El sistema solar es un ambiente polvoriento, con billones de partículas de polvo cósmico que dejan los cometas y los asteroides que orbitan alrededor del Sol. Todo este polvo forma una nube relativamente densa a través de la cual viaja la Tierra, barriendo las partículas de polvo interplanetario de manera muy efectiva.
Además de proporcionar información sustancial sobre las atmósferas de otros planetas, estas partículas pueden afectar las comunicaciones por radio, el clima e incluso servir como fertilizante para el fitoplancton en los océanos. Estudiarlas puede ayudar a responder preguntas como "¿Hay o hubo vida extraterrestre?"y" ¿Cómo comenzó la vida en la Tierra? "y desbloquean soluciones prácticas inesperadas para viajes aéreos.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Leeds en Gran Bretaña dirigido por John Plane, profesor de química atmosférica, ha desarrollado un nuevo simulador experimental de ablación meteorológica MASI que puede ayudar a responder preguntas sobre el polvo cósmico y cómo impacta la Tierra y todoen él. Los investigadores describen su trabajo en esta semana Revisión de instrumentos científicos , de AIP Publishing.
Hasta ahora, el estudio de la evaporación de partículas de polvo cósmico en la atmósfera superior se ha basado en gran medida en cálculos teóricos. La evidencia proporcionada por el radar de campo y las observaciones ópticas de meteoritos es contradictoria en relación con la altura donde cada uno de los metales en ellas partículas se ablarán a medida que caen a través de la atmósfera. El modelo desarrollado en Leeds es el único modelo capaz de simular la evaporación de cada componente elemental importante silicio, hierro, magnesio, sodio, calcio de las partículas de polvo cósmico.Sobre una base experimental sólida y resolver la cuestión de cuándo cada metal se ablaciona, diseñaron el MASI, donde las partículas con una composición similar al polvo cósmico se calientan rápidamente para simular la entrada a la atmósfera mientras se monitorean simultáneamente los metales en evaporación.
"Solo los avances relativamente recientes en hardware y software informáticos nos han permitido abordar el tiempo preciso y los requisitos computacionales sustanciales necesarios para MASI", dijo David Bones, miembro del equipo de investigación de Leeds que trabaja en el proyecto ". Durante una entrada de partículas".simulación que dura unos 12 segundos, queremos tomar 6,000 mediciones mientras cambiamos rápidamente la temperatura del filamento para calentar la partícula con retroalimentación en tiempo real ".
El simulador de ablación meteorológica es el primer experimento de ablación capaz de simular perfiles detallados específicos de masa, velocidad y temperatura de ángulo de entrada al tiempo que rastrea simultáneamente los productos de ablación de fase gaseosa resultantes. Esto da como resultado rendimientos de entrada atmosférica elemental que consideran la distribución de masa y tamañode partículas de polvo interplanetario.
Entonces, ¿qué estamos aprendiendo de MASI?
Si bien las mediciones de ablación de sodio y hierro coincidieron razonablemente con el modelo, las mediciones de ablación de calcio no lo hicieron, lo que sugiere que necesitamos un modelo de ablación más sofisticado que pueda tener en cuenta factores como las partículas que se rompen en pedazos más pequeños en la atmósferay el hecho de que estas partículas no tienen una composición uniforme, sino que son agregados de diferentes tipos de minerales unidos.
Quizás sorprendentemente, comprender las partículas de polvo interplanetario y usar herramientas como el simulador de ablación meteorológica tiene un valor más allá de lo obvio. Además de proporcionar una mejor comprensión de la atmósfera superior y las capas de metal presentes allí, el simulador ofrece otra utilidad de aplicaciones industriales para comprender elformación de planetas.
"Un ejemplo de un área donde las partículas pequeñas pueden calentarse rápidamente son las turbinas a reacción", dijo Bones. "Al comprender mejor los procesos de fusión y ablación, podemos diseñar motores a reacción resistentes a las cenizas que podrían volar sin interrupción a través de una nube de cenizas similara la creada cuando el volcán Eyjafjallajökull entró en erupción en 2010. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :