues de raigs gamma poden durar uns quants minuts i solen estar associades amb la mort explosiva d'una estrella massiva).

El cas de GRB 230307A és particularment destacable. Detectat per primera vegada per Fermi al març, és el segon GRB més brillant observat en més de 50 anys d'observacions, aproximadament 1.000 vegades més brillant que un esclat típic de raigs gamma que observa Fermi. També va durar 200 segons, cosa que el situa fermament en la categoria d'esclats de raigs gamma de llarga durada, malgrat el seu origen diferent.

“Aquest esclat entra a la categoria de llarga durada. No és a prop del límit. Però sembla que prové d'una estrella de neutrons en fusió”, va afegir Eric Burns, coautor de l'article i membre de l'equip Fermi de la Universitat Estatal de Louisiana.

La col·laboració de molts telescopis terrestres i espacials va permetre als científics recopilar una gran quantitat d'informació sobre aquest esdeveniment tan bon punt es va detectar l'explosió per primera vegada. És un exemple de com els satèl·lits i els telescopis treballen junts per presenciar els canvis a l'univers a mesura que es desenvolupen. Després de la primera detecció, es va posar en marxa una sèrie intensiva d'observacions des de la Terra i des de l'espai, fins i tot amb Swift, per localitzar la font al cel i rastrejar com canviava la brillantor. Aquestes observacions en raigs gamma, raigs X, òptics, infrarojos i de ràdio van mostrar que la contrapart òptica/infraroja era feble, va evolucionar ràpidament i es va tornar molt vermella: les característiques distintives d'una kilonova.

"Aquest tipus d'explosió és molt ràpida i el material de l'explosió també s'expandeix ràpidament", explica Om Sharan Salafia, coautor de l'estudi a l'INAF (Observatori Astronòmic de Brera) a Itàlia. "A mesura que tot el núvol s'expandeix, el material es refreda ràpidament i el pic de la seva llum es torna visible en infrarojos i es torna més vermell en escales de temps de dies a setmanes".

En èpoques posteriors hauria estat impossible estudiar aquesta kilonova des de la Terra, però aquestes eren les condicions perfectes perquè els instruments NIRCam (càmera d'infraroig proper) i NIRSpec (espectrògraf d'infraroig proper) del Webb observessin aquest entorn tumultuós. L'espectre té línies àmplies que mostren que el material és expulsat a altes velocitats, però una característica és clara: la llum emesa pel tel·luri, un element més rar que el platí a la Terra. Les capacitats infraroges altament sensibles del Webb van ajudar els científics a identificar la direcció de les dues estrelles de neutrons que van crear la kilonova: una galàxia espiral a uns 120.000 anys llum de distància del lloc de la fusió.

Abans de la seva aventura, alguna vegada van ser dues estrelles massives normals que van formar un sistema binari a la seva galàxia espiral d'origen. Atès que el duo estava unit gravitacionalment, les dues estrelles van ser llançades juntes en dues ocasions diferents: quan una de les dues va explotar com una supernova i es va convertir en una estrella de neutrons, i quan l'altra estrella va fer el mateix.

En aquest cas, les estrelles de neutrons van romandre com un sistema binari malgrat dues sacsejades explosives i van ser expulsades de la seva galàxia d'origen. La parella va viatjar aproximadament a l'equivalent al diàmetre de la Via Làctia abans de fusionar-se diversos centenars de milions d'anys després.

Els científics esperen trobar encara més kilonoves en el futur a causa de les creixents oportunitats que els telescopis espacials i terrestres treballin de manera complementària per estudiar els canvis a l'univers. Per exemple, encara que Webb pot observar més profundament a l'espai que mai, el notable camp de visió del proper Telescopi Espacial Nancy Grace Roman de la NASA permetrà als astrònoms explorar on i amb quina freqüència tenen lloc aquestes explosions.

"Webb proporciona un impuls fenomenal i pot trobar elements encara més pesats", va dir Ben Gompertz, coautor de l'estudi de la Universitat de Birmingham al Regne Unit. “A mesura que obtinguem observacions més freqüents, els models milloraran i l'espectre podrà evolucionar més amb el temps. Sens dubte, Webb ha obert la porta per fer-ne molt més, i les seves capacitats seran completament transformadores per a la nostra comprensió de l'univers”.

Espectre d'emissió de kilonova

Clic a la imatge per engrandir. Aquesta presentació gràfica compara les dades espectrals de la kilonova del GRB 230307A observades pel telescopi espacial James Webb i un model de kilonova. Tots dos mostren un pic distintiu a la regió de l'espectre associada amb el tel·luri, amb l'àrea ombrejada en vermell. La detecció de tel·luri, més rar que el platí a la Terra, suposa la primera observació directa d'un element pesat individual d'una kilonova. Crèdit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
 
Tot i que els astrònoms han teoritzat que les fusions d'estrelles de neutrons són l'entorn ideal per crear elements químics, inclosos alguns essencials per a la vida, aquests esdeveniments explosius -coneguts com a kilonoves- són rars i ràpids. L'espectrògraf NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del Webb va adquirir un espectre de la kilonova de GRB 230307A, ajudant els científics a obtenir proves de la síntesi d'elements pesants a partir de fusions d'estrelles de neutrons.

Amb l'extraordinària capacitat del Webb per mirar més lluny a l'espai que mai, els astrònoms esperen trobar encara més kilonoves i adquirir més proves de la creació d'elements pesants.

Kilonova i galàxia amfitriona

Clic a la imatge per engrandir. Galàxies brillants i altres fonts de llum de diferents mides i formes es troben disperses per una franja negra de l'espai: petits punts, taques el·líptiques amb halos i taques en forma d'espiral. El color dels objectes varia: blanc, blanc blavós, blanc groguenc i vermell ataronjat. Cap al centre a la dreta es veu de front una galàxia espiral blanca blavosa més gran que les altres fonts lluminoses de la imatge. La galàxia està etiquetada com a "antiga galàxia d'origen". Cap a la part superior esquerra hi ha un petit punt vermell, que té un cercle blanc al seu voltant i està etiquetat com a "GRB 230307A kilonova". Crèdits: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (IMAPP, Warw), A. Pagan (STScI)

Aquesta imatge de l'instrument NIRCam (Near-Infrared Camera) del telescopi Webb mostra la kilonova GRB 230307A i la seva antiga galàxia d'origen en un entorn local d'altres galàxies i estels en primer pla. Les estrelles de neutrons van ser expulsades de la seva galàxia d'origen i van recórrer una distància d'uns 120.000 anys llum, aproximadament el diàmetre de la Via Làctia, abans de fusionar-se finalment diversos centenars de milions d'anys després.

Aquesta imatge és una composició de diverses exposicions adquirides pel telescopi espacial James Webb amb l'instrument NIRCam. Es van utilitzar diversos filtres per mostrar una àmplia gamma de longituds d'ona. El color és assignar diferents tons (colors) a cada imatge monocromàtica (escala de grisos) associada a un filtre individual. En aquest cas, els colors assignats són Blau: F115W + F150W Verd: F277W Vermell: F356W + F444W.

Ho he vist aquí i aquí.

Els 10 articles més llegits a Sci-Bit el 2023

Com anem fent alguns principis d'anys us oferim les dades de quins han estat els 10 articles més llegits del blog al 2023, alguns d'ells repeteixen en aquest TOP10 particular nostre. També us oferirem l'origen dels nostres visitants, alguns força sorprenents. Us adjuntem també l'enllaç per si us pica la curiositat sobre alguns del temes. Sigueu benvinguts de nou.

Primer

- Per què es fan bombolles al terra quan plou? Publicat el 27 d'agost de 2019.

De vegades, al ploure, es formen bombolles en els tolls i llacunes en xocar les gotes de pluja amb la superfície de l'aigua. Segons la tradició popular això vol dir que seguirà plovent o que tornarà a ploure després d'un interval. [llegir+]

Segon

- Quina és la estrella més gran de l'univers? Article publicat el 22 de novembre de 2017.

