Curiosity dispara sus primeros rayos láser en Marte

Ilustración que muestra a Curiosity en pleno trabajo.

El título suena como ciencia ficción pero lo mejor es que es ciencia real! ¿Te has preguntado alguna vez cómo es que los astrónomos conocen la composición química de las estrellas si nunca han visitado una? La forma de hacerlo es a través de una técnica llamada espectroscopía. Cada vez que un objeto emite luz, ésta acarrea información sobre los elementos químicos que le dieron origen. Cada elemento químico emite luz en determinadas frecuencias (si la luz es visible distintas frecuencias significan distintos colores), las que pueden ser medidas con los instrumentos apropiados, llamados espectrómetros. Así los físicos registraron cuidadosamente la luz particular de cada elemento en el laboratorio y le llamaron espectro, que es equivalente a la huella digital de cada elemento. Cuando un astrónomo observa la luz de una estrella, esta luz llega al telescopio y luego se hace pasar a través de un espectrómetro, con el cual es posible separar la huella digital de cada elemento y así identificar cuáles son los elementos que componen esa estrella.
Esta misma técnica usa Curiosity para estudiar la composición del suelo marciano. Sin embargo las rocas marcianas no emiten luz, para lo cual Curiosity está armado con un poderoso rayo láser que se dispara contra una roca varias veces en pulsos muy cortos, equivalente a encender y apagar una linterna muchas veces muy rápido. Ayer domingo, a casi dos semanas de su aterrizaje en Marte, Curiosity probó esta técnica para calibrar sus instrumentos abordo. El blanco elegido fue una roca en las cercanías de Curiosity del tamaño de un puño que apodaron “Coronación”. El instrumento llamado ChemCam consiste en una cámara con un láser, un telescopio y tres espectrómetros. Recuerdo que hace unos meses en mi visita a Los Alamos vi un poster gigante con detalles sobre la ChemCam ya que es en este laboratorio donde fue construída.

Ilustración del funcionamiento de la ChemCam. El láser es invisible para el ojo humano, el color verde ha sido usado sólo como ilustración.

El láser fue disparado 30 veces en 10 segundos (#1 en la figura) y cada pulso tenía una potencia de un millón de watts (watts es la unidad de potencia, es decir, cuánta energía por segundo se emite, comparar con las ampolletas típicas de 60 watts de nuestras casas). Los electrones que orbitan los átomos (en su estado fundamental) en la roca absorben la energía del láser (#2 en la figura), lo que los físicos llaman electrones excitados (la palabra excitado se refiere a electrones con más energía, hemos discutido la idea de estados fundamentales vs. excitados en un post anterior). Estos electrones vuelven a su estado de mínima energía emitiendo la luz particular del átomo al que pertenecen. La luz del pequeño flash generada fue captada por el telescopio de la ChemCam (#3 en la figura) y medida por los espectrómetros para determinar los diferentes elementos químicos presentes en la roca. La información ha sido recibida por los científicos y está siendo analizada, mientras que Coronación quedó con una marca de cerca de 1mm diámetro, cuya imagen fue ayer publicada por la NASA.

Composición de imágenes muestra a Coronación y detalles con la huella dejada por el láser de Curiosity.

El líder del equipo científico de la ChemCam declaró que están todos felices por los resultados parciales “obtuvimos un excelente espectro de Coronación” dijo Roger Wiens del Laboratorio Nacional de Los Alamos, “todo el equipo está fascinado y trabajando duro para obtener los resultados. Luego de ocho años construyendo este instrumento, finalmente llegó la hora en que ves que valió la pena”. Los científicos están asombrados con la calidad de los datos obtenidos, los que se ven incluso mejor que los obtenidos durante el diseño de ChemCam.

Cuando el láser es disparado en distintos elementos como aluminio y cobre, y tipos de roca como el basalto, emiten luz con colores característicos.

Por ahora habrá que esperar a los resultados del análisis, mientras podemos seguir maravillándonos con las imágenes que Curiosity nos envía. Y cuando alguien te pregunte dónde están los autos voladores que prometía el futuro, puedes decirle que en este momento hay un robot en la superficie de otro planeta disparando rayos láser… y aunque suene a ciencia ficción eso ocurre hoy!

Imágenes: NASA/JPL, MSL-ChemCam.

Acerca de Jorge Diaz

Jorge es Investigador Postdoctoral en el Karlsruher Institut für Technologie, Alemania. Se dedica a la Astrofísica de Partículas estudiando neutrinos, rayos cósmicos y fotones de alta energía. Obtuvo su Ph.D. en Física de Partículas en Indiana University, Estados Unidos. En Twitter: @jsdiaz_
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