Entrevista a Steve Miller

Steve Miller, un curioso de la química de los planetas

Cristina Junyent / 02-09-2002

Steve Miller es profesor adjunto en Comunicación Científica y Ciencias Planetarias en el University College (Londres). Tiene varias publicaciones académicas tanto en su vertiente de astrónomo profesional, como en la de estudioso de la comunicación científica; las últimas en colaboración con la profesora Jane Gregory, del Birkbeck College, Universidad de Londres: "Science in Public: Communication, Culture, and Credibility".


Profesor Miller, usted es un químico devenido astrónomo que estudia la composición química de los planetas...
Sí, mi objeto de estudio abarca el vasto componente de nubes de polvo que forman los planetas, y cómo su composición química se refleja en las atmósferas planetarias. No estoy interesado en los planetas en sí, sino, fundamentalmente, en los bloques bioquímicos que los componen: los primeros componentes del polvo de gas que los formó.
Si tomamos nuestra galaxia o nuestro universo como un todo, vemos que están formados mayoritariamente por hidrógeno molecular (H2); además de este elemento, la mayor parte de los elementos químicos del medio interestelar componen una química basada en el oxígeno, compuesta por otros átomos como el carbono, nitrógeno, fósforo... Son los mismos átomos que nos constituyen como criaturas orgánicas, pero en el espacio interestelar están en forma inorgánica.

¿Cómo se ha llegado a esta composición?
Galaxias y planetas están formados a partir de una nube gigante de gas; pero entre el gas y el polvo también se encuentran moléculas simples como hidrógeno molecular o hierro y moléculas relativamente complejas: cadenas largas de carbono, o incluso de sílice. Al formarse un sistema estelar y planetario (un sistema que gira sobre sí mismo), los elementos más pesados del polvo y el hielo se dirigen al centro de los planetas, mientras que los elementos más ligeros permanecen en la atmósfera.

Y, su trabajo, ¿en qué consiste?
En estudiar las formas químicas de hidrógeno en la atmósfera de Júpiter, el mayor planeta del Sistema Solar, que es más de un millar de veces superior a la Tierra en volumen pero sólo trescientas veces superior en masa. Este contraste se debe a que Júpiter está formado por una gran proporción de hidrógeno gas: un elemento muy ligero.
En la Tierra, la parte más externa de la atmósfera es una región eléctricamente neutra llamada magnetosfera, diferenciada de la ionosfera, que está cargada con gases ionizados. Ambas capas se entremezclan, pero las consideramos como dos regiones diferenciadas.
Así pues, la magnetosfera es la primera región del planeta que interacciona con el ambiente espacial; en cambio, los electrones, iones cargados eléctricamente y gases raros de la ionosfera no interaccionan directamente con el ambiente espacial, porque existe la magnetosfera entremedio.
Las dimensiones de la magnetosfera son enormes: se extiende unos 60.000 Km. en dirección al Sol y cientos de miles de Km. en las direcciones opuestas al Sol. Este enorme campo magnético da lugar a las propiedades magnéticas en nuestro espacio inmediato.
Desde la Tierra, a menudo podemos detectar y comprender lo que sucede en la magnetosfera según los cambios que tienen lugar en la ionosfera y la termosfera, regiones más próximas a nosotros y, por tanto, más asequibles a la investigación. Es muy importante saber qué sucede en la magnetosfera, porque en ella se hallan los satélites artificiales de comunicaciones. A veces, se producen tormentas eléctricas, u otras alteraciones, que pueden producir auroras (boreales o australes: luces difuminadas próximas a los polos) y si son muy fuertes pueden afectar a los satélites o estaciones eléctricas.
Júpiter también tiene un enorme campo magnético, la magnetosfera; y, en su caso, las interacciones con otros planetas y el espacio que lo rodea son especialmente violentas. Con telescopios potentes podemos detectar los efectos de columnas eléctricas que fluyen desde la magnetosfera hasta la superficie de Júpiter; movimientos que producen corrientes de un millón de amperios, voltajes muy altos, que, a su vez, provocan cambios importantes en la atmósfera de Júpiter: muchos iones en movimiento producen reacciones químicas en cadena.
Así, desde la Tierra, empleando tanto telescopios terrestres como en órbita, podemos observar y monitorizar las auroras de Júpiter. Entonces, podemos deducir qué sucede en el espacio alrededor de este planeta gigante. Además, a partir de esta información podemos deducir los efectos que se pueden haber iniciado con una violenta tormenta eléctrica en el Sol que ha atravesado el espacio del Sistema Solar hasta Júpiter. Una situación de este estilo se observó con la sonda espacial Galileo, que, desde poco antes de las navidades de 1995, orbita alrededor de Júpiter y toma medidas corrientes eléctricas y campos magnéticos de su magnetosfera que pueden afectar al propio planeta.