La mida d'algunes estrelles de l'univers és impressionant en comparació amb la mida modesta del Sol. La massa d'altres estrelles també és sorprenent (una gran estrella no és necessàriament molt massiva i viceversa). Aquests són els casos més notables coneguts pels astrònoms. [llegir+]

Tercer

- Per què veiem la sang blava a les nostres venes? Publicat el 01 d'Octubre de 2019

La sang que flueix per les nostres venes és vermella. Però, per què de vegades la veiem blava? Aquesta és una pregunta que jo també m'havia fet en el seu moment, i té una senzilla explicació. [llegir+]

Quart

- Viatjar a Mart: quant de temps es triga a arribar-hi? Article publicat el 30 de gener de 2021.

Els primers humans a Mart haurien d’arribar aviat. El 2030 o potser abans, el 2024, per als més optimistes com Elon Musk. Però quant de temps es triga a arribar al planeta vermell? [llegir+]

Cinquè:
- Com es mesuren les distàncies a l'univers?  Publicat el 25 de setembre de 2017.

Des d'Eratòstenes, l'astrònom grec que fou el primer en fer una mesura astronòmica, la de la circumferència terrestre (dos segles abans de Crist), els astrònoms intenten mesurar les distàncies en l'Univers amb la major precisió possible. Hi ha diverses tècniques per mesurar distàncies a l'espai. [llegir+]
 

Sisè

- Dossier: 10 preguntes essencials sobre l’Univers. Publicat el 3 de setembre de 2019. 

Per què la nit és negra? Què passarà quan el Sol morirà? Per què diem que som pols d'estrelles? Per què els planetes són rodons? Un forat negre serà capaç de xuclar-nos? Descobreix les respostes de l’astrofísic Jean-Pierre Luminet a 10 preguntes essencials sobre l’Univers. [llegir+]

Setè

- Per què els planetes són rodons? Publicat al blog el 30 de setembre de 2019.

La Terra és rodona, però també la Lluna, els altres planetes, el Sol i les estrelles. L’explicació la trobareu a la teoria de la gravitació universal elaborada per Isaac Newton al segle XVII. Dues partícules materials s’atrauen mútuament, la força d’atracció és proporcional a la seva massa i a la inversa del quadrat de la seva distància. [llegir+]

Vuitè

- Per què no ens adonem que la Terra està girant? Publicat el 28 d'abril de 2020.

No ho notem, però tot i així, la Terra gira sobre si mateixa. Així, en un punt situat a l'equador gira a uns 1.670 km per hora!. [llegir +]

Novè

- Quin és l'objecte més gran de l'Univers? Publicat el 6 de maig de 2020.

Al nostre univers, la nostra Terra i fins i tot el nostre Sistema Solar tenen un lloc modest. Si les seves dimensions ja ens semblen immenses, hi ha objectes molt més grans. Us convidem a descobrir-los. [llegir +]

Desè

- Les meravelloses terres rares i el seu ús. Part 2 i última. Publicat el 08 de febrer de 2020.

Molt probablement quan de petits havíeu estudiat la taula periòdica dels elements, us devia haver picat la curiositat per saber que era allò de les terres rares. Avui de manera breu intentarem posar-hi una mica de llum. [llegir+]

Voleu saber des d'on hem rebut visites el 2023?

- Singapur 15,8k
- Estats Units 6.55k
- Espanya 4.92k
i segueixen per ordre: Alemanya, Finlàndia, Canadà, França, Regne Unit, Corea del Sud i Rússia.

No se t'evaporen les gotes d'aigua quan cauen a una paella calenta? No t'amoïnis és l'efecte Leidenfrost.

Clic a la imatge per engrandir. L'efecte Leidenfrost. Crèdit: Revista Española de Física.

