12.E: Anillos, Lunas y Plutón (Ejercicios)

Para una mayor exploración

Artículos

Lunas

Carroll, M. “Titán: Lo que hemos aprendido de un extraño mundo nuevo”. Astronomía (marzo de 2010): 30. Buena revisión de los resultados de la misión Cassini.

Elliot, J. “Los Warming Wisps de Tritón”. Sky & Telescope (febrero de 1999): 42. Acerca de la intrigante luna de Neptuno.

Hayes, A., “Secretos de los mares de Titán”. Astronomía (Octubre 2015): 24. Buena reseña de lo que ahora sabemos y lo que nos desconcierta de los lagos de hidrocarburos de Titán.

Jewitt, D., et al. “Los Satélites Más Extraños del Sistema Solar”. Scientific American (Agosto 2006): 40. Pequeñas lunas irregulares en el sistema solar exterior.

Lakdawalla, E. “Mundos de hielo del planeta anillado”. Sky & Telescope (Junio 2009): 27. Sobre la misión Cassini exploración de Encélado, Iapetus y otras lunas.

Mackenzie, D. “¿Hay vida bajo el hielo?” Astronomía (agosto de 2001): 32. Sobre la exploración futura de Europa.

Robertson, D. “¿A dónde va la lluvia?” Sky & Telescope (Marzo 2013): 26. Sobre el ciclo meteorológico del metano en Titán y lo que nos están diciendo los experimentos de Cassini.

Scharf, C. “Un universo de océanos oscuros”. Sky & Telescope (Diciembre 2014): 20. Océanos subsuperficiales en Europa, Ganímedes, Encélado y Titán.

Showalter, M. “Cómo atrapar una luna (o dos) de Plutón”. Astronomía Beat (diciembre 2012): www.astrosociety.org/wp-conte... ab2012-106.pdf. Sobre el descubrimiento de pequeñas lunas alrededor de Plutón, escrito por la persona que descubrió dos de ellas.

Spencer, J. “La mirada más cercana de Galileo a Io”. Sky & Telescope (Mayo 2001): 40.

Talcott, R. “Cassini Vuela a través de los géiseres de Encelado”. Astronomía (marzo de 2009): 32.

Zimmerman, R. “¿Fluye Metano en Titán?” Astronomía (febrero 2014): 22. Ideas sobre lagos, canales y lluvia.

Plutón

Stern, A. “Plutón: De cerca y personal”. Astronomía (julio 2015): 22. Buen resumen de la historia del entendimiento de Plutón y nuestro conocimiento actual en vísperas del encuentro de Nuevos Horizontes.

Stern, A. “El Sistema Plutón Explorado”. Astronomía (Noviembre 2015): 24. Buena revisión de lo que el equipo aprendió de las primeras descargas de datos de New Horizons.

Tombaugh, C. “Cómo encontré a Plutón” Astronomía Beat (mayo 2009): astrosociety.org/wp-content/u... /ab2009-23.pdf.

Anillos

Beatty, J. “Los asombrosos anillos de Saturno”. Sky & Telescope (Mayo 2013): 18. Buen resumen de 7 páginas de lo que sabemos.

Burns, J., et al. “Mundos Enjoyados”. Scientific American (febrero de 2002): 64. En anillos en todo el sistema solar.

Elliot, J., et al. “Descubriendo los Anillos de Urano”. Sky & Telescope (Junio 1977): 412.

Esposito, L. “La Forma Cambiante de los Anillos Planetarios”. Astronomía (septiembre de 1987): 6.

Sobel, D. “Secretos de los Anillos”. Descubrir (abril de 1994): 86. Discute los sistemas de anillos planetarios exteriores.

Tiscareno, M. “Revelaciones Ringworld”. Sky & Telescope (Febrero 2007): 32. Resultados de Cassini sobre los anillos de Saturno.

Sitios web

Nota: Muchos de los sitios sobre planetas y misiones planetarias listados para Otros mundos: Una introducción al sistema solar y Los planetas gigantes también incluyen buena información sobre las lunas de los planetas.

