L'ASTRONÒMICA

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Robert Monjo, 22 de gener de 2025

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Àngel Massallé, 29 de gener de 2025

Si volguéssim escriure un missatge que pogués ser entès per una civilització alienígena, com ho podríem fer? no hi podríem incloure un dibuix d'un humà, indicant la seva massa o el seu pes, en kg o la seva estatura en metres, o dir que la terra està a tants anys llum del centre de la galàxia, ja que què per un extraterrestre aquestes unitats de mesura; kg, metres o anys llum, no els hi dirien res.

Avui ens endinsarem en un viatge fascinant a través de l'espai i el temps, explorant els missatges que la humanitat ha enviat a les estrelles amb  l'esperança de comunicar-nos amb altres civilitzacions. Aquests missatges, que ara veurem, són testimonis del nostre desig innat de connectar amb l'univers i de deixar una empremta de la nostra existència. Representen la nostra voluntat de compartir qui som, d'on venim i què ens fa humans. A través d'aquestes missions, hem enviat salutacions, música, imatges i fins i tot poemes, amb l'esperança que algun dia, en algun lloc, algú els rebi i comprengui el nostre missatge. Per favor, acompanyeu-me en aquest viatge per descobrir les històries i anècdotes darrere d'aquests missatges, i reflexionem junts sobre el significat i la importància d'aquesta comunicació interplanetària. 

Ara veurem com se les varen enginyar els científics nord-americans per idear uns missatges que poguessin ser descodificats per unes ments absolutament desconegudes. Enviar aquest tipus de missatge va ser una idea del consultor britànic Eric Burgess, un consultor freelance, conferenciant i periodista anglès, que havia escrit sobre el programa de les missions espacials Pioneer, Burgess l’hi va suggerir aquesta idea a Carl Sagan i Sagan ho va comentar amb un seu company de la Planetary Society, en Frank Drake.

Aquests missatges es van enviar amb l’esperança que, en un futur molt llunyà, poguessin ser trobats i interpretats per  civilitzacions extraterrestres. En realitat era una iniciativa que reflectia en certa manera, una crida profundament esperançadora sobre la vida en aquest planeta. Es com un reconeixement de que no estem sols i tenim desig de connectar amb qui pugui haver en el mes enllà, com quant un nàufrag llença un missatge en una ampolla amb l’esperança que e trobi algú.

Les plaques de les naus Apol·lo

Per seguir un ordre cronològic, començarem parlant de les plaques que portaven els Mòduls Lunars de les naus Apol·lo, les que van allunitzar o aterrar a la Lluna, llançades entre el 1969 i el 1972. En realitat més que una comunicació cap a altres essers del espai eren més un record que els humans deixàvem a un altre cos celeste, fora de la Terra, era com deixar escrita una “postal” dirigida a qui la pugui trobar, seguirem amb les plaques de les sondes Pioneer, aquestes si que ja eren un autèntic missatge dirigit cap a altres civilitzacions no terrícoles i que es van llançar el 1972 i 1973, també parlarem d’un altre senyal, si les plaques de les Pioneer eren uns missatges visuals, aquest va ser un missatge sonor enviat des de la Terra cap al espai, va ser el missatge d’Arecibo, enviat el 1974 i acabarem amb els disc d’or de les Voyager, llançades el 1977, i encara, per acabar, donarem un cop d’ull a futurs missatges !

Les plaques que portaven els Mòduls Lunars de les missions Apol·lo son les plaques commemoratives que portaven les missions Apol·lo llançades entre juliol de 1969 i desembre de 1972. Eren unes plaques d'acer inoxidable que mesuren 22,9 per 19,4 cm, unides a una de les potes en concret, a la que estava sota les escales que s’utilitzaven per el descens dels Mòduls Lunars dels Apol·lo que anaven a les missions a la Lluna. Les van dur des del Apol·lo 11 al Apol·lo 17, i que com que anaven enganxades als Mòduls Lunars es van quedar per sempre a la superfície lunar, excepte la corresponent al Apol·lo 13 que per raons obvies no hi va arribar mai.

Les plaques van ser originalment suggerides i dissenyades pel cap de serveis tècnics de la NASA, Jack Kinzler, qui va supervisar la seva producció. En concret, la placa del Apol·lo 11 deia textualment:

HERE MEN FROM THE PLANET EARTH
FIRST SET FOOT UPON THE MOON
JULY 1969, A.D.
WE CAME IN PEACE FOR ALL MANKIND

AQUI HOMES DEL PLANETA TERRA
VAN POSAR EL PEU PER PRIMERA VEGADA A LA LLUNA
EL JULIOL DE 1969
VENIM EN SO DE PAU I EN NOM DE TOTA LA HUMANITAT

I seguidament anava signada per els tres astronautes, en aquest cas per; Neil Armstrong, Buzz Aldrin i Michael Collins i a sota per el President dels EEUU, Richard Nixon. Com a curiositat, el tipus de lletra utilitzat va ser la Futura.

Totes les plaques portaven facsímils de les firmes dels astronautes participants. Per aquesta raó, es va haver de fer una placa addicional per l'Apol·lo 13 a causa del reemplaçament, dos dies abans del llançament, del pilot del Mòdul de Comandament, Thomas K. Mattingly per John Swigert, a causa que Mattingly s’havia contagiat de rubèola.

Les plaques dels Apol·lo 11 i la del Apol·lo 17, la 1era missió i la ultima, porten un facsímil de la signatura del president dels Estats Units, Richard Nixon i la inscripció que ja hem comentat: “Aquí els homes del planeta Terra van trepitjar per primera vegada la Lluna al juliol de 1969 dC. Vam venir en pau per a tota la humanitat".

Totes, excepte la placa de l'Apol·lo 12 que, per cert, també té una textura diferent, mostren imatges dels dos hemisferis de la Terra. La placa de l'Apol·lo 17 té una representació del globus lunar a més de la Terra. Les plaques utilitzades a les missions 13 a 16 porten el nom del Mòdul Lunar de cada missió. Totes les plaques es van quedar a la Lluna, excepte la de la missió avortada, del l'Apol·lo 13, que no va arribar a allunitzar mai.

Les plaques de les Pioneer

A principis de 1972 s'ultimaven els preparatius perquè la sonda Pioneer 10 es convertís en el 1er vehicle espacial que explorés el medi interplanetari entre la Terra i Júpiter i realitzés mesures de les partícules i camps de l'entorn proper del gegant vermell. El seu destí era Júpiter i després allunar-se del nostre sistema solar.

La seva missió, era prendre fotografies detallades de Júpiter, l'enorme planeta i de les seves llunes, i estudiar la seva atmosfera, les seves partícules i vents solars i el flux i la velocitat de les abundants partícules de pols. Però la Pioneer 10 tenia una segona missió, degut a l’empenta gravitacional del planeta més gran del sistema solar, l'acceleraria fins a 13,5 km/s, suficients per fer-la escapar del nostre sistema solar i arribar-se a perdre per l’univers a una velocitat residual d'11,5 km/s. Les dues sondes Pionner es van llançar, la 10, el 2 de març de 1972 i la 11, el 5 d’abril de 1973.

Quan Carl Sagan es va assabentar que seria el 1er objecte d'origen humà a abandonar el sistema solar li va semblar apropiat que havia de portar certes indicacions del lloc d'origen, de l’època i de la naturalesa dels seus constructors. Una cosa semblant a un “missatge en una ampolla” d'un nàufrag, però de proporcions còsmiques. Per sorpresa seva, la idea va trobar suports en tots els nivells jeràrquics de la NASA, malgrat que era massa tard fins i tot per realitzar canvis mínims a la nau.

Carl Sagan va contactar amb el seu col·lega Frank Drake (el famós creador de l'equació de Drake). Disposaven només de 3 setmanes per idear i realitzar un missatge que sigues comprensible per una civilització extraterrestre. Finalment ho van aconseguir i el missatge va ser gravat en una placa d'alumini i or anoditzat de 9 x 6 polzades (23 x 15 cm), que es va col·locar subjecta als puntals que suporten l'antena del Pioneer 10 com es pot veure en la imatge.

Fermament unit en aquets puntals de suport de les antenes, i protegit de l'erosió de la pols interestel·lar, hi havia el diagrama artístic i científic més emprenedor de tots els temps: la Placa de la Pioneer. El que tenia gravat pretenia revelar-li a la vida intel·ligent extraterrestre que la trobés, qui érem i a on érem nosaltres.

Encara que sembli estrany, a causa del bombardeig de fotons, electrons i protons altament energètics, a l'espai continuen existint processos d'erosió, els quals erosionarien la placa a una velocitat mitjana d'una dècima de milmillonèsima de metro a l'any. Atès que el gravat té una profunditat de deumil·lèsimes de metre, la sonda podria viatjar més de 100 parsecs sense que el seu missatge fos dràsticament alterat. Per tant, no només és el primer objecte de fabricació humana a abandonar el sistema solar, si no que és també la obra més longeva que s’havia fet mai.

Bé i que diu el missatge i per què es va armar un cert escàndol en el seu moment al veure el seu disseny?

Frank Drake en una entrevista que l’hi varen fer a la BBC va dir; "Ens imaginem que el més interessant per als extraterrestres seria saber com som" i va afegir, “Però pensem que també voldrien saber d'on prové el missatge i quan havia estat enviat, doncs podrien passar milions d'anys abans que fos interceptat". Es a dir, saber, qui la enviat, des de on i quan es va enviar.

Sagan i Drake per fer el missatge van partir de la premissa que la ciència i les matemàtiques eren llenguatges universals, de manera que qualsevol vida intel·ligent els comprendrien. Es van dedicar primer a concebre la forma de comunicar-los als extraterrestres d'on venia el missatge, atès que "Planeta Terra" no té sentit a fora. Per entendre el que van fer, imagineu-vos que esteu tractant de trobar un nàufrag perdut enmig del mar i, en comptes de donar-te coordenades, et donen informació sobre la ubicació de diversos fars i la distància entre aquets fars i la persona que busques. Amb aquesta informació seria fàcil trobar al nostre nàufrag. En el firmament, aquests fars són els púlsars, romanents de l'explosió de supernoves que giren molt ràpidament i, com a resultat, emeten uns polsos espaiats de manera molt uniforme. Llavors, per indicar-los als extraterrestres on havia estat llançat el missatge, els científics van crear un mapa que mostrava la ubicació de 14 púlsars respecte al Sol. Això és el que veiem en la placa: Cadascuna de les línies que irradien del centre indica la direcció i la distància d'un púlsar al Sol. Com que hi ha molts púlsars a l'Univers, van anotar en números binaris la freqüència de polsos que, per ser distintiva, serveix per identificar-los. La seqüència de ratlles verticals i horitzontals que veiem al costat de les línies són nombres binaris que indiquen les freqüències de pols necessàries per identificar els púlsars.

Fins aquí, de comprendre-ho, els alienígenes sabrien que el missatge vindria del nostre sistema solar; ara cal precisar. A la part inferior esquerra del diagrama, veiem novament el Sol, ara acompanyat dels planetes, inclòs Plutó, que aleshores encara ho era. Del tercer planeta -el nostre- surt una fletxa que assenyala la sonda Pioneer. Així, la nostra direcció es: 3r planeta d'endins cap enfora, en el Sistema Solar. ¡Llest! Adreça del remitent: la Terra.

Amb aquesta primera part del missatge, Sagan i Drake ho varen presentar als responsables de la NASA aquell mateix desembre, amb l'esperança de persuadir-los que el posessin a la Pioneer. Havien passat poc més de dos anys des que Apol·lo havia arribat a la Lluna i l'agència espacial estatunidenca volia un nou projecte que fos igualment ambiciós. La sonda Pionner aniria on cap nau espacial havia estat abans, als planetes exteriors. El seu llançament estava programat per al febrer següent, i la NASA no va aprovar la placa immediatament. Amb el temps corrent en contra seu i l'esperança que finalment acceptessin el seu disseny, els astrònoms es van dedicar a acabar de dissenyar el missatge en les poques setmanes restants.

Ja tenien la primera part, per saber on érem, ara havíem d’informar com som, quina estatura tenim. Havien trobat la manera de mostrar on era la Terra, però van creure útil incloure un mitjà per calcular el temps i les dimensions. Necessitaven trobar una unitat universal. I la química bàsica de l'Univers els va donar la solució. Van posar l'àtom d'hidrogen, el component més abundant i més bàsic de l’univers, en els seus dos estats d'energia més baixos. L’esquema representa una inversió en la direcció del spin de l’electró en un àtom d’hidrogen. Aquesta transició provoca una ona de un radi de gairebé 21 cm.

Tal com explicava Frank Drake: "Quan un àtom d'hidrogen canvia d'un estat d'energia a l'altre, irradia una ona de ràdio amb una determinada longitud d'ona i amb una certa freqüència d'oscil·lació". Aquesta freqüència es va fer servir com a unitat de temps i la longitud d'ona, com una unitat de distancia, equivalent a 8 polzades (20,32 cm). Els astrònoms es van valer dels valors constants del canvi d'energia dels àtoms d'hidrogen per fixar aquestes mesures.

Hi ha també la representació de un home i una dona. La dona, si us hi fixeu, té una línia al costat del cap i una altra al costat dels peus; la distància entre elles és la seva alçada. I si us hi fixeu, a l'esquerra, entre les dues cotes, hi ha alguna cosa escrita. És un número binari que indica que la dona mesura 8 d'aquesta unitat fixada: 8 x 8 polzades = 64 polzades (1 “=2,54 cm, es a dir, 64”=162,56 cm), que de fet és l'altura mitjana de les dones del planeta. Com que a la placa també hi ha una representació de la sonda Pioneer, serveix per donar-li als destinataris del missatge una idea de la nostra mida. 

La següent tasca era mostrar com som, no solament quant mesurem, sinó quin aspecte tenim. Hauria d'haver estat la part fàcil, però va resultar ser molt més polèmica del que s’esperava. La persona encarregada de representar la forma humana per als habitants de l'espai exterior va ser l'esposa de Carl Sagan, Linda Salzman Sagan, que era una artista professional, havia estudiat a la prestigiosa Escola de Belles Arts del Museu de Boston, però en virtut d'haver-se casat amb un científic eminent, de sobte es va trobar amb la responsabilitat de representar tota la humanitat amb només dues figures.

En una entrevista a la BBC deia: "Vaig voler que cada figura tingués diferents trets racials. La dona té els ulls molt ametllats i el pèl llis; a l'home el vaig fer amb pèl rissat i nas aplanat, perquè fossin multiculturals". “I la roba?”, l’hi van preguntar, i Linda responia: "Com els anava a vestir? Amb vestits tribals? Amb roba d'alta costura? No, vaig decidir que se n'anessin nus", va dir l'artista.

A mesura que es va difondre la notícia de la placa, van sorgir preguntes sobre el fet que la figura femenina semblava submisa a l'home, amb ell mirant de front i dret, mentre que ella no. Per què se li havia donat a l'home l'honor de saludar l'Univers? El feminisme a penes començava a ser un gran tema de conversa però moltes dones van dir: “...perquè nosaltres no estem saludant al Univers, por què no tenim la ma aixecada?”. I la Linda, responia: "El problema es que si tots dos aixecant la mà, els extraterrestres es poden pensar que tots els habitants de la Terra van amb les mans aixecades”.

Però un altre gran entrebanc es va presentar a la qüestió, els representem amb genitals o sense? La bellesa del disseny del diagrama rau en la seva precisió matemàtica i científica. Però, per a la Linda, això presentava un problema: havia de decidir amb quants detalls anatòmics els representava. Tot i que la dècada dels 70 estava impregnat d'amor lliure i vida sense masses complicacions, el corrent dominant als EEUU encara era força “mojigata” quan es tractava de dibuixos de dones nues. La Linda deia: "Moltes de les estàtues que havia estat veient, no tenien genitals femenins molt específics ...no sabia què fer". I afegia "Faltaven pocs dies, crec que cinc, perquè ens deixessin posar la placa a la nau espacial, i Carl em va dir: “No facis res que ens pugui ficar en embolics amb la NASA o donar a qualsevol una excusa perquè no posin la placa a la nau espacial'". 

Finalment la Linda Sagan va decidir no dibuixar els genitals femenins. Però no va acabar la controvèrsia. L'escàndol va esclatar. El rellotge ja estava en compte regressiu, l'hora d'enlairar-se el Pioneer 10 s'acostava i la reacció pública a la placa anava cobrant impuls. S'havia convertit en notícia nacional, però no estava gens clara quina era l'opinió dels nord-americans. Uns hi estaven completament a favor, però d’altres, completament en contra. Els qui més van alçar la veu van ser els que pensaven que les figures nues eren una forma de pornografia. El mateix Frank Drake, comentava: "La NASA estava molt preocupada perquè alguns membres del Congrés eren molt conservadors i els ofenia que els diners dels contribuents s'utilitzessin per enviar obscenitats a l'espai".

I afegia: "Recordo que em van convidar a un programa de televisió nacional matutí al Canadà i quan vaig acabar d’ensenyar i de descriure la placa, vaig mirar al meu voltant i tots estaven horroritzats” vaig preguntar: “Que passa?”, i em van respondre “Ens acomiadaran a tots”, “És la primera vegada que es mostra un humà nu a la televisió canadenca! està prohibit!". 

Finalment i sense que cessés el debat, la sonda Pioneer 10, es va enlairar el 2 de març de 1972 des de Florida, amb la placa fermament adherida, i va començar el seu llarg viatge per l'espai. Ràpidament es va convertir en la primera nau espacial que creuava el cinturó d'asteroides.

El 4 de desembre de 1973, abans de l'esperat, va arribar a Júpiter i immediatament va enviar magnífiques fotos en color de la superfície del planeta, cada vegada es veia més gran. Després va continuar el seu camí cap a l'espai exterior. A l'estiu de 1983, la Placa de la Pioneer havia passat per les òrbites de Mart, Júpiter, Saturn, Urà, Neptú i Plutó. El 13 de juny, va arribar a l'última frontera, al extrem del nostre Sistema Solar i el va creuar. La sonda Pioneer 10 va enviar el seu últim missatge el 23 de gener de 2003, i mai més se'n ha sabut res mes. El que sabem es que es dirigeix cap a l’estrella Aldebaran, a la constel·lació de Taure, però trigarà més de dos milions d’anys a arribar-hi.

La seva companya, la Pioneer 11, es va llançar el 5 d’abril de 1973 i va ser la primera sonda a fer un sobrevol a Saturn. L’últim contacte amb la Pioneer 11 va ser l’últim dia de novembre de 1995. Actualment, es dirigeix cap a la constel·lació de l’Àguila, i arribarà a una de les seves estrelles en uns 4 milions d’anys. 

Fins ara no sabem si la Placa de la Pioneer ha estat vista per algun extraterrestres. Si és així, no ens han respost !!

La Voyager 1, passarà a 1,6 anys llum de distancia de l’estrella Gliese 445, actualment a la constel·lació de Camelopardalis on hi arribarà en uns 40.000 anys, per tant, ...trigarem força en saber si aquesta comunicació haurà tingut èxit.

La Voyager 2, en uns 40.000 anys, arribarà a uns 1,7 anys llum d’una estrella anomenada Ross 248, una petita estrella de la constel·lació d’Andròmeda.

Com va dir Carl Sagan, “la nau espacial es trobarà i el disc només es reproduirà si hi ha civilitzacions espacials avançades a l'espai interestel·lar, però el llançament d'aquesta “ampolla” a l’oceà' còsmic diu una cosa molt esperançadora sobre la vida en aquest planeta”. 

Missatge de la sonda Clipper

I fins aquí els principals missatges enviats cap a l’espai aprofitant el suport de sondes que es troben viatjant per l’espai interestel·lar, ...però, hi ha nous missatges en noves missions? La resposta es que, Sí.

Continuant amb la tradició històrica de la NASA d'enviar missatges inspiradors a l'espai, l'agència especial a tornat a enviar un missatge amb la nau Europa Clipper cap a Europa, la lluna glaçada de Júpiter.

Aquesta lluna mostra una sòlida evidència de posseir un oceà sota la seva escorça gelada, amb més del doble de la quantitat d’aigua que es troba a tots els oceans de la Terra.

Així que, el passat 14 d’octubre (avui fa 107 dies) es va llançar aquesta sonda, des de la plataforma 39A de Cap Cañaveral, amb un coet SpaceX Falcon Heavy.

L’Europa Clipper te previst arribar a Júpiter a l’abril de 2030, després d’un viatge de 2.900 milions de quilometres i entrarà en orbita al voltant de Júpiter i des de on farà 49 sobrevols propers a Europa.

Aquesta connexió amb la Terra s’honrarà amb una placa de metall triangular a bord de la nau, iniciativa de Douglas Vakoch, president de l’organització METI, especialitzada en la cerca de vida intel·ligent a l’univers.

En aquest placa hi figura l'anomenada equació de Drake, també hi ha gravat un poema manuscrit, de la poeta nord-americana Ada Limón, titulat “Elogi al misteri: un poema per a Europa”. Finalment, la placa inclou el retrat d’un dels fundadors de la ciència planetària, Ron Greeley, els esforços inicials del qual per desenvolupar una missió a la lluna Europa, ja fa més de dues dècades van establir les bases d’aquesta missió Europa Clipper.

També les freqüències d’emissió de l’hidrogen i hidroxil, entre les quals es troba el rang d’emissió més probable per a detectar, algun dia, un senyal d’una civilització.

I per últim incorpora un microxip de silicona amb més de 2,6 milions de noms de persones que van voler acompanyar aquesta missió. Aquest microxip està instal·lat al centre d'una il·lustració amb una ampolla enmig del sistema jovià, com una referència a la campanya Missatge en una Ampolla de la NASA, la qual va convidar el públic a enviar els seus noms a la nau espacial.

Figura 6. Placa de la missió Clipper

La placa, està feta de metall de tàntal i te una mida aproximada de 18 per 28 centímetres i 1 mil·límetres de gruix, posseeix elements gràfics en ambdós costats.