L'efecte Leidenfrost és un fenomen físic que passa quan un líquid entra en contacte amb una superfície molt més calenta que el punt d'ebullició. El líquid es vaporitza ràpidament i forma una capa de vapor que l'aïlla de la calor, evitant que s'evapori del tot. El líquid pot surar i lliscar sobre la superfície gràcies a aquesta capa de vapor.

Aquest efecte es pot observar fàcilment a la cuina, quan es tiren gotes d'aigua sobre una paella calenta. En lloc de bullir i desaparèixer, les gotes es mouen com si tinguessin vida pròpia. També es pot veure quan s'aboca nitrogen líquid sobre el terra o quan es toca una planxa calenta amb el dit mullat.

L'efecte Leidenfrost té moltes aplicacions pràctiques i interessants. Per exemple, es pot fer servir per crear motors tèrmics que funcionen amb el moviment de les gotes, per generar electricitat a partir del vapor, per refredar superfícies calentes o per protegir materials d'altes temperatures.

Si vols saber més sobre aquest efecte i com es produeix, t'invito a continuar llegint aquest article aquí, on t'explico amb més detall els principis físics i químics que el regeixen. També us recomano que veieu aquest vídeo aquí, on podeu veure alguns experiments sorprenents i divertits amb l'efecte Leidenfrost.

Què és l'efecte Leidenfrost i com es produeix?

L'efecte Leidenfrost és un fenomen físic en què un líquid, en entrar en contacte amb una superfície molt més calenta que el seu punt d'ebullició, forma una capa de vapor que l'aïlla i evita que s'evapori ràpidament. Per exemple, quan col·loqueu una gota d'aigua sobre una paella molt calenta, la gota no s'evapora a l'instant, sinó que es mou sobre la superfície durant un temps, fins que finalment desapareix. Això és perquè la part inferior de la gota es vaporitza en tocar la paella, creant una capa de gas que eleva i protegeix la resta de la gota, impedint que es transfereixi calor entre l'aigua líquida i la paella.

Qui va descobrir l'efecte Leidenfrost i per què es diu així?

L'efecte Leidenfrost va ser descrit per primera vegada pel físic alemany Johann Gottlob Leidenfrost el 1756, encara que ja havia estat observat per Hermann Boerhaave el 1732. El nom ve del cognom de Leidenfrost, que significa “gebre de Leiden” en alemany. Pierre Hippolyte Boutigny (1798-1884) va realitzar estudis de l'efecte Leidenfrost i va pensar que les gotes que quedaven suspeses sobre la superfície de la placa calenta constituïen un nou estat de la matèria, que va anomenar estat esferoïdal.

Quines aplicacions té l'efecte Leidenfrost en la ciència i la tecnologia?

L'efecte Leidenfrost té moltes implicacions a l'enginyeria tèrmica, ja que afecta el flux de calor entre les superfícies i els líquids. També té aplicacions a la ciència de materials, la química, la biologia i la medicina.

Alguns exemples d'ús de l'efecte Leidenfrost són:

•      El nitrogen líquid pot lliscar pel terra gràcies a l'efecte Leidenfrost.
•      Els motors de vapor poden funcionar més eficientment si evita l'efecte Leidenfrost, ja que s'aprofita millor la calor de les superfícies metàl·liques.
•      Els gekkos poden caminar sobre l'aigua perquè les potes generen una capa de vapor similar a l'efecte Leidenfrost.
•      Els bombers poden entrar en contacte amb flames sense cremar-se si porten un vestit especial que crea una barrera de vapor al voltant del cos.

Clic a la imatge per engrandir. Un gekko de sorra del Namib (Pachydactylus-rangei). Crèdit: Stefan Kuemmel.

Quina temperatura cal perquè es produeixi l'efecte Leidenfrost?

La temperatura a la què es produeix l'efecte Leidenfrost no és fàcil de predir. Depèn de les propietats del líquid, de la superfície i de les possibles impureses. Tot i això, es pot estimar mitjançant una fórmula matemàtica que relaciona el flux de calor mínim amb l'entalpia de vaporització, l'acceleració gravitacional i les densitats del líquid i del vapor. Pel cas de l'aigua sobre una placa horitzontal gran, el punt de Leidenfrost se situa al voltant dels 200 °C.