¿Y el caso de los planetas extrasolares?
En la actualidad, se está haciendo un esfuerzo notable para detectar numerosos planetas (probablemente centenares), que orbitan alrededor de estrellas como nuestro Sol; son los llamados planetas extrasolares que se encuentran entre 10 y 100 años luz de nosotros (una distancia relativamente cercana en términos astronómicos, si tenemos en cuenta las vastas extensiones de cientos y cientos de millones y millones de kilómetros del espacio).
Cada vez está más claro que muchas estrellas tienen planetas extrasolares a su alrededor; es decir, que creemos que los sistemas solares como el nuestro son muy comunes. Estos planetas extrasolares se han detectado de manera indirecta, fundamentalmente, por su efecto sobre la estrella solar: se detectan pequeños movimientos del sol por el efecto gravitatorio de los planetas girando a su alrededor. También se pueden detectar porque la luz de este sol se ve modulada o por el efecto Doppler si el planeta se acerca o se aleja de la estrella. Sin embargo, ambas son detecciones indirectas. Lo que en realidad nos gustaría poder hacer es obtener información directa de los planetas aplicando los conocimientos obtenidos a partir del estudio de planetas solares pero alejados, como Júpiter. Para conseguirlo, se estudia la manera de emplear a fondo los telescopios actuales y se ingenian nuevas máquinas espaciales que acarreen telescopios como el Hubble, que orbiten en el espacio para observar directamente estos planetas.


Existe un debate sobre si Plutón es o no un planeta, ¿qué hay de esta cuestión?

Plutón es el noveno planeta en el Sistema Solar y el más alejado del Sol, aunque su distancia cambia considerablemente. Esta aparente paradoja se explica porque la distancia mencionada es la considerada como media. Plutón sigue una órbita irregular, muy excéntrica. Esto implica que a veces está más cerca del Sol que Neptuno (alejado a su vez del Sol 40 veces más que la Tierra, considerada la unidad de distancia astronómica), y otras veces está mucho más alejado que la órbita de Neptuno. La órbita le hace único entre los planetas solares. En segundo lugar, Plutón no es muy grande (comparado con el resto de los planetas), y tiene una luna casi tan grande como él: Carón. Este fenómeno es también único entre los planetas.
Así pues; por una parte, la órbita de Plutón es mucho más parecida a las órbitas excéntricas de los objetos externos al Sistema Solar, que se encuentran en el exterior de la órbita de Neptuno (entre 50 y 100 unidades astronómicas del Sol). Por otra parte, estos cuerpos tampoco son de gran tamaño: desde pocos a cientos kilómetros de diámetro. Como la órbita de Plutón coincide con los objetos del cinturón de Kuiper- Edgerworth, podría considerarse que es un gran objeto de este cinturón de objetos pequeños si por un momento olvidamos que Plutón es un planeta.
Quizá pudiera darse que Plutón no fuera un planeta, sino "basura" espacial, material sólido que nunca llegara a formar un planeta y que fuera captado por la gravedad generada en el Sistema Solar en el cinturón de Kuiper-Edgeworth. En este cinturón los objetos tienen órbitas inestables, que se cruzan, es decir, que no se comportan como planetas con órbitas circulares, estables, seguras. De ahí viene la sugerencia de cambio en una clasificación difícil. Emocionalmente, muchas personas abrazan la idea de que Plutón es un planeta; racionalmente, muchas otras consideran que es uno de los objetos del cinturón de Kuiper-Edgeworth y no un planeta real.