Ja hem explicat els símbols que incorpora a una cara, en l’altre es mostren els dissenys que varis lingüistes van recopilar enregistrant símbols de la paraula “aigua” en 103 llengües, provinents de famílies d'idiomes de diferents llocs del món, entre elles el català i l’euskera.

Els fitxers d'àudio van ser convertits en formes d'ona (representacions visuals d'ones de so) i van ser gravats amb làser a la placa. Les formes d'ona s'irradien des d'un símbol que representa el senyal per a “aigua” en la llengua de senyes nord-americana.

En l'esperit del Disc d'Or de la nau espacial Voyager, que transporta sons i imatges per transmetre la riquesa i diversitat de la vida a la Terra, el missatge estratificat d'Europa Clipper té com a objectiu despertar la imaginació i oferir una visió unificadora.

I com a epíleg, m’agradaria fer la següent reflexió en veu alta. Aquestes plaques i missatges enviats en sondes com les Pioneer, les Voyager i l’Europa Clipper són molt més que simples objectes de metall amb gravats. Són testimonis del nostre desig innat de comunicar-nos, d'explorar i de deixar una empremta en l'univers. Aquests missatges encapsulen la nostra curiositat, la nostra creativitat i la nostra esperança de trobar altres formes de vida intel·ligent.

Encara que la possibilitat que aquests missatges siguin trobats per una civilització extraterrestre és remota, ... és molt remota, el fet d'haver-los enviat ja és un èxit en si mateix. Ens recorda que som una espècie capaç de somiar en gran i d'unir-nos per aconseguir fites extraordinàries.

Així doncs, mentre continuem explorant els confins de l'espai, recordem que cada missatge enviat és una declaració d'amor a l'univers i una prova de la nostra determinació per comprendre el nostre lloc en ell. Potser algun dia, en un futur llunyà, aquests missatges seran trobats i respostos, i la humanitat haurà fet un pas més en el seu viatge per descobrir els misteris de l'univers.

Gràcies per la vostra atenció i per compartir aquest viatge amb mi !!

Col·loqui

Estic convençut que contactarem amb extraterrestres molt abans que qualsevol d’aquestes naus. Jo també, crec que contactarem d’aquí pocs milers i les naus potser les trobarà algú d’aquí milions d’anys.

Aquests missatges mostren la unitat de la gent de la Terra, i això és mentida perquè estem tots barallats. Es veritat, la humanitat fa pena, però si hi ha alguna cosa que funciona és la ciència. Pensa que tot i l’enemistat entre les grans potències, a nivell científic col·laboren.

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Enrique Solano, 5 de febrer de 2025

Per a mi és un plaer ser aquí aquesta tarda amb la història que té l'Agrupació Astronòmica de Sabadell. Us parlaré una mica del projecte en què he estat treballant els darrers anys. El títol diu 20 anys perquè quan vam començar a parlar d’aquesta xerrada va ser l’any passat, just quan es van complir aquestes dues dècades. Però ara ja anem camí de l'any 21.

He estructurat la xerrada en dos grans blocs. El primer bloc consisteix a explicar què és això dels observatoris virtuals. I el segon és: d'acord, això dels observatoris virtuals està molt bé, però per a mi, com a amateur, per què em serveix? Farem un recorregut per la història d´aquests 20 anys i veurem quines coses hem fet en col·laboració amb la comunitat amateur.

Començaré amb una pregunta per centrar una mica el tema. Algú sap de què va això de l’observatori virtual’ Alguna idea? Per als que no ho sàpiguen, una manera d'entendre-ho és fer una ullada a un article (figura 1) que resumeix la història dels observatoris virtuals a Europa fins a l'any 2015, quan es va publicar. S'hi fa una anàlisi dels primers 15 anys de l'observatori virtual a Europa.

Figura 1. Article sobre els Observatoris Virtuals

La paraula més important dels Observatoris Virtuals és "data", "dades". És clar que l'observatori virtual té a veure amb dades. Però, què són les dades en astrofísica? En general, les dades en astronomia poden ser imatges, espectres, sèries temporals (com variacions de la brillantor respecte al temps en corbes de llum) o variacions d'un altre paràmetre en el temps, com ara les corbes de velocitat radial. També podem tenir cubs de dades (figura 2), on, si fem un tall en una direcció determinada, obtenim una imatge a una determinada longitud d'ona d'un objecte; i si el tall es fa en una altra direcció, s'obté un espectre de cadascun d'aquests objectes.

Figura 2. Cub de dades astronòmiques

Quan parlo de dades, també em refereixo a taules o catàlegs, és a dir, compilacions de paràmetres relacionats amb un cert objecte: coordenades, mesures de brillantor, paràmetres físics, etcètera. A més, inclouen models i simulacions numèriques que ens permeten comparar la realitat amb prediccions teòriques. Tot això és el que anomenem dades en astronomia.

Ara bé, una vegada sabem què són les dades, què es fa amb elles? Sabem que es generen utilitzant telescopis a terra o satèl·lits a l'espai. Però un cop fetes les observacions, què passa amb aquestes dades? On s'emmagatzemen? Aquestes dades normalment acaben en un centre de dades o en un fitxer astronòmic. Això és un arxiu astronòmic? Sí i no. És un centre de dades, però si veiem una imatge antiga amb un arxivador i cintes magnètiques dels anys 70, 80 o fins i tot 90, ens adonarem que falta alguna cosa. Perquè sigui un centre de dades modern, necessitem una mica més: un ordinador. Si jo sóc el senyor de les ulleres a la imatge (figura 3), puc accedir a les dades, però si no hi sóc físicament, no ho puc fer. Necessito connexió a internet. A més, cal que la informació es preservi de manera segura a llarg termini.

Figura 3. Arxivador de cintes magnètiques de fa dècades

Un centre de dades modern en astronomia és una mica més avançat. És un rack amb un munt de discos d'alta capacitat connectats a una xarxa d'alta velocitat. Això permet que qualsevol persona, des de qualsevol part del món, pugui fer consultes i descobrir informació interessant.

Com es fa la cerca d'informació? Mitjançant un formulari. Tots estem acostumats a utilitzar formularis a internet per a tot tipus de coses. Aquest és un altre tipus de formulari, en què, en lloc de seleccionar una sessió de cinema o una pel·lícula, se'ns pregunta pel nom d'un objecte astronòmic, les seves coordenades, les dates d'observació o l'instrument amb què es va prendre la imatge.

En resum, un fitxer astronòmic modern és un sistema d'emmagatzematge accessible a través d'internet, que permet a qualsevol persona cercar informació mitjançant un formulari. Fins aquí tot bé.

Si haguéssiu de triar una sola idea clau perquè us quedi en sortir d'aquí, seria aquesta: un arxiu astronòmic és conceptualment el mateix que un telescopi. És un recurs, una infraestructura a què l'astrònom té accés per obtenir informació i generar coneixement. Jo puc obtenir les meves dades observant el cel o revisant observacions prèvies a fitxers. En aquest sentit, un fitxer és equivalent a un telescopi.

Ara bé, hi ha cap rang de longitud d'ona preferit de les observacions? N'hi ha algun de millor que un altre? No, no hi ha cap rang superior a un altre. Històricament, el visible ha estat el més accessible, però tots són importants. De fet, una de les característiques de l'astrofísica al segle XXI és que és multirang. Moltes vegades, per entendre el que passa en un objecte astronòmic, cal observar-ho en diferents rangs de l'espectre.

Per exemple, si tenim una variable lluminosa blava molt energètica, veurem que té una estrella central envoltada per un embolcall de gas i pols. Per entendre completament el fenomen, necessitem informació a l'òptic per estudiar l'estrella, a l'infraroig per analitzar l'embolcall de pols i en ràdio per detectar la radiació sincrotró generada pel material expulsat.

Així és com els astrònoms utilitzen tota la bateria de telescopis a terra i satèl·lits a l'espai per obtenir una visió completa. Si no ho fessin, estarien com els protagonistes de la faula de l'elefant i els cecs: cada persona toca una part de l'elefant i arriba a una conclusió diferent del que és. En astronomia passa el mateix: si només s'analitza un rang de l'espectre, la conclusió pot ser correcta per a aquest rang, però la visió global del fenomen podria ser errònia. Per tant, és fonamental poder accedir a dades en la quantitat més gran de rangs de l'espectre possible.

Ara bé, quantes dades hi ha? Moltes? Poques? N’hi ha moltes, moltíssimes. La gran revolució de les dades en astrofísica va tenir lloc als anys 90, quan es van començar a digitalitzar dades antigues, com les de plaques fotogràfiques, i van sorgir grans catàlegs com l'USNO. A més a més, l'aparició dels detectors CCD va revolucionar l'observació astronòmica. Això va permetre el desenvolupament de projectes de cartografiat del cel, com 2MASS, que va mapejar el cel en tres bandes de l'infraroig entre el 1997 i el 2001. A partir dels anys 90, el volum de dades va començar a créixer exponencialment.

Per fer-nos una idea de les magnituds, la missió Gaia, que molts coneixereu, ha estat una de les més importants en aquest camp. Tot i que la seva fase operativa s'ha acabat recentment, el projecte continua en marxa, amb nous alliberaments de dades. La seva darrera publicació, el Data Release 3, conté informació sobre 1.800 milions d'estrelles. Sembla molt, però en realitat només és l'1% dels objectes de la Via Làctia. Depèn de com ho mirem: un 1% pot semblar poc, però 1.800 milions és moltíssim.

Si avancem una mica cap al futur a curt termini, trobem l'ESST que s'està construint a Xile i que entrarà en operació els propers mesos. Aquest projecte representa un canvi significatiu, passant d'obtenir una imatge estàtica del cel a registrar-ne una pel·lícula, amb observacions contínues. Permetrà que cada objecte sigui observat de mitjana unes 800 vegades, creant una pel·lícula amb 800 fotogrames per objecte. La quantitat de dades generades és immensa, amb xifres estimades en 15 terabytes per nit. Per posar-ho en perspectiva, si una imatge d?alta resolució d?un telèfon mòbil ocupa 5 megabytes, el volum de dades generat cada nit equivaldria a 3 milions d?aquestes imatges. L'operació de l'ESST està prevista per durar entre 8 i 10 anys, fet que es tradueix en una acumulació massiva d'informació astronòmica.

Figura 4. L'ESST en números

Aquest volum de dades planteja reptes significatius en termes demmagatzematge, gestió i anàlisi. Per il·lustrar aquest problema, podem comparar-ho amb una situació quotidiana: si un grup petit d'amics fa un viatge i després volen compartir les fotos fetes en un lloc específic, la tasca és senzilla. Tot i això, si el grup és gran, la gestió de les imatges es torna més complicada, especialment si cada persona etiqueta les seves fotos de manera diferent. En astronomia, aquest problema es magnifica, amb centenars de serveis i fitxers proporcionant milions d'imatges, cosa que dificulta la identificació i l'accés a la informació rellevant.