Quins altres líquids poden mostrar l'efecte Leidenfrost a més de l'aigua?

L'efecte Leidenfrost no és exclusiu de l'aigua, sinó que pot passar amb qualsevol líquid volàtil que tingui un punt d'ebullició menor que la temperatura de la superfície. Alguns exemples són l'alcohol, el mercuri, l'heli líquid o fins i tot l'oxigen líquid. Tot i això, cada líquid tindrà un punt de Leidenfrost diferent segons les seves propietats termodinàmiques.

 

Ho he vist aquí.

Els colors de les aurores: què els provoca i per què varien?

Les aurores poden ser verdes, roses, vermell fosc, blaves, porpres i fins i tot grogues.
 

Clic a l'imatge per engrandir. Els colors de les aurores depenen de la composició atmosfèrica i de l'altitud. Crèdit: RANA UMAIR / 500px via Getty Images.

L'aurora, també coneguda com a aurora boreal o aurora austral, Depenen de si és fan al pol nord o al pol sud; és un impressionant fenomen natural que ha captivat l'ésser humà durant mil·lennis.

Aquest extraordinari espectacle es produeix a prop dels pols de la Terra i es manifesta com un enlluernador desplegament de llum dansaire, causat per la interacció entre les partícules solars i l'atmosfera del nostre planeta. Les aurores presenten una gran varietat de colors -des del verd al rosa, passant pel blau i el morat- que poden deixar els observadors del cel hipnotitzats i desconcertats.

Però hi ha un mètode per a aquesta bogeria auroral. En aquesta guia completa, aprofundim en la ciència que s'amaga darrere dels colors de l'aurora i explorem què produeix aquests famosos espectacles celestes.

Conjunt d'imatges d'aurores a Islàndia. Crèdit: Miguel Claro, Space.com i YouTube.

Abans de parlar dels diferents colors de les aurores, recordem ràpidament com es formen.

Les aurores són causades per partícules energitzades procedents del Sol que xoquen contra l'atmosfera superior de la Terra a velocitats de fins a 72 milions de km/h. El camp magnètic de la Terra redirigeix les partícules cap als pols nord i sud.

Les partícules carregades elèctricament entren llavors a l'atmosfera terrestre, excitant els àtoms i molècules de gas i generant aurores. El procés és similar al funcionament dels llums de neó: Quan les molècules i els àtoms s'exciten amb electrons, han de tornar a la seva energia original (estat bàsic) i ho fan alliberant l'energia en forma de fotons (llum). El color de la llum de neó depèn de la barreja de gasos dins del tub, igual que el color de les aurores depèn de la barreja de gasos a l'atmosfera.

L'atmosfera terrestre està formada aproximadament per un 78% de nitrogen, un 21% d'oxigen, un 0,93% d'argó i un 0,04% de diòxid de carboni. El nostre aire també conté traces de neó, heli, metà, criptó, ozó i hidrogen, així com vapor d'aigua.

Més endavant s'explorarà com la composició atmosfèrica i l'altitud a què les partícules solars xoquen amb aquests gasos tenen un paper crucial en la determinació dels colors de les aurores.

Aurores verdes

Clic a l'imatge per engrandir. Aurora verda sobre la llacuna glacial Jokulsarlon, glacera Breidamerkurjokull, cap de la glacera Vatnajokull, Islàndia. Crèdit: Arctic-Images via Getty Images.

El color més comú de les aurores és el verd. Les aurores verdes solen produir-se quan les partícules carregades xoquen amb altes concentracions de molècules d'oxigen a l'atmosfera terrestre a altituds d'entre 100 i 300 quilòmetres, segons l'Agència Espacial Canadenca.

A més, les aurores verdes les veiem millor que qualsevol altre color, ja que l'ull humà és més sensible a l'espectre del color verd.