Entonces, ¿es sólo una cuestión de etiqueta?

En realidad, se trata más que de la etiqueta que se le pone, porque la etiqueta refleja la historia del objeto celeste. Si es un objeto que se formó por agregación de otros pequeños objetos para formar un planeta, o es uno de los pequeños objetos que nunca tuvo la oportunidad de formar un planeta y que forma parte de este material de "basura" del Sistema Solar, la diferencia es importante. Entre otras cosas, porque en este cinturón es donde se originan muchos de los cometas que se acercan a nuestro Sol.


Se dice que el color del Universo es azulado-verdoso. ¿Es por observación directa?
Aguamarina, dicen en realidad. Y sí, se considera así por observación directa; bueno, ¡a través de lupas y espejos! Aunque, obviamente, obtenemos las señales de manera digital con procesos de computadoras. Si podemos decir que el color medio del Universo es aguamarina es porque si estudiamos el color medio de todas las estrellas y el resultado se acerca al color verde del espectro electromagnético. Estos datos enlazan con el argumento de que en el universo temprano las estrellas jóvenes eran muy brillantes y calientes, que se alejaban y brillaban en el espectro de onda corta: azul y violeta. Así, si nos pudiéramos acercar al espacio más arcaico, encontraríamos un color medio más azulado, más ultravioleta, de onda muy corta. Y si nos alejáramos en el tiempo hacia delante, la longitud de onda de la luz se haría cada vez más larga, más rojiza de media, las estrellas tendrían cada vez menos energía. Así es como la noción de color medio del Universo ofrece una noción del tiempo vivido por las estrellas.


En sus observaciones de Júpiter, ¿de qué color lo ve? ¿Como nos lo presentó Kubrik en 2001, una odisea espacial?

A través de un telescopio, Júpiter se ve de un color ligeramente amarillento-parduzco. En mayor detalle, se observan nubes de color cremoso y cinturones más oscuros rojizo-marronosos. Efectivamente, como Kubrik nos lo presentó o cómo nos muestra la sonda Galileo son los colores naturales de Júpiter. Ahora bien, el tipo de astronomía que yo estudio no refleja los colores del espectro electromagnético, sino del infrarrojo, la radiación que no vemos pero cuyo calor notamos.
La radiación infrarroja es muy importante para conocer la composición química de los planetas y de las estrellas; esta radiación tiene una especie de "firma" de las moléculas individuales que producen la emisión. La emisión en onda infrarroja de las partículas observables tiene una longitud de onda de alrededor de cuatro micras, diez veces más que la luz azul. Y cuando detectamos series de una longitud de onda particular, podemos decir "ajá! esta es la emisión característica del ozono". El ozono, un conjunto cargado eléctricamente de tres átomos de oxígeno unidos como en un triángulo, es una molécula clave que se forma en la ionosfera de Júpiter por la interacción de las partículas eléctricas que bombardean al planeta desde el exterior.
Así, estudiando la emisión de onda infrarroja, podemos deducir la composición química de Júpiter, y podemos medir las líneas, identificar los elementos y calcular la temperatura. Las líneas del espectro emitido son como huellas digitales; así pues, nuestro trabajo es como el de un detective, pero puede llegar algo más allá: establecemos a qué molécula pertenece cada emisión y a qué temperatura estaba cuando se emitió (cuando dejó una persona la huella dactilar).
Todo ello ayuda mucho porque estas líneas de emisión también nos dan idea de la cantidad de material, la temperatura, y la energía de la atmósfera de Júpiter (que está alrededor del centenar de millones de megavoltios). La energía procedente del espacio que alcanza a Júpiter en la parte más externa de su atmósfera es muy considerable.


Sus observaciones de Júpiter las realiza fundamentalmente en Mauna Kea, Hawai. ¿Por qué ir a Hawai?