A més del problema del descobriment de dades, sorgeix el desafiament de la seva integració. Diferents catàlegs poden anomenar la mateixa variable de maneres diferents, cosa que impedeix una identificació automàtica de la informació. La manca dʻestandardització crea un coll dʻampolla que obstaculitza lʻextracció de coneixement dʻaquestes dades massives. És fonamental desenvolupar sistemes que permetin descobrir, accedir i combinar dades de manera eficient per maximitzar l‟aprofitament d‟aquestes infraestructures costoses.

Per abordar aquests problemes, sorgeix el projecte de l'Observatori Virtual, una iniciativa internacional que va començar l'any 2000 amb reunions clau als Estats Units i Alemanya. A Europa, la primera reunió va tenir lloc el gener del 2002 a l'Observatori d'Estrasburg.

Des de llavors, la xarxa d'observatoris virtuals ha crescut fins a incloure al voltant de 22 iniciatives a diferents països, coordinades per l'Aliança Internacional d'Observatoris Virtuals. Espanya es va unir a aquesta aliança el 2004, i el seu observatori virtual ha treballat en la gestió i difusió de dades astronòmiques.

L'Observatori Virtual Espanyol és responsable de l'administració d'arxius importants, com els de l'Observatori de Calar Alt i el Gran Telescopi Canàries, que és el telescopi òptic-infraroig més gran del món. Aquests fitxers estan oberts tant a la comunitat científica com al públic en general. També gestionen dades de telescopis robòtics i altres observatoris, facilitant l'accés i la integració d'informació a través de plataformes digitals.

L'avenç en eines d'anàlisi ha estat clau per aprofitar aquestes dades. Mètodes tradicionals són insuficients per manejar volums tan grans d'informació, per la qual cosa s'han desenvolupat noves eines, com ara BOSA. Aquesta eina permet analitzar llistes de milers d'objectes astronòmics, obtenir-ne la fotometria i realitzar ajustaments de models per derivar paràmetres com a temperatura, lluminositat i edat. Tasques que abans feia hores de treball manual ara es poden executar en minuts per a desenes de milers d'objectes.

Juntament amb eines pròpies, l'Observatori Virtual Espanyol també integra programari desenvolupat per altres grups, com Aladdin , un atles cartogràfic del cel, i Topcat , una eina per al maneig de taules de dades. Aquestes innovacions han revolucionat la recerca astronòmica, permetent l‟anàlisi de milions d‟objectes i obrint noves possibilitats en l‟estudi de l‟univers.

L'impacte de l'Observatori Virtual Espanyol és evident en la producció científica. El seu grup és líder mundial en l'aplicació de tècniques d'observatori virtual i es manté per sobre d'altres equips en termes de publicacions a revistes d'alt impacte.

A més a més de la seva contribució científica, l'Observatori Virtual també ha desenvolupat iniciatives educatives i de divulgació. Durant 20 anys, ha generat materials formatius dissenyats per facilitar l'aprenentatge de conceptes astronòmics mitjançant l'ús de dades reals. Aquests materials inclouen tutorials sobre la construcció de diagrames Hertzsprung -Russell amb dades de Gaia, el càlcul de distàncies extragalàctiques i la identificació de supernoves en grans projectes com ZTF i LSST, la determinació de si un objecte és una supernova o un altre tipus de transient , o el càlcul de el moviment propi de les estrelles. Alguns estels, com l'estrella de Barnard, es desplacen amb gran rapidesa. Aquests casos pràctics són molt útils per a l'ensenyament i l'avaluació en astronomia. Al llarg dels anys, l'experiència ens ha demostrat el seu valor als cursos de formació.

L´estudi del moviment propi comença amb la definició de conceptes bàsics. No només la Terra es mou; els estels també tenen el seu propi desplaçament. Tot i que aquest moviment és subtil en escales de temps humanes, si s'observa en períodes de dècades, es pot detectar. Per analitzar aquest fenomen, utilitzem eines com l'observatori virtual Aladin , seguint un mètode estructurat pas a pas, semblant a una recepta de cuina, per estimar el moviment de l'estrella de Barnard.

Una altra activitat fonamental és la realització de tallers i escoles especialitzades. L'any 2009 vam començar a organitzar aquestes iniciatives per difondre l'ús de l'observatori virtual. Des de llavors, hem dut a terme 24 esdeveniments a nivell nacional i 10 a nivell europeu, a més d'algunes col·laboracions amb la comunitat iberoamericana. També hem desenvolupat tallers específics per a astrònoms amateurs.

La pandèmia ens va portar a transformar les nostres escoles presencials en esdeveniments en línia. Abans del 2020, organitzavem aquestes trobades a Madrid o a diferents centres de recerca, cosa que facilitava el contacte personal. Tot i això, la transició a un format virtual ens va permetre arribar a moltes més persones en diverses ubicacions.

El 2021 vam realitzar la primera escola per a amateurs, seguida per una segona el 2023. En aquests esdeveniments, es van abordar tutorials avançats sobre eines clau de l'observatori virtual, com Aladin , Topcat i Bossa, a més d'arxius de dades astronòmiques com Sasdaba. L'última edició va quedar gravada íntegrament i està disponible al canal de YouTube de la FAE, a més d'altres tutorials al canal del Centre d'Astrobiologia.

Els primers tutorials van ser desenvolupats en espanyol, mentre que els més recents, de contingut més avançat, són en anglès. Tot i això, s'han dissenyat per ser accessibles, evitant salts abruptes a l'explicació i assegurant un aprenentatge progressiu.

Una altra de les nostres iniciatives ha estat el desenvolupament de fitxers astronòmics en col·laboració amb la comunitat amateur. Tot i que aquesta línia de treball ha tingut alts i baixos a causa de limitacions de personal, continua sent una eina valuosa.

Durant les nostres converses amb astrònoms amateurs, vam identificar que l'adquisició i la reducció de dades estava força desenvolupada, amb tècniques ben establertes per al processament fotomètric i espectroscòpic. Tot i això, la gestió i l'emmagatzematge de dades presentaven dificultats. Molts guardaven les seves dades en discs durs personals sense opcions de suport o accés compartit, cosa que posava en risc la preservació de la informació. Per abordar aquest problema, vam crear un portal de dades per a astronomia amateur dins la nostra pàgina web, on s'han recopilat diverses iniciatives i col·laboracions.

Un exemple n'és l'arxiu desenvolupat juntament amb l'Agrupació Astronòmica de Cartagena, dissenyat per emmagatzemar dades del telescopi de l'Observatori del Cel Profund, on hi havia un grup interessat en l'observació d'asteroides. Aquesta plataforma permet cercar objectes per dates i altres paràmetres, mostrant els resultats en una taula amb coordenades, tipus dobjecte i altres característiques. A més, les dades es poden visualitzar a Aladin, cosa que facilita la comparació amb observacions realitzades per telescopis professionals o satèl·lits.

Un caltres cas pràctic del sistema és la detecció d'asteroides (figura 5). Comparant imatges recents amb cartografiats previs, com el Sloan Digital Sky Survey , és possible identificar objectes que no eren presents en registres anteriors. Aquest mètode permet descobrir asteroides, fer astrometria i enviar dades al Centre de Planetes Menors per millorar la precisió de les seves òrbites.

Figura 5. Detecció d'asteroides

Un altre projecte destacat en l'àmbit dels arxius és Sasdaba, liderat per Tòfol Tobal en col·laboració amb astrònoms del Garraf. El seu objectiu és cartografiar el cel mitjançant espectroscòpia d'estrelles brillants, amb grups d'observació a Espanya, Austràlia i Brasil, cobrint els dos hemisferis. Fins avui, s'han recopilat més de 8.500 espectres.

Per gestionar aquestes dades, vam desenvolupar un arxiu integrat a l'observatori virtual, que permet accedir a informació detallada sobre els objectes, com ara coordenades, magnitud, tipus espectral i data d'observació. Inicialment, les dades s'emmagatzemaven en format AVI, però des del 2019-2020 s'ha adoptat el format FITS, més adequat per a l'anàlisi astronòmica.

Aquest projecte també inclou una plataforma de formació mitjançant Google Classroom , on s'imparteixen tutorials sobre observació espectroscòpica, reducció de dades i interpretació d'espectres. L'espectroscopia és una eina fonamental en astronomia, ja que permet conèixer la composició química, la velocitat de rotació, el moviment radial (corrent al vermell) i altres paràmetres físics dels objectes celestes.

La nostra tasca a Sasdaba se centra en la gestió i distribució de les dades, assegurant-ne l'accessibilitat a la comunitat. Amb aquestes iniciatives, busquem facilitar la feina d'astrònoms aficionats i professionals, promovent l'accés obert i la col·laboració a l'estudi de l'univers.

L'última pota de les nostres col·laboracions en aquests vint anys amb la comunitat amateur és en projectes de ciència, coneguts com a PROAM, que són col·laboracions entre professionals i amateurs. Aquí mostraré tres daquests projectes.

El primer va començar el 2010-2011 amb la gent del Garraf, en un estudi sobre sistemes de moviment propi comú. El que feien era prendre una placa de Palomar dels anys cinquanta i comparar-la amb una altra dels anys noranta. Un interval de quaranta anys és més que suficient perquè els objectes amb moviment ràpid es desplacin de manera notable. Així, mitjançant inspecció visual i amb imatges a RGB, es podien identificar els objectes que havien canviat de posició.

Figura 6. Projecte d'estrelles dobles del grup Garraf

El 2010 vam organitzar una escola a la Universitat de Barcelona, on van participar investigadors del Garraf. Allí vam discutir el projecte i com millorar-lo. Ells volien conservar la inspecció visual sense que una màquina identifiqués els objectes, per això vam dissenyar un petit programa per fer més eficient el procés de càrrega d'imatges, catàlegs i identificació d'objectes. Amb aquest script, l’usuari només havia de fer un clic per obtenir la imatge comparativa.

El procediment consistia a carregar la primera imatge, després la segona, crear la imatge RGB, i després, mitjançant inspecció visual, identificar els sistemes de moviment propi comú. Com a resultat d'aquest treball, centrat a la zona equatorial (aproximadament 20 graus), es van identificar gairebé 3.400 parells d'estrelles, les quals es van incorporar al catàleg WDS (Washington Double Star Catalog ) sota el codi GWP. Va ser una feina molt interessant, i la nostra col·laboració va consistir a desenvolupar una eina per fer més ràpid i eficient tot el procés.

El segon exemple de col·laboració és un article que vam publicar l'octubre de 2023, en el que ens centràvem en el que anomenem “estrelles dobles oblidades” o neglected. Aquestes són estrelles que només tenen una observació al WDS, moltes registrades fa més d'un segle, fins i tot a finals del segle XIX.

Ens vam plantejar el dubte: realment aquestes observacions són correctes? Si només tenim registres del 1890, podem confiar que aquesta companya segueix aquí, a l'angle i posició que indica el WDS? Amb la missió Gaia, ara tenim accés a una precisió astromètrica molt més gran, així que decidim revisar totes aquestes estrelles neglected –gairebé 20.000– i verificar la seva informació amb les dades de Gaia. Per això, vam dissenyar un script que carregava l'objecte registrat al WDS juntament amb la seva distància i angle, permetent verificar si realment hi havia una segona component.

Ens vam trobar amb casos en què la informació era correcta, amb els objectes mostrant moviments propis similars, cosa que confirmava la seva associació. Tot i això, també vam detectar casos en què la segona estrella no existia o estava en una posició completament errònia.

Tota aquesta informació la vam enviar al WDS per actualitzar el catàleg i corregir dades incorrectes. A més, realitzàvem un estudi astrofísic amb l'eina BOSA, analitzant la distribució de temperatures de les estrelles primàries i secundàries. Vam trobar que els estels primaris tenen temperatures al voltant de 6.000-7.000 Kelvin, mentre que les secundàries ronden els 3.000 Kelvin.

En alguns casos, l'ajust d'espectre indicava la presència de binàries no resoltes: en lloc d'un sol estel, la llum provenia de dues estrelles properes amb temperatures lleugerament diferents. Gràcies a això, vam generar una llista de binàries no resoltes, el comportament de les quals quedava reflectit al diagrama HR.

Una altra observació interessant va ser la de parells compostos per una estrella calenta i una estrella freda. Les estrelles M són especialment rellevants per a la recerca d'exoplanetes, però la caracterització és difícil a causa de la complexitat dels seus espectres. No obstant això, si l'estrella M forma part d'un sistema amb una estrella G, podem inferir-ne l'edat i la metal·licitat a partir de la component G, cosa que en facilita l'estudi. Així, vam identificar 75 parells d'aquest tipus, descrits a l'article publicat.

El tercer projecte és liderat per Miriam Cortés, de l'Observatori Virtual Espanyol, actualment a la Universitat Complutense de Madrid. El seu objectiu és identificar binàries de curta separació al centre galàctic.

Aquest estudi parteix d'un article publicat el 2023 on identifiquem estrelles M fredes en el pla galàctic mitjançant el cartografiat VVV. Només en un petit requadre d'aquest estudi es van trobar gairebé 8.000 estrelles M no catalogades.

A més, amb l'eina BOSA detectem certs excessos al flux d'algunes estrelles. En analitzar aquests casos, trobem dues possibles situacions:

1. Excessos reals de flux a l'infraroig, que eren indicis genuïns de sistemes binaris.
2. Excessos espuris causats per la superposició d'objectes en imatges preses en diferents èpoques i amb diferents resolucions espacials.

Per solucionar-ho, realitzem un treball d'inspecció visual, netejant la llista de candidates a binàries fins a obtenir un conjunt fiable de parells.

Finalment, vull esmentar un projecte de ciència ciutadana que portem endavant des del 2011 per identificar asteroides propers a la Terra. Això cobra especial rellevància amb la notícia recent de l'asteroide 2024 RY, la trajectòria de la qual ha activat protocols de seguretat a causa d'una probabilitat de l'1,5% de col·lisió el 2032.

Aquest projecte és obert a tothom i no requereix coneixements dastrofísica, només bon ull. A través d'una aplicació, els participants poden identificar quin objecte en una imatge és el que es mou, registrar-ne les coordenades i passar controls de qualitat. Després, la informació s'envia al Centre de Planetes Menors, cosa que ajuda a refinar les òrbites d'aquests asteroides.

Figura 7. Projecte de ciència ciutadana per detectar asteroides

Al llarg dels anys, hem comptat amb més de 4.000-5.000 usuaris que han fet centenars de milers de mesuraments, contribuint a millorar el coneixement sobre aquests objectes.

Per acabar, vull recalcar que l'Observatori Virtual no és només una eina interessant, sinó que té aplicacions pràctiques reals. Hem fet un esforç per apropar-lo a la comunitat mitjançant material didàctic, organització d'escoles, creació i manteniment de bases de dades, col·laboracions PROAM i projectes de ciència ciutadana.

Col·loqui

Això últim em recorda molt a zoouniverse
Sí, la idea és la mateixa, però el nostre sistema va néixer molt més complex.

Com resoleu el control de qualitat de les dades?
L'Observatori Virtual no és el policia de les dades que diu quines són bones i quines dolentes. Ho oferim tot però la clau és caracteritzar les incerteses (els errors). D'aquesta manera cadascú agafa les dades amb els errors que li interessin.

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Itzíar Garate, 12 de febrer de 2025

Jo em dedico a investigar Venus, concretament la seva atmosfera. Formo part del grup de ciències planetàries de la Universitat del País Basc, on ens enfoquem a l'estudi de les atmosferes. Altres grups es dediquen a àrees com l'astrogeologia o l'astroquímica, però nosaltres ens assemblem més als meteoròlegs o climatòlegs, encara que en lloc d'estudiar la Terra, investiguem altres planetes del sistema solar amb atmosferes prou denses per generar un clima. Al llarg dels anys, m'he especialitzat en Venus, un planeta que ha estat en gran mesura ignorat, ja que en les darreres dècades ha rebut molt poques missions espacials.

Del 2007 al 2014, hi va haver una nau europea de l'Agència Espacial Europea en òrbita el·líptica al voltant de Venus, passant pels seus pols. Gran part de la meva investigació es basa en dades recopilades durant aquesta missió, especialment sobre els pols. Posteriorment, va arribar una nau espacial japonesa amb una òrbita equatorial que ha aportat, i continua aportant, una perspectiva diferent. Aquestes missions han passat de forma seqüencial, primer una i després l'altra, a diferència de Mart, on actualment hi ha nombroses missions simultànies investigant el planeta.

Vaig a parlar principalment de l'atmosfera de Venus. Primer faré una breu introducció sobre les longituds d'ona més utilitzades en la seva observació i la seva aplicació a la nostra investigació al grup de ciències planetàries. Explicaré detalladament què estudio jo específicament i en què estem treballant actualment. Si el temps ho permet, parlaré també de la futura missió europea EnVision, ja que, encara que Venus ha estat oblidat durant molt de temps, sembla estar recuperant interès. En la propera dècada, es llançaran una missió europea i una altra dels Estats Units per observar novament aquest planeta, cosa que obrirà noves oportunitats de recerca i estudi.

Com la resta dels planetes, Venus s'observa en diverses longituds d'ona, cadascuna amb característiques pròpies. Se'n pot estudiar el costat diürn mitjançant llum reflectida en diferents longituds d'ona. L'observació clàssica es fa amb ultraviolat, on Venus mostra imatges molt contrastades amb zones molt fosques i molt brillants. Això és degut a un compost desconegut que absorbeix fortament l’ultraviolada, generant aquests contrastos. No es coneix però se sospita que està relacionat amb el sofre. Aquesta llongitud d’ona permet observar la capa més alta de núvols del planeta.

Veiem la capa més alta de l’atmosfera, ja que Venus està completament cobert de núvols, sense dies assolellats a cap part de la seva superfície, i la seva capa ennuvolada té més de 30 quilòmetres d'extensió vertical. Es distingeix una capa superior i una altra inferior separades per una zona de boira. En ultraviolat i en visible, s'observa la capa superior, mentre que en l'infraroig proper es pot veure la base de la capa superior, uns 10 quilòmetres més avall.

A la banda nocturna de Venus, s'observen longituds d'ona infraroges relacionades amb la temperatura. Això és degut al seu gran albedo, que reflecteix gran part de la radiació solar. En certes longituds d'ona específiques, es poden observar fenòmens particulars, com l'airglow (una luminescència per reacció a l'oxigen) o el vòrtex polar, un fenomen que estudio en profunditat.

Figura 1. Venus vista en diverses longituds d'ona.

Al nostre grup, quan analitzem l'atmosfera i la seva circulació, la dividim en dues capes: la capa superior de núvols, observada en ultraviolat i visible, i la capa inferior, observada en infraroig. Això ens permet mesurar la velocitat del vent a diferents altituds i latituds per comprendre la circulació general i estudiar fenòmens particulars.

Des de fa dècades se sap que, al cim dels núvols, a uns 70 quilòmetres d'alçada, l'atmosfera de Venus es mou a gran velocitat, a 360 km d'alçada, fenomen conegut com a superrotació. Mentre que la superfície sòlida del planeta rota lentament (243 dies terrestres per volta), l'atmosfera a aquesta altura fa la volta al planeta en només quatre dies, movent-se 60 vegades més ràpid que la superfície. Això es va descobrir als anys setanta en observar una estructura en forma de “Y” en imatges ultraviolades.

Figura 2. Forma a I a l'alta atmosfera de Venus

A la capa inferior de núvols, observada en infraroig, s'han identificat estructures complexes com ara ones, filaments llargs i foscos, i vòrtex individuals similars als d'altres planetes com Júpiter. Alguns d'aquests fenòmens han estat observats gràcies a la col·laboració amb astrònoms amateurs, les imatges dels quals han permès monitoritzar en detall una estructura anomenada discontinuïtat als núvols baixos.

Figura 3. Núvols i ones peculiars en infraroig

Aquest fenomen es va descobrir amb imatges de la missió japonesa Akatsuki i sembla estar relacionat amb una ona generada a les capes baixes de l'atmosfera. S'observa en longituds d'ona properes a l'infraroig, però no en ultraviolat, cosa que indica que no arriba a la capa superior de núvols.

En imatges dels anys vuitanta de les sondes Mariner o Pionner-Venus es va poder observar aquesta discontinuïtat, però és gràcies a les observacions contínues d'astrònoms amateurs, que hem pogut estudiar aquesta discontinuïtat durant més de quatre anys, publicant diversos articles en col·laboració amb aficionats de tot el món, inclosos astrònoms espanyols. Hem vist que aquesta ona va més ràpida que la resta de núvols a aquesta alçada però més lenta que la superrotació del planeta.

Des de la meva tesi doctoral, m'he centrat a estudiar els vòrtex polars de Venus. La majoria dels planetes del sistema solar tenen vòrtex a les seves atmosferes, que són remolins observables als núvols o en la distribució de temperatures. A Venus, es van descobrir mitjançant imatges tèrmiques en infraroig i presenten estructures complexes i canviants, sense un patró predictible.

Figura 4. Vòrtex polar de Venus

Aquests vòrtex semblen estar connectats verticalment, encara que els vents i els centres de rotació no coincideixen en altura, cosa que suggereix una estructura flexible similar a un tub que es desplaça a diferents altituds sense trencar-ne la connexió. Aquesta configuració no s'ha observat en altres planetes i fa que el vòrtex polar de Venus sigui particularment peculiar.

Jo vaig estudiar algunes de les morfologies d'aquest vòrtex, i actualment, en col·laboració amb un estudiant de grau de la Universitat de Sevilla, estem fent servir algoritmes d'intel·ligència artificial per analitzar tota la base de dades de la missió Venus Express i estudiar el moviment del vòrtex polar. L'objectiu és determinar si segueix un patró predictible o si el seu comportament és caòtic. També analitzem el període de rotació de l'estructura sobre si mateixa.

A més d'estudiar els moviments i les estructures de l'atmosfera de Venus, investiguem les causes que generen aquests vents i la interacció amb la radiació solar i planetària. Això és clau per comprendre com es distribueix l'energia a l'atmosfera i quins processos la mantenen en moviment constant. Per això, per exemple, és molt important estudiar la interacció entre la radiació, és a dir, la llum, ja sigui la provinent del sol o l'emesa pel mateix planeta, i la interacció amb l'atmosfera.