Aurores vermelles

Clic a l'imatge per engrandir. Poc freqüents aurores vermelles captades pel fotògraf canadenc Mike MacLellan al Quebec el 16 de febrer de 2023. Crèdit: Mike MacLellan.

Les aurores vermelles són comparativament menys freqüents i solen estar associades a una intensa activitat solar. Es produeixen quan les partícules solars reaccionen amb l'oxigen a més altitud, generalment al voltant de les 180 a 250 milles (300 a 400 km), segons la CSA-ASC. A aquesta altura, l'oxigen està menys concentrat i s'excita a una freqüència o longitud d'ona més alta fent visibles els vermells. Les aurores vermelles solen veure's a les vores més altes de la pantalla.

Aurora blava i violeta

Clic a l'imatge per engrandir. Aurora blava porpra fotografiada a Noruega. Crèdit: marouan touil via Getty Images.

Les aurores blaves i porpres són encara menys comunes i també solen aparèixer durant períodes de gran activitat solar. Aquests colors es produeixen quan les partícules solars xoquen amb el nitrogen de l'atmosfera terrestre a una altitud de 100 quilòmetres o menys, segons l'empresa de viatges d'aurores The Aurora Zone. Les aurores blaves i porpres tendeixen a ser visibles cap a les parts més baixes de la pantalla.

Aurora groga i rosa

Clic a l'imatge per engrandir. Aurora austral sobre Betsey Island, Tasmània. Crèdit: Chasing Light - Fotografia de James Stone james-stone.com via Getty Images.

Les aurores grogues i roses són poc freqüents i solen associar-se a una gran activitat solar. Aquests colors són una barreja d'aurores vermelles amb aurores verdes o blaves.

El paper de l'activitat solar

L'activitat solar, incloses les erupcions solars i les ejeccions de massa coronal, exerceixen un paper important en la determinació de la intensitat, el color i la freqüència de les aurores. Durant els períodes de major activitat solar, l'atmosfera terrestre es veu bombardejada per un nombre més gran de partícules solars, la qual cosa augmenta la probabilitat que les aurores tinguin colors més vius i variats.

L'activitat del sol fluctua en un cicle solar d'11 anys, amb períodes de màxima activitat coneguts com a màxims solars. L'activitat solar està augmentant durant l'actual cicle solar 25, que els científics prediuen que assolirà el màxim el 2025.

Preguntes freqüents sobre el color de les Aurores respostes per un expert

Hem plantejat a la Dra. Elizabeth MacDonald algunes preguntes freqüents sobre els colors de l'aurora. La Dra. Elizabeth MacDonald és física espacial al Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA i una de les fundadores del lloc de ciència ciutadana Aurorasaurus.

Per què són vermelles les aurores boreals que apareixen a latituds baixes?

Per dues raons: En primer lloc, el vermell es produeix a més altitud i, per tant, es pot veure més lluny dels pols: de vegades només es veu la vora superior del vermell abocant per l'horitzó. En segon lloc, durant les grans tempestes hi ha un altre tipus d'aurora que és predominantment vermella i que es produeix a latituds més baixes.

Atès que l'atmosfera terrestre conté més nitrogen que oxigen, per què les aurores blaves/morades causades pel nitrogen no són les més comunes?

L´aurora es produeix a tanta alçada que la barreja d´aire que coneixem no és la mateixa que a 100 km. Allà, l'atmosfera és menys densa i està estratificada per la gravetat en capes. La capa de nitrogen està per sobre de la de oxigen.

Quin és el color més rar d'aurora?

És fa difícil de dir perquè els colors aurorals es barregen en una barreja química sempre canviant i és així com es poden obtenir alguns dels colors més rars que s'observen.

Ho he vist aquí.

Per primera vegada, els físics radiografien un sol àtom

Clic a l'imatge per engrandir. Investigadors de la Universitat d'Ohio (Estats Units) han desenvolupat una tècnica que permet radiografiar un sol àtom. Crèdit: k_e_n, Adobe Stock
 
Els microscopis més potents ja ens havien donat imatges d'àtoms individuals. Però sense permetre identificar-ne la naturalesa. Per a això, els físics havien de ser capaços de radiografiar-los, radia'ls amb raigs X. Ara és possible.