Misión Cassini a Saturno: http://saturn.jpl.nasa.gov/ y www.Esa.int/Especiales/Cassini-... ens/index.html y ciclops.org

Lunas de Júpiter, en JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/jupiter/moons

Lunas de Neptuno, en JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune/moons

Misión Nuevos Horizontes: http://pluto.jhuapl.edu. Da los últimos boletines de noticias e imágenes del encuentro de Plutón, además de mucha información de fondo.

Plutón, en JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/pluto

Lunas de Saturno, en JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/saturn/moons

Lunas de Urano, en JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/uranus/moons

Aplicaciones

Dos apps que puedes comprar para iPhones o iPads te pueden mostrar las posiciones y características de las lunas de Júpiter y Saturno para cualquier fecha seleccionada:

• Atlas de Júpiter: https://itunes.apple.com/us/app/ju[i...352033947? mt=8
• Atlas de Saturno: https://itunes.apple.com/us/app/satu...352038051? mt=8

Videos

Amazing Moons: https://www.youtube.com/watch?v=CQjZf2bW9XQ. 2016 Video de la NASA sobre lunas intrigantes en nuestro sistema solar (4:16).

Aliento Salino de Encélado: http://www.jpl.nasa.gov/video/details.php?id=846. Breve película del JPL de 2009 sobre los géiseres de Encélado (2:36).

Charla TED de la Dra. Carolyn Porco sobre Encélado: https://www.youtube.com/watch?v=TRQdHrGuVgI (3:26).

Titán: http://www.youtube.com/watch?v=iTrOFefYxFg. Video de Open University, con entrevistas, animaciones e imágenes (8:11).

Misión Europa: http://www.jpl.nasa.gov/events/lectu...r=2016&month=2. 2016 charla de dos científicos del JPL sobre los planes de la NASA para una misión a la luna de Júpiter, que puede tener un océano líquido subterráneo (1:26:22).

Gran Debate Planeta: http://gpd.jhuapl.edu/debate/debateStream.php O https://www.youtube.com/watch?v=RJ8EErV6-6Q. Neil deGrasse Tyson debate a Mark Sykes sobre cómo caracterizar a Plutón, en 2008 (1:14:11).

Cómo maté a Plutón y por qué lo tenía viniendo: http://www.youtube.com/watch?v=7pbj_llmiMg. 2011 Conferencia de astronomía de Silicon Valley de Michael Brown sobre la “degradacion” de Plutón a un planeta enano (1:27:13).

Buscando el corazón gélido de Plutón: https://www.youtube.com/watch?v=jIxQXGTl_mo. Dramática producción del New York Times 2016, narrada por Dennis Oversbye (7:43).

Saturn's Restless Rings: https://www.youtube.com/watch?v=X5zcrEze8L4. 2013 charla de Mark Showalter en la serie de conferencias de astronomía de Silicon Valley (1:30:59).