L'energia que arriba a qualsevol atmosfera des del sol, o des de la seva estrella, en trobar-se amb partícules i gasos a l'atmosfera, es pot reflectir o absorbir. L'absorció depèn del tipus de gas i de les partícules que composen els núvols. Per exemple, a Venus, els núvols estan compostos d'àcid sulfúric, la qual cosa influeix en com varia la radiació i la petjada que deixa a l'energia que finalment arriba als nostres instruments de detecció.

La radiació que arriba a la superfície escalfa el terreny, que alhora emet radiació. A causa de la temperatura, qualsevol cos emet radiació infraroja, i aquesta emissió pot ser absorbida pels gasos o interactuar amb les partícules dels núvols. El que finalment nosaltres detectem és el resultat de múltiples interaccions.

En estudiar aquestes interaccions i utilitzant estudis previs sobre les temperatures esperades a cada capa de l'atmosfera —el que anomenem perfil tèrmic—, podem simular la radiació que hauríem de rebre de Venus en diferents longituds d'ona. Després, comparem aquesta simulació amb els mesuraments reals.

Si s'assumeix, per exemple, que hi ha dues capes de núvols compostes en un 75% d'àcid sulfúric a certes alçades i temperatures, es pot calcular quanta energia s'hauria de rebre en una longitud d'ona específica. En comparar aquest càlcul amb les dades reals obtingudes per una nau espacial, es poden ajustar les suposicions sobre l'alçada i la composició dels núvols fins que l'espectre simulat coincideixi amb el mesurat.

Aquestes tècniques són complexes i no sempre tenen una solució única, ja que diferents combinacions d’alçada i temperatura dels núvols poden produir la mateixa radiació. Aquestes situacions anomenades solucions degenerades ens apropen a comprendre el perfil tèrmic i la composició real de l'atmosfera.

A la meva tesi, vaig estudiar com varia la temperatura en certs rangs d'alçada a la zona polar de Venus. Es va observar que, en una regió específica, coneguda com el "collar fred", la temperatura disminueix a menor altura, la qual cosa és una característica peculiar de Venus. Aquest collaret fred envolta el vòrtex polar, una estructura present tant al pol sud com al pol nord del planeta.

Figura 5. Perfil de temperatures de l'atmosfera de Venus

Aquest fenomen ha estat identificat en mapes de temperatura i és una estructura ben establerta a l'atmosfera de Venus, tot i que encara se'n desconeix l'origen. Part de la meva investigació a París va consistir a reproduir numèricament aquests fenòmens per entendre millor quan apareixen i com varien en ajustar diferents paràmetres.

A més dels perfils tèrmics, també vam obtenir mapes de temperatura a diferents alçades. A altituds més baixes, al voltant dels 60 quilòmetres, es reprodueixen millor les imatges infraroges. Tot i això, als 70-80 quilòmetres, encara que persisteixen zones més càlides, es perd l'empremta tèrmica del vòrtex, cosa que suggereix que aquest s'estén fins gairebé els 80 quilòmetres d'altura. Us recordo que el més avall que l’hem pogut veure són 40 km d'alçada, potser arriba més enlla. I a més canvia de forma cada dia, cosa que vol dir que és una brutalitat d'energia involucrada.

També investiguem la relació entre el vòrtex i l'alçada dels núvols. Es va observar que les zones més calentes a les imatges infraroges corresponen a àrees on els núvols estan a menor altura, cosa que suggereix que el vòrtex és una estructura enfonsada que podria estar transportant partícules cap avall a l'atmosfera.

Actualment, un estudiant de doctorat està millorant aquesta metodologia utilitzant mètodes bayesians i considerant més paràmetres i tipus de partícules. S'espera que això permeti investigar si la mida de les partícules varia a prop del pol o al llarg del temps, ja que alguns estudis suggereixen que les partícules són més grans a les regions polars.

Pel que fa a la dinàmica atmosfèrica de Venus, s'ha observat que la seva atmosfera rota 60 vegades més ràpid que el planeta mateix, un fenomen conegut com a superrotació. Aquest moviment ha estat confirmat tant per imatges satel·litals com per les sondes Pioneer-Venus, que van mesurar velocitats de vent de fins a 360 km/ha uns 60 quilòmetres d'alçada. En total van ser 5 sondes que van baixar a l'atmosfera de Venus i van mesurar in situ aquestes velocitats.

Figura 6. Mesures de la velocitat del vent obtingudes per les Pionner-Venus

A partir del 2035, la missió Da Vinci de la NASA proporcionarà nous mesuraments in situ a l'atmosfera de Venus, cosa que permetrà verificar si aquesta circulació atmosfèrica es manté constant.

En termes de circulació meridional, encara que la majoria dels vents a Venus són paral·lels a l'equador, algunes observacions al cim dels núvols suggereixen un flux cap als pols. Aquest moviment cap als pols podria estar relacionat amb una cèl·lula de Hadley, un patró de circulació atmosfèrica també present a la Terra. No obstant això, a Venus, aquesta cèl·lula de Hadley podria estendre's fins al collaret fred, en lloc de fins al vòrtex polar. Això és perquè en aquesta regió s'observen canvis de temperatura, descens en l'alçada dels núvols i un augment en la mida de les partícules, cosa que suggereix la presència de corrents descendents.

Figura 7. Cèl·lules de Bradley a Venus

Tot i això, no s'ha observat evidència d'una circulació de retorn cap a l'equador a les capes inferiors de núvols, cosa que deixa oberta la pregunta sobre l'estructura completa d'aquesta cèl·lula de Hadley. Això podria ser degut a la manca de precisió en els mesuraments actuals, o a la necessitat d'observacions més detallades.

Finalment, tots els estudis coincideixen que el descens brusc dels núvols comença a partir dels 45 quilòmetres d'alçada, justament a la latitud on hi ha el collar fred. Aquesta observació és clau per entendre la dinàmica atmosfèrica de Venus i la complexa interacció amb la radiació solar.

Us ensenyo un mapa de temperatures (figura 8) on les zones més fredes formen un "collar fred" que envolta les latituds més altes, properes als 90 graus. Actualment, estic treballant amb una altra estudiant de màster en un projecte que busca mesurar imatges en el temps per minimitzar l'error associat als nostres mesuraments. Volem verificar si així podem detectar la branca de tornada de la possible cèl·lula de Hadley. Si ho aconseguim, podríem determinar a quina latitud comença, si està relacionada amb el collar fred, el vòrtex o altres estructures.

Figura 8. Mapa de temperatures

Us mostro un exemple on cada fotograma està separat per una hora. Podríem mesurar el vent usant dos fotogrames consecutius, encara que l'error seria més gran. Tot i això, en seguir les estructures que romanen al llarg del vídeo, encara que no totes ho fan, i comparar el primer fotograma amb l'últim, que estan separats per cinc o sis hores, l'error seria menor. Disposem d'aquest tipus d'imatges tant de la missió Venus Express com de la missió Akatsuki, cosa que ens permet analitzar dades des del 2007 fins a l'actualitat, encara que amb diferents resolucions i alçades de sondeig.

Per acabar amb la part científica de la meva investigació i la del grup, vull destacar que no només treballem amb dades de telescopis o naus espacials, sinó que també intentem simular numèricament l'atmosfera utilitzant models computacionals. Aquest enfocament va formar part del meu treball a París. Per fer-ho, cal introduir al model les lleis físiques de la circulació atmosfèrica, la mecànica de fluids i la termodinàmica. A més, cal especificar les temperatures a diferents alçades i com creiem que es propaga l'energia solar. Amb aquesta informació, el model genera simulacions com ara el camp de temperatura que es mostra aquí, que cobreix des de l'equador fins als 90 graus de latitud.

Inicialment, el model presentava un gradient suau en altura, però en incorporar la variabilitat a l'alçada dels núvols (representada per una línia discontínua), va aparèixer una zona més freda que coincideix amb el collar fred observat a la realitat. Aquest resultat suggereix que l'alçada dels núvols podria jugar un paper clau en la formació d'aquest collaret fred. No obstant això, també van sorgir discrepàncies, com una regió càlida a les altures superiors que no s'observa en la realitat, la qual cosa indica possibles fallades en el model que s'han de corregir.

Al nostre grup a Bilbao no comptem amb simulacions numèriques tan avançades per a Venus, per la qual cosa no aprofundiré més en aquest tema.

Pel que fa al futur, cal esmentar que Venus torna a ser un focus d'interès científic. L'Agència Espacial Europea ha programat la missió EnVision, que es llançarà entre el 2031 i el 2033. Encara que la missió se centrarà principalment a estudiar la superfície de Venus, al nostre grup planegem aprofitar les seves imatges per analitzar els núvols.

EnVision tindrà una òrbita molt semblant a la de Venus Express, però completarà una volta en 90 minuts, oferint una alta resolució espacial però un camp de visió més limitat. Per obtenir una visió global del planeta i contextualitzar les observacions d´EnVision, recorrerem a telescopis terrestres, tant professionals com d´astrònoms aficionats. De fet, els astrònoms amateurs estan aconseguint resultats excel·lents, especialment en longituds d'ona ultraviolada i al voltant d'una micra, cosa que permet observar tant els núvols com la superfície de Venus.

L´equip d´EnVision està interessat a col·laborar amb aficionats per obtenir imatges de context que complementin les observacions d´alta resolució de la missió. Volem crear una xarxa d'observadors, tant professionals com amateurs, per proporcionar un context ampli de les estructures atmosfèriques que s'observin amb EnVision, com a vòrtex i ones. Tot i que no tinc experiència en instrumentació o tècniques d’observació, estic disposada a aprendre i compartir informació rellevant.

En resum, convidem qualsevol interessat en l'astronomia planetària a unir-se a aquesta xarxa d'observació, ja siguin experts o principiants. Volem que sigui una col·laboració fructífera i eficient. Moltes gràcies.

Col·loqui

Has dit que hi ha una capa superior i una altra inferior de núvols, separada per una mica de boira, oi?
Bé, si hi ha una mica de boira o molta no ho sé, però hi ha boira. Els núvols es formen per condensació tant a terra com a Venus i per això depèn de la quantitat de partícules que puguin condensar, és a dir, abundància de partícules i les condicions que tens de temperatura, pressió, etcètera. A Venus, una de les coses que van mesurar les ones, a més de la velocitat del vent mentre queien, és aquesta abundància de partícules.

S'ha observat si aquestes velocitats del vent es donen igual a la cara diürna i a la cara nocturna?
La cara diürna i la nocturna s'observen a diferents alçades. Aleshores, a la diürna és on obtenim aquesta superrotació de 70 quilòmetres per hora. A ultraviolada, diürna, es veuen aquestes línies blaves que són els 360 quilòmetres per hora. Quan marxem a la nocturna, que ja hem d'usar longituds d'ona infraroges, ja estem veient una altra alçada. I a aquesta altura els vents són més baixos, més lents.

Hi ha alguna diferència entre els vòrtexs o els collars freds entre els dos pols nord i sud?
M'agradaria saber-ho, però no tinc resposta. El primer que es va detectar va ser el del sud amb una imatge d'una nau que passava per Venus. La del nord es va poder observar amb la Pioneer Venus durant un temps, però la que s'ha observat més és la del sud, perquè la nau Venus Express passava més lluny del pol sud i tenia un camp de visió que permetia observar tot el vòrtex de tota la regió polar.

Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Santa Martínez i Sébastien Besse, 19 de febrer de 2025

La nostra missió preferida és BepiColombo. He entès que alguns ja heu sentit i llegit sobre aquesta missió. L'objectiu que tenim avui és realment enganxar-vos a aquesta missió i que vulgueu saber-ne més, que vulgueu entendre-la més, que vulgueu seguir-nos i descobrir els resultats científics que aquesta missió oferirà a la comunitat científica. A veure si ho aconseguim.

Nosaltres treballem per a l'Agència Espacial Europea. Entenc que molts de vosaltres ja coneixeu el que és, però volia dedicar unes paraules perquè la conegueu una mica millor. És una organització intergovernamental. En total, són vint-i-tres estats membres els que en formen part. També hi ha estats que tenen acords de cooperació i són estats associats. Tenim un pressupost anual d'uns set mil set-cents milions d'euros. Perquè us feu una idea, això és més o menys dotze euros per cada ciutadà europeu a l'any. Així que no és tant, és el mateix que el que cadascun de nosaltres pot dedicar a anar al cinema una vegada a l'any. Això és el que costa invertir en totes les activitats que es fan per part de l'Agència Espacial Europea.

L'agència ocupa en total unes dues mil cinc-centes persones directament, però en realitat, als centres de l'Agència Espacial hi ha al voltant de sis mil persones treballant. Els centres estan distribuïts per tot Europa. En el nostre cas en concret, som a Madrid, però tenim centres a diversos països d'Europa, i les oficines centrals són a París.

La tasca fonamental de l’Agència Espacial Europea és definir, desenvolupar i executar el programa espacial d’Europa. Aquest programa espacial és molt ampli, toca dominis molt diferents dins del sector espacial, que poden anar des de l'observació de la Terra fins a la investigació científica, passant per projectes d'exploració espacial, incloent missions robòtiques i missions tripulades en què els propis humans exploren i investiguen. També treballem en serveis i aplicacions de telecomunicacions i navegació. Fins i tot en l'accés a l'espai, desenvolupant llançadors, coets i tota mena de tecnologia que ens permeti enviar els nostres satèl·lits a l'espai per continuar la investigació.

A l'ESA tenim dos programes fonamentals: el programa obligatori, al qual tots els estats membres de l'Agència Espacial han de contribuir, i després el programa opcional, on els països poden escollir a quines activitats volen contribuir i quines no els interessa.

El nostre programa, en el què nosaltres treballem, és el programa científic dins del directorat de ciència, i és un programa obligatori. És a dir, aquest programa de recerca científica és un programa essencial per a l'Agència Espacial.

El nostre centre de treball és molt especial. És a Madrid, però estem en un entorn natural, envoltats d'un parc natural (figura 1). Així que estem molt contents de treballar-hi. En diem el Centre Europeu d'Astronomia Espacial, però per a nosaltres és una mica el cor científic de l'ESA. És el centre que conté tots els centres d'operacions científiques de missions planetàries i de missions d'astronomia. És un luxe realment treballar-hi, envoltats de tota aquesta investigació científica.

Figura 1. Centre de l'ESA a Madrid

A més d'allotjar els centres d'operacions científiques, també compta amb l'Arxiu Científic on s'emmagatzemen totes les dades de les missions científiques de l'ESA. A nosaltres ens agrada anomenar-ho la Biblioteca de l'Univers. És una biblioteca a la qual tothom pot accedir per descarregar-se les dades i treballar-hi.

Treballem en molts tipus de missions espacials diferents, els observadors còsmics, com els anomenem. Són fonamentalment les missions d'astronomia, les que estudien l'univers a través de l'espectre electromagnètic. Aquestes missions s'enfoquen a diferents rangs de l'espectre electromagnètic.

Heu tingut recentment una presentació de Plato, d'Ana Eras, que ha vingut aquí a explicar-vos sobre aquesta missió per descobrir i caracteritzar sistemes extrasolars i exoplanetes associats a ells. Hi ha missions de gran impacte, com ara Gaia, que ha construït el catàleg d'estrelles més gran que tenim, amb més de dos mil milions d'estrelles, i que posseeix una precisió exquisida.

Figura 2. Els observadors còsmics

El nostre camp de treball fonamental són les missions planetàries, els exploradors del sistema solar. Qualsevol objecte del nostre sistema solar és objecte d’estudi d’aquestes missions, incloent el Sol, els estels i tots els planetes del nostre sistema solar.

Figura 3. Exploradors del sistema solar

Avui ens centrarem en un d'especial: Mercuri. Us parlarem de BepiColombo.

La missió es va llançar a l'octubre de 2018 des de la Guaiana Francesa, un port espacial de l'Agència Espacial Europea, molt utilitzat per als nostres llançaments. Va ser un llançament molt especial, ja que va passar de nit. Per a nosaltres, aquest moment marca el veritable inici de la missió. Tot i això, el seu desenvolupament, disseny i planificació han portat molts anys de treball previ.

Aquest projecte té una gran dimensió internacional amb la participació de nombrosos científics i enginyers. La missió és ambiciosa i tecnològicament complexa. Té dues particularitats: és una col·laboració internacional entre l'Agència Espacial Europea i l'Agència d'Exploració Aeroespacial Japonesa, coneguda com a JAXA.

Durant la fase de creuer, que va començar després del llançament, tots els mòduls viatgen acoblats formant un sol satèl·lit. No obstant això, quan arribin a Mercuri, previst per a finals de 2026, els mòduls es desacoblaran i cada orbitador es quedarà a la seva òrbita científica al voltant del planeta.

Figura 4. Els diferents mòduls de BepiColombo

Una altra particularitat és el mòdul de transferència, que ens acompanya fins a arribar a Mercuri. La seva funció és proporcionar la propulsió necessària per a completar el viatge.

El sistema de propulsió elèctrica solar és innovador, ja que mai abans no s'havia utilitzat per a una transferència interplanetària.

Perquè us feu una idea de les dimensions del satèl·lit, de punta a punta fa uns sis metres. Amb els panells solars desplegats, arriba als trenta metres.

Figura 5. Desplegament del satèl·lit

El pes total al llançament va ser de quatre tones, però la instrumentació científica només representa una petita part d'aquest pes.

BepiColombo enfrontarà un entorn extrem a Mercuri, amb temperatures que oscil·len entre menys de cent vuitanta a quatre-cents cinquanta graus centígrads. A més, la radiació solar és deu vegades més gran que a la Terra. Per suportar aquestes condicions, hem desenvolupat tecnologies avançades, com un innovador sistema de control tèrmic i un recobriment especial cosit a mà per aïllar el satèl·lit.

D'on ve el nom d'aquesta missió? És un nom força peculiar: BepiColombo. En realitat, és degut a un científic, matemàtic i físic italià anomenat Giuseppe Colombo. En italià, Giuseppe té una versió curta: Bepi, per la qual cosa se'l coneixia com Bepi Colombo. Ell va ser la persona que va dissenyar la trajectòria d'un satèl·lit perquè es mantingués en una òrbita ressonant amb el planeta Mercuri, realitzant sobrevols a prop d'altres planetes.

Figura 6. Giuseppe Colombo

Gràcies a aquests sobrevols, la missió Mariner 10, que va ser la primera a sobrevolar Mercuri, va tenir èxit. En honor a aquest científic, es va decidim anomenar així la nostra missió.

Ara parlem una mica sobre el nostre viatge cap a l'interior del sistema solar. Pot ser que aquesta gràfica (figura 7) sembli una mica complicada, però no ho és. Explicaré dues coses perquè s'entengui millor. Els punts que apareixen a la imatge representen les trobades i maniobres d'assistència gravitatòria que hem realitzat amb altres planetes: un a la Terra (després del llançament), dos a Venus i sis a Mercuri.

Figura 7. Apropament de BepiColombo als diferents planetes interiors

Tenim un sistema de propulsió elèctrica que ens permet frenar. És fonamental perquè, si enviéssim el satèl·lit en línia recta, la gravetat del Sol faria que ens passéssim de llarg. No podríem frenar prou per igualar la nostra velocitat relativa amb la de Mercuri al voltant del Sol i ser capturats a la seva òrbita. Per això utilitzem aquestes maniobres de sobrevol i el sistema de propulsió elèctrica per desaccelerar gradualment i adaptar la nostra trajectòria a la final, la científica, quan arribem al planeta.

A la gràfica, el que apareix en verd representa el que ja hem fet. Totes les maniobres d’assistència gravitatòria s’han completat, mentre que les línies en vermell indiquen l’ús del sistema de propulsió. Fins ara ho hem utilitzat poc, però a partir d'aquest punt ho farem servir pràcticament de manera contínua fins al 2026.

Pel que fa a la comunicació amb el satèl·lit, comptem amb un segment terrestre. Tenim un centre de control a Alemanya, que és l'encarregat de comunicar-se amb el satèl·lit, enviar senyals amb la programació científica i rebre les dades. A Madrid, hi ha el Centre d'Operacions Científiques, on es coordinen les observacions i les peticions dels diferents instruments a bord del satèl·lit, optimitzant els recursos i enviant el pla a Alemanya per transmetre'ls al satèl·lit.

A més, comptem amb una xarxa d'antenes per a l'enviament i la recepció de senyals. Atès que és una missió conjunta amb el Japó, treballem en estreta col·laboració amb el centre de control japonès i amb els equips d'instruments distribuïts a tot Europa.

L'arribada a Mercuri serà una de les fases més crítiques de la missió, i es farà en un parell d'anys, al setembre. Durant sis mesos, farem maniobres crucials i separarem els mòduls de la nau. Primer, al setembre, es desacoblarà el mòdul de transferència. A continuació, la resta del satèl·lit, encara assemblat, realitzarà la inserció en òrbita. Un cop en òrbita, se separarà primer l'orbitador japonès, que quedarà a la seva òrbita científica. Després, es desacoblarà l'escut solar, que protegia el satèl·lit japonès de la radiació solar durant el viatge. Això passarà aproximadament al desembre, coincidint amb el Nadal del 2026. Finalment, el satèl·lit europeu es quedarà a la seva òrbita, que és més àmplia.

Ara parlem més de Mercuri i menys de BepiColombo. Aquí tenim una imatge de Mercuri (figura 8). És un planeta gris i blanc, amb moltes similituds amb la Lluna. Això no obstant, si ho observem amb altres instruments, podem veure'l des d'una perspectiva diferent, amb colors que revelen informació sobre la seva composició. Això és el que vull compartir avui: com Mercuri és diferent de la Lluna i altres planetes.

Figura 8. Mercuri

Mercuri i la Lluna són tan semblants que, en algunes imatges, costa de distingir-los. Però, encara que siguin similars, també tenen grans diferències, i això és el que explorarem.

Fins ara, hem estudiat Mercuri amb dues missions: Primera la Mariner 10, i després la Messenger que va orbitar el planeta durant diversos anys i la missió del qual va finalitzar fa una dècada. Gràcies a Messenger, avui tenim el millor coneixement sobre Mercuri.