Els raigs X s'utilitzen als aeroports per escanejar l'equipatge. Però també als hospitals, per detectar ossos trencats. La NASA n'ha equipat el rover Curiosity per permetre'n analitzar la composició de les roques marcianes. És un dels usos més importants dels raigs X avui en dia. Un equip d'investigadors liderat per un físic de la Universitat d'Ohio (Estats Units) acaba de fer un avenç espectacular en aquest àmbit en aconseguir radiografiar un sol àtom.

Cal destacar que, fins ara, la sensibilitat dels instruments no permetia sondar mostres de menys d'un atograma, menys de 10^-18 grams. És petit. Però encara representa uns 10.000 àtoms. Entenem millor per què els científics parlen d'un "somni que es fa realitat".

"Aquest descobriment transformarà el nostre món"

"Els àtoms poden veure's en imatges rutinàriament amb microscopis d'escaneig, però sense raigs X no es pot dir de què estan fets. Ara podem detectar exactament el tipus d'un àtom en particular, un àtom alhora, i mesurar simultàniament el seu estat químic", va dir el físic de la Universitat d'Ohio Saw Wai Hla en un comunicat. "Aquesta tecnologia podria revolucionar la investigació i donar lloc a noves tecnologies en àmbits com la informació quàntica i la detecció d'elements traça en la investigació mediambiental i mèdica, per citar-ne alguns", afegeix Tolulope Michael Ajayi, primer autor dels treballs. "És indiscutible, aquest descobriment transformarà el nostre món", afegeix Saw Wai Hla.

Clic a l'imatge per engrandir. Quan els raigs X, en blau, il·luminen un àtom de ferro, en vermell al centre de la molècula, els electrons del nivell central són excitats. Els electrons excitats pels raigs X son immediatament "tunel·litzats" cap a la punta del detector, en gris, mitjançant orbitals atòmics/moleculars superposats, proporcionant informació valuosa sobre l'àtom de ferro. Crèdit: Universitat d'Ohio

Aquesta informació extreta de la primera imatge de raigs X d'un àtom

No menys de dotze anys que el físic porta treballant en el desenvolupament d'aquesta tecnologia. El camí ha estat llarg. Entenem el seu entusiasme.

Els que finalment els investigadors van aconseguir identificar són un àtom de ferro (Fe) i un àtom de terbi (Tb) inserits a les molècules. Tot gràcies a una instal·lació especialment dissenyada per a aquesta òptica. Com que la radiació de raigs X d'un sol àtom és extremadament feble, els investigadors van millorar els detectors existents col·locant una punta metàl·lica molt a prop de la mostra. Per recollir de manera més eficient els electrons excitats pels raigs X. Els científics anomenen la tècnica de microscòpia de túnel d'exploració de sincrotró de raigs X (SX-STM).

Clic a l'imatge per engrandir. Ens emociona compartir la nostra darrera publicació! Us heu preguntat mai quina és la signatura de raigs X d'un sol àtom? Crèdit: Sarah Wiegholf, Nature.

La motivació principal dels investigadors de la Universitat d'Ohio va ser desenvolupar una manera d'entendre amb èxit les propietats químiques i físiques dels materials a nivell fonamental. Basat en un àtom individual. A més d'obtenir la signatura de raigs X d'un àtom, l'objectiu principal era, doncs, utilitzar aquesta tècnica per estudiar l'efecte del medi ambient en un sol àtom de terres rares. "També vam detectar els estats químics dels àtoms individuals", diu Saw Wai Hla. "I comparant els estats químics d'un àtom de ferro i un àtom de terbi dins d'hostes moleculars, trobem que el segon, un metall del grup de terres rares, està bastant aïllat i no canvia d'estat químic mentre que el primer interacciona fortament amb el seu entorn".
 

Ho he vist aquí.