Muchos creen que buscamos una excusa para disfrutar de sus playas, temperatura.... Pero la razón para ir a Hawai, Chile (en los Andes existe otra importante instalación astronómica) o Canarias, es que para realizar una observación astronómica de calidad hay que situarse a una altitud elevada, así no existe polución lumínica de las ciudades ni tampoco contaminación atmosférica. Además, en Mauna Kea (a 4.200 metros de altitud), la atmósfera es muy seca, algo absolutamente necesario si se quiere tener una observación de infrarrojos efectiva, puesto que la humedad en el aire oscurece la radiación infrarroja. Las fotografías de las cimas de Hawai muestran que alrededor de los pico de las montañas hay un cinturón de nubes, pero los telescopios están por encima: los cielos por encima de él están muy claros, a pesar de que Mauna Kea significa montaña nevada en lengua polinesia.


Profesor Miller, además de sus estudios sobre la atmósfera de Júpiter, usted ha dedicado una parte notable de su actividad profesional a la comunicación científica, a aumentar el conocimiento científico del público. ¿Por alguna razón histórica?

El interés por esta materia lo desarrollé porque después de estudiar la carrera, antes de trabajar en el University College London convertido en un astrónomo, trabajé de periodista y, por mi formación académica, estaba especialmente interesado en la comunicación científica.


En sus publicaciones la considera una actividad socialmente interesante. ¿Por qué cree que los políticos deben invertir en ella?

Que el público conozca la ciencia es importante por muchas razones. Por una parte, se puede afirmar que los descubrimientos científicos son un logro social del mundo occidental (o más generalizado) y el público quiere conocerlos. Se puede argumentar también que afecta a la vida cotidiana de los ciudadanos; conocer algo más de ciencia ayudar tanto en el ámbito doméstico como en el personal: dietas, medicinas... Se podría argumentar en contra que la astronomía está alejada de lo cotidiano, pero en realidad parece suscitar un gran interés entre el público.
Por otra parte, y en temas más sociales, desde distintos ámbitos y por distintas vías se llega a la conclusión de que los ciudadanos deben involucrarse en los debates sobre el uso social de los nuevos descubrimientos científicos, entre otras cosas porque les producen profundos cambios en su vida. Y para opinar se debe tener conocimiento. Actualmente los campos más interesantes para el debate social son los relacionados con las ciencias de la vida, la ingeniería genética; cómo normalizar la controversia sobre el tratamiento con células madre de embriones, por ejemplo. Los ciudadanos tienen derecho a participar en el debate, en el diálogo que esboza hacia dónde se dirige la sociedad. A fin de cuentas, se trata de tecnologías que ayudan a los ciudadanos pero que pueden ser potencialmente peligrosas en mayor o menor grado.
Por otra parte, los científicos obtienen fondos públicos para realizar sus investigaciones, por tanto, el público tiene el derecho de conocer y realizar escrutinio sobre lo que realizan; otra motivación para involucrarse en el conocimiento de lo que investigan los científicos.
Considero que esta área que en el Reino Unido llamamos Public Understanding of Science, (los alemanes incluyen las humanidades, las ciencias sociales además de las ciencias naturales, y los franceses utilizan la noción de culture scientifique) es interesante porque involucra la interacción cotidiana en el entorno social y ambiental.
Me veo a mí mismo formando parte de ambas comunidades, quizá la parte más científica está alejada de la social, pero los científicos no pueden determinar cuál es el trabajo que van a realizar sin que nadie pueda opinar sobre ello. La idea de que el público ha de estar alejado del trabajo que realizamos en las universidades o laboratorios tiene que cambiar. Mi impresión es que ya está cambiando, que el proceso de cambio comenzó hace veinte años, y es interesante ver la dinámica que ha seguido.
Estoy especialmente interesado en estudiar la manera de acercar la ciencia al público, en cambiar las actitudes frente a la ciencia, en incrementar la participación de los ciudadanos...

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El autor

Cristina Junyent es Doctora en Biología por la Universitat de Barcelona y directora de la Fundación Ciencia en Societat.

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