Mercuri és el planeta més proper al Sol i el més petit del sistema solar, potser per això ha estat tan poc explorat. Tot i això, és un món fascinant.

Mercuri és l'únic planeta, a més a més de la Terra, que té un camp magnètic. També té gel, la qual cosa és sorprenent pel seu entorn extrem. La Lluna també té gel, cosa que reforça les seves similituds.

Un altre aspecte que m'interessa molt són els volcans. Mercuri té volcans, encara que no són actius. No en necessita: la calor del planeta ja és suficient.

Per mi, Mercuri és clau per entendre el que passa fora del nostre sistema solar. Actualment, coneixem uns 7,500 exoplanetes, i la majoria estan molt a prop de les seves estrelles, igual que Mercuri respecte del Sol. Si comprenem millor Mercuri, podrem entendre millor aquests sistemes exoplanetaris.

Una altra teoria fascinant és que la formació de Mercuri podria haver estat similar a la de la Lluna. Es creu que un impacte massiu amb un proto-Mercuri podria haver-li donat les seves característiques úniques.

L'interior de Mercuri és especialment interessant. Té un nucli sòlid i un altre de líquid, una cosa molt similar a la Terra. Aquesta combinació és necessària per generar un camp magnètic. Així que, encara que Mercuri s'assembli a la Lluna a la superfície, el seu interior s'assembla més al de la Terra (figura 9).

Figura 9. L'interior de Mercuri

BepiColombo ens ajudarà a investigar més sobre el camp magnètic, l'exosfera i altres misteris de Mercuri. L'exosfera, que és una atmosfera extremadament tènue, està formada per molècules expulsades de la superfície a causa del vent solar i els impactes d'asteroides.

Un dels misteris més intrigants són les "hollows" (forats o depressions) a la superfície de Mercuri (figura 10). Són estructures geològiques petites, joves i brillants que no s'han vist a cap altre planeta del sistema solar. Es creu que podrien estar relacionades amb l'alliberament de gasos de la superfície degut a la calor del Sol, però necessitem més dades per confirmar-ho.

Figura 10. Hollow a Mercuri

Al pol nord i sud de Mercuri hi ha cràters que mai no reben llum solar i al seu interior s’hi ha detectat gel d'aigua. Aquest gel podria haver arribat mitjançant cometes o asteroides. BepiColombo, amb la seva òrbita polar, passarà cada tres hores sobre aquestes regions i farà observacions per confirmar la seva composició.

El camp magnètic de Mercuri és 100 vegades més feble que el de la Terra, però continua sent un laboratori ideal per entendre millor com funciona el camp magnètic terrestre, especialment en èpoques d'alta activitat solar. Per primera vegada, gràcies a BepiColombo, estudiarem el camp magnètic de Mercuri amb dues naus simultàniament: europea i japonesa. Això ens permetrà entendre millor la seva interacció amb el vent solar i la magnetosfera.

A Mercuri hi ha dos tipus diferents de volcans: efusius i explosius. En aquesta imatge podem veure els dos tipus a la mateixa foto (figura 11). A la dreta veiem un cràter antic, ple de magma de lava que ja s'ha solidificat, però es veu que la superfície és llisa i d'un color una mica diferent. Aquest és el tipus de volcà efusiu. I a l’esquerra hi ha un volcà explosiu. Es nota perque és més brillant al voltant. En aquest tipus de volcans, la pols s'acumula als costats.

Figura 11. Dos tipus diferents de vulcanisme a Mercuri: efusiu (dreta) i explosiu (esquerra)

Hi ha moltíssims volcans a Mercuri, cosa que és molt interessant. Una cosa que encara no sabem bé sobre els volcans, i volem estudiar-ho amb BepiColombo per entendre millor és l'edat d'aquests volcans. N'hi ha que són molt antics segurament, però també sembla que hi ha volcans que són molt joves. Joves, en aquest context, vol dir mil milions d'anys, no tan recents com ahir. Tot i això, els volcans de Mercuri van començar fa quatre mil milions d'anys, i encara no sabem exactament quan van cessar les erupcions.

Sabem que l'activitat volcànica va assolir el màxim just a l'inici de la història del planeta. Estem investigant fins quan va continuar, però no ho sabem amb certesa. Pel que fa als volcans explosius, en aquest cas no en sabem res. Alguns investigadors creuen que són molt antics, mentre que altres sostenen que són relativament joves. Necessitem més dades per entendre realment el que ha passat, i això éss el que farem amb Mercuri, perquè amb BepiColombo comptem amb més instruments científics per analitzar-ne la superfície en detall.

També vull parlar-vos una mica sobre els instruments que tenim a bord. És una missió composta per dos satèl·lits. Al mòdul europeu hi ha onze instruments, mentre que al mòdul japonès n'hi ha cinc. Aquests instruments han estat construïts a diferents països d'Europa, amb contribucions també d'Amèrica, Rússia i altres indrets. Entre els instruments tenim càmeres, espectròmetres, detectors de partícules i de pols, i un magnetòmetre.

Els instruments japonesos estan dissenyats per estudiar la magnetosfera i l'exosfera del planeta. Són molts instruments en total. Els dos satèl·lits tenen destinacions diferents, i per això en són dues. Com podeu veure, aquesta missió és una gran col·laboració internacional.

El mòdul europeu s'acostarà molt al planeta, arribant fins a uns 500 quilòmetres de la superfície al punt més proper i fins a 1,500 quilòmetres al punt més llunyà. El satèl·lit japonès, en canvi, orbitarà a més distància, ja que el seu objectiu principal és l'estudi de la magnetosfera i l'exosfera. En el cas del mòdul europeu, ens interessa observar directament la superfície de Mercuri, per la qual cosa ens cal apropar-nos més.

Figura 12. Òrbites del mòdul europeu i japonès

Els instruments estan distribuïts en diferents punts del satèl·lit. Una cosa que he esmentat de passada, al principi, és que tenim una configuració especial amb tres o quatre mòduls units durant la fase de creuer.

Durant el creuer els instruments no poden operar. No és possible prendre imatges ni fer anàlisis de Venus o de la Terra. No han pogut fer res en aquesta fase, cosa que és una pena. No obstant això, vam tenir sort perquè hi ha tres càmeres col·locades al mòdul de transferència, gràcies a les quals hem pogut prendre imatges gairebé diàriament per comprovar el funcionament dels mecanismes del satèl·lit.

A més, durant els sobrevols hem capturat imatges dels planetes. Tenim imatges de la Terra i dues de Venus. També hem realitzat tres sobrevols de Mercuri, fotografiant diferents regions del planeta.

En un dels sobrevols de l'any passat, al setembre, vam aconseguir acostar-nos com mai abans a un altre planeta: a 165 quilòmetres de Mercuri (figura 13). Va ser un acostament molt complex, però les imatges obtingudes són espectaculars i recorden molt les de la missió Messenger. Al desembre es va fer el cinquè sobrevol.

Figura 13. Màxim acostament a Mercuri

BepiColombo porta un instrument particularment rellevant, MERTIS, que és un espectròmetre que estudiarà la superfície de Mercuri en l'infraroig. Això no es pot fer des de la Terra a causa de l'atmosfera que impedeix l'observació en aquest rang. A més, missions anteriors com ara Mariner 10 o Messenger no comptaven amb un instrument d'aquest tipus. És la primera vegada que podrem veure Mercuri a l'infraroig.

Aquesta imatge és històrica (figura 14) i cal analitzar les dades detalladament. A la imatge s'aprecia un petit cràter l'emissió tèrmica del qual és diferent de la de la resta del planeta. Els científics estan estudiant aquestes dades perquè resulten molt noves i interessants.

Figura 14. Mercuri en infraroig

L'últim sobrevol, realitzat fa aproximadament un mes, va passar just sobre el pol nord de Mercuri. Com hem dit abans, als cràters d'aquesta regió el Sol mai no arriba directament, cosa que permet l'acumulació de gel. Amb aquest tipus de càmera no podem veure amb certesa si el gel és d’aigua o d’un altre material, ja que la seva funció principal és la captura d’imatges. Tot i això, BepiColombo realitzarà més estudis en el futur per investigar aquest aspecte.

Bé, espero que hagueu gaudit d'aquest recorregut científic per Mercuri i que us hagi resultat interessant conèixer els descobriments que podrem fer amb aquesta missió impressionant. Nosaltres parlem d'aquesta missió amb molta passió, com podeu veure, perquè hi hem dedicat molts anys i sabem l'enorme esforç que hi ha al darrere.

Us animem a seguir les notícies a xarxes socials i no dubteu a fer preguntes sobre la missió. Encara ens queden dos anys de propulsió elèctrica per continuar frenant fins assolir la velocitat, energia i moment necessaris per entrar en òrbita.

A partir del setembre del 2026 començarà un període crític de sis mesos amb maniobres de separació i inserció orbital, seguit del desacoblament dels mòduls. Finalment, a l'abril del 2027 començarà la fase científica de la missió.

La missió està planificada inicialment per a un any d'observació contínua, però la nostra intenció és estendre-la tant com ho permeti la tecnologia.

Col·loqui

Quan la missió finalitzi i els satèl·lits ja no siguin operatius, com es té previst eliminar-los? Quedaran orbitant Mercuri o què passarà amb ells?
En principi, el satèl·lit japonès, a causa de la degradació de la seva òrbita i la manca de capacitat per corregir-la, s'acabarà estavellant contra la superfície del planeta en uns anys. El satèl·lit europeu, en canvi, es podrà mantenir en òrbita fins a 50 anys, encara que eventualment la tecnologia deixarà de funcionar i la comunicació es perdrà. Finalment, també acabarà impactant contra Mercuri.

La cua de sodi que té Mercuri serà possible observar-la des del BepiColombo? Potser des del mòdul japonès?
És clar, sí, aquesta és la idea. Tots dos satèl·lits estan dissenyats per fer aquestes observacions. Al mòdul MPO, el mòdul europeu, hi ha quatre instruments dedicats a mesurar la cua de sodi, així com altres espècies químiques dins de l'exosfera de Mercuri. Els japonesos també compten amb un instrument especialitzat en aquest estudi, a més d'analitzar la pols present a l'exosfera. Aquestes dades es recopilaran en un model tridimensional.

Es generarà un mapa 3D de l'exosfera de Mercuri i els japonesos faran el mateix però amb un enfocament més extern. D'aquesta manera, obtindrem un model tridimensional detallat de la cua de sodi a Mercuri.

M'ha semblat sentir que la propulsió del satèl·lit es basa en l'acceleració d'ions d'un gas noble. Com s'ionitza aquest gas abans de propulsar-lo? S'ionitza al mateix satèl·lit o ja ve ionitzat de fàbrica?
No, el gas s'ionitza al satèl·lit mateix. Això s'aconsegueix mitjançant escalfament, cosa que permet la separació dels ions. L'acceleració es realitza mitjançant unes reixetes ubicades a la zona de sortida del propulsor. Aquestes reixetes, en aplicar un voltatge molt alt, acceleren els ions i generen la propulsió.