Actividades de Grupo Colaborativo

1. Imagina que es el futuro lejano y los humanos ahora pueden viajar fácilmente entre los planetas. Tu grupo es una agencia de viajes, con la tarea de diseñar un recorrido realmente desafiante por las lunas galileanas para un grupo de entusiastas del deporte. ¿Qué tipo de actividades son posibles en cada mundo? ¿En qué se diferenciaría la escalada en roca en Ganímedes, por ejemplo, de la escalada en roca en la Tierra? (Si diseñas una actividad para Io, es mejor que lleves un blindaje muy fuerte contra la radiación. ¿Por qué?)
2. Con el mismo espíritu que la actividad anterior, haz que tu agencia diseñe un recorrido que incluya las siete vistas más espectaculares de cualquier tipo en todas las lunas o anillos cubiertos en este capítulo. ¿Cuáles son los destinos imperdibles que los futuros turistas querrán visitar y por qué? ¿Cuáles de las vistas que escojas van a ser espectaculares si estás en la superficie de la luna o dentro del anillo, y cuáles se verían interesantes solo desde lejos en el espacio?
3. En este capítulo podríamos cubrir sólo algunas de las decenas de lunas en el sistema solar exterior. Usando Internet o la biblioteca de tu universidad, organiza tu grupo en un equipo de investigación y descubre más sobre una de las lunas que no cubrimos en detalle. Nuestros favoritos incluyen Miranda de Urano, con su superficie de rompecabezas; Mimas de Saturno, con un cráter “nocaut” llamado Herschel; y Iapetus de Saturno, cuyos dos hemisferios difieren significativamente. Prepara un reporte para atraer turistas al mundo que seleccionaste.
4. En una novela titulada 2010, el escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke, inspirado en la información proveniente de la nave espacial Voyager, se divirtió proponiendo una forma de vida bajo el hielo de Europa que evolucionaba hacia la inteligencia. Supongamos que las misiones futuras realmente encuentran algún tipo de vida (no necesariamente inteligente sino definitivamente viva) bajo el hielo de Europa, vida que evolucionó completamente independientemente de la vida en la Tierra. Haga que su grupo discuta qué efecto tendría un descubrimiento de este tipo en la visión de la humanidad sobre sí misma. ¿Cuál debería ser nuestra actitud hacia tal forma de vida? ¿Tenemos la obligación de protegerla contra la contaminación por nuestros microbios y virus? O, para tomar una posición extrema, ¿deberíamos borrarlo antes de que se vuelva competitivo con la vida terrestre o contamine a nuestros exploradores con microorganismos con los que no estamos preparados para tratar? ¿Quién debería encargarse de tomar tales decisiones?
5. Con el mismo espíritu que la actividad anterior, es posible que tu grupo quiera ver la película de ciencia ficción 2013 Europa Report. Los productores intentaron incluir la buena ciencia en representar cómo sería para los astronautas visitar esa luna joviana. ¿Qué tan bien piensa tu grupo que lo hicieron?
6. Varios escritores modernos de ciencia ficción (especialmente aquellos con formación en ciencia) han escrito cuentos que tienen lugar en las lunas de Júpiter y Saturno. Hay una lista de actualidad de historias de ciencia ficción con buena astronomía en http://www.astrosociety.org/scifi. Los miembros de tu grupo pueden mirar bajo “Júpiter” o “Saturno” y encontrar una historia que te interese y luego reportarla a toda la clase.
7. Trabajen juntos para hacer una lista de todas las razones por las que es difícil enviar una misión a Plutón. ¿Qué compromisos había que hacer para que la misión New Horizons fuera asequible? ¿Cómo diseñarías una segunda misión para conocer más sobre el sistema Plutón?
8. A su grupo le ha pedido la NASA que presente una o más misiones para conocer Europa. Revisar lo que sabemos de esta luna hasta el momento y luego diseñar una misión robótica que responda a algunas de las preguntas que tenemos. Se puede suponer que el presupuesto no es un factor, sino que sus instrumentos tienen que ser realistas. (Tengan en cuenta que Europa es fría y lejos del Sol.)
9. Imagina que tu grupo es la primera fiesta de desembarco en Plutón (¡esperemos que te acordaras de traer ropa interior larga!). Aterrizas en un lugar donde Caronte es visible en el cielo y observas a Caronte durante una semana terrestre. Describa cómo se verá Caronte durante esa semana. Ahora mueves tu campamento al hemisferio opuesto de Plutón. ¿Cómo se verá Charon ahí en el transcurso de una semana?
10. Cuando, en 2006, la Unión Astronómica Internacional (IAU) decidió que Plutón debería llamarse planeta enano y no planeta, establecieron tres criterios que un mundo debe cumplir para ser llamado planeta. Tu grupo debe usar Internet para encontrar estos criterios. ¿Cuál de ellos no conoció Plutón? Lee un poco sobre la reacción a la decisión de la IAU entre los astrónomos y el público. ¿Qué opinan los miembros de tu grupo sobre la nueva clasificación de Plutón? (Después de haberlo discutido dentro del grupo, es posible que desee ver el video de El Gran Debate del Planeta recomendado en “Para una mayor exploración”).

Preguntas de revisión

1. ¿De qué están hechas las lunas de los planetas exteriores y en qué se diferencia su composición de la de nuestra Luna?
2. Compara la geología de Calisto, Ganímedes y Titán.
3. ¿Cuál es la evidencia de un océano de agua líquida en Europa y por qué es esto interesante para los científicos que buscan vida extraterrestre?
4. Explicar la fuente de energía que alimenta los volcanes de Io.
5. Compara las propiedades de la atmósfera de Titán con las de la atmósfera terrestre.
6. ¿Cómo se descubrió Plutón? ¿Por qué tardó tanto en encontrarlo?
7. ¿En qué se parecen Tritón y Plutón?
8. Describir y comparar los anillos de Saturno y Urano, incluyendo sus posibles orígenes.
9. ¿Por qué los anillos de Urano no se observaron directamente desde telescopios en el suelo en la Tierra? ¿Cómo fueron descubiertos?
10. Enumere al menos tres diferencias principales entre Plutón y los planetas terrestres.
11. Las imágenes del Telescopio Espacial Hubble de Plutón en 2002 mostraron un punto brillante y algunas áreas más oscuras a su alrededor. Ahora que tenemos las imágenes de primer plano de New Horizons, ¿cuál resultó ser la gran región brillante en Plutón?
12. El anillo E de Saturno es ancho y delgado, y lejos de Saturno. Requiere partículas frescas para sostenerse. ¿Cuál es la fuente de nuevas partículas de anillo E?

Preguntas de Pensamiento

1. ¿Por qué crees que los planetas exteriores tienen sistemas tan extensos de anillos y lunas, mientras que los planetas internos no?
2. Ganímedes y Calisto fueron los primeros objetos helados que se estudiaron desde el punto de vista geológico. Resumir las principales diferencias entre su geología y la de los planetas terrestres rocosos.
3. Compara las propiedades de los volcanes en Io con las de los volcanes terrestres. Dar al menos dos similitudes y dos diferencias.
4. ¿Esperarías encontrar más cráteres de impacto en Io o Calisto? ¿Por qué?
5. ¿Por qué es poco probable que los humanos viajen a Io? (Pista: Revisa la información sobre la magnetosfera de Júpiter en Los planetas gigantes.)
6. ¿Por qué supone que los anillos de Saturno están hechos de partículas brillantes, mientras que las partículas en los anillos de Urano y Neptuno son negras?
7. Supongamos que sacaste milagrosamente todas las lunas de Saturno. ¿Qué pasaría con sus anillos?
8. Tenemos muchas buenas imágenes de las grandes lunas de Júpiter y Saturno de las misiones de naves espaciales Galileo y Cassini (echa un vistazo al sitio Planetary Photojournal de la NASA, en http://photojournal.jpl.nasa.gov, para ver la variedad). Ahora que la misión Nuevos Horizontes ha ido a Plutón, ¿por qué no tenemos tantas buenas imágenes de todos los lados de Plutón y Caronte?
9. En la película de Star Wars Star Wars Episodio VI: El regreso del Jedi, tiene lugar una batalla clave en la habitada “luna del bosque” Endor, que supuestamente orbita alrededor de un planeta gigante gaseoso. Por lo que has aprendido sobre planetas y lunas del sistema solar, ¿por qué sería esta una situación inusual?

Calcular por ti mismo

1. ¿Cuál tendría el periodo orbital más largo: una luna a 1 millón de km del centro de Júpiter, o una luna a 1 millón de km del centro de la Tierra? ¿Por qué?
2. ¿Qué tan cerca de Urano tendría que llegar una nave espacial para obtener la misma resolución que en Ejemplo con una cámara que tenga una resolución angular de 2 arcsec?
3. Los anillos A, B y C de Saturno se extienden entre 75.000 y 137,000 km del centro del planeta. Usa la tercera ley de Kepler para calcular la diferencia entre cuánto tardaría una partícula en el borde interno y una partícula en el borde exterior del sistema de tres anillos en girar alrededor del planeta.
4. Usa la información del Apéndice G para calcular lo que pesarías sobre la luna Miranda de Titán, Io y Urano.
5. La distancia promedio de Encélado a Saturno es de 238,000 km; la distancia promedio de Titán a Saturno es de 1,222,000 km. ¿Cuánto tiempo tarda Titán en orbitar Saturno en comparación con Encélado?