Imágenes obtenidas en misiones espaciales.... y la traducción del dato para el geólogo

Muchas veces me tope con alumnos interesados en trabajar en el mareo geomorfologico de la superficie de Marte, comienzan jugando y con muchas ganas pero pronto se ven rebalsados por la cantidad de datos de las misiones espaciales online, y sobre todo, por el formato de las mismas, algo a veces muy difícil de manipular.

Por todo esto el Servicio geológico de los Estados Unidos hace un tiempo desarrollo un software denominado ISIS de publico acceso y descarga que es específicamente dise;ado para manipular y tratar datos de imágenes espaciales obtenidas de las diferentes misiones de NASA y otras agencias internacionales. Este software nos permite preparar los cubos de datos para que esta información luego de procesada pueda ser trabajada por le geólogo con softwares SIG mas terrenales como ser QGIS por ejemplo.

Hace un tiempo atrás un grupo de investigación de la universidad de Berlin en su mayoría, trabajando arduamente lograron generar sistemas de referencias geográficos para los diferentes cuerpos celestes estudiados por las misiones espaciales en QGIS, esto es por ejemplo ENCELADUS 2000, MIMAS 2000, entre varias otras, lo cual nos hizo a todos los geólogos la vida mucho mas simple y por lo cual les estaremos eternamente agradecidos, siempre y cuando no encontremos algo que nos haga dudar, estas se encuentran bastante exactas.

Acá la pagina para la descarga del software ISIS: https://isis.astrogeology.usgs.gov/index.html

Los datos e imágenes pueden ser obtenidos de bases de datos de NASA directamente como ser PDS o  OPUS data entre muchas otras, o directamente de la ESA, en todas es posible buscar por misión.

y QGIS de www.qgis.org

Les dejo esto para todos aquellos que estén interesados en comenzar a jugar, como paso básico....

Que estudiamos en las superficies planetarias? Mapeo de imágenes espectrales con SIG...

La aplicación que softwares desarrollados pueden tener en las ciencias planetarias son infinitas, es así como un sistema información geográfico puede ser útil para mapear las zonas de actividad :tectónica: en le polo sur de la luna Enceladus de Saturno en escalas que varían entre los 50 mtrs, a los kms según las imágenes obtenidas por Cassini, así como también mapear la meteorización UV en superficies asteroidales a través de imágenes espectrales que pueden ser obtenidas en futuras misiones.

El análisis espectral que un SIG, y ArcGIS puede desarrollar durante el trabajo con imágenes es amplio y variado, otorgándonos información muy valiosa en el momento del estudio de superficies o calculo de pendientes en el caso de imágenes rasterizadas.

En un análisis tectónico permite destacar los componentes estructurales geológicos relacionados, así como el estudio de sus movimientos relativos y para el caso de la luna Enceladus, si existe algún tipo e variación composicional en la zona de las fracturas, producto de las constantes exhalaciones relacionadas a actividad crio-volcanica en el polo sur.

El estudio de los cráteres de impacto en superficies planetarias también puede desarrollarse con un sistema de información geográfico, no solo permite el conteo de los mismos, cálculos de volumen de áreas mapeadas, sino también realizar un análisis comparativo de ángulos de dirección de impacto, velocidad y fracturas asociadas a zonas de debilidad intra-corteza producto de estos impactos, aplicable a cualquier cuerpo planetario del sistema solar, mientras se obtengan imágenes de los mismos.

Para el caso particular de la superficie de Marte, imágenes obtenidas por el Mars Orbiter de NASA han permitido el análisis de los depósitos y su distribución a lo largo del planeta, estudio importantísimo al momento de elegir el próximo lugar de aterrizaje para estudios geoquímicos de las misiones espaciales. Así como reconstrucciones geográficas de la misma.

Imagen gentileza NASA/JPL, tipos de depósitos observados en la superficie de Marte.

Crater Aram Chaos, Marte, reconstrucción altimetrica de la superficie. Gentileza NASA/JPL.

Imagen de posibles sitios de aterrizaje para la misión MARS 2020 de NASA junto con la ubicación de los rovers de NASA actualmente trabajando en Marte. Gentileza NASA/JPL.

Una basta cantidad de información se encuentra disponible sobre el estudio de las imágenes obtenidas durante las misiones espaciales, la mayoría publicadas online para el que guste indagar un poco mas al respecto de como nuestro sistema solar y nuestros vecinos lucen, basta con googlear el nombre del objeto celeste del que se quiera conocer aun mas detalles ;-). 

Mercurio, un nuevo mapa y mucho que contar

NASA dio a conocer el primer modelo de elevación digital global (DEM por sus siglas en ingles) del planeta Mercurio, gracias a la información aportada por la sonda MESSENGER, revelando detalles sorprendentes sobre su topografía y aportando grandemente en el estudio y comprensión de la historia geológica del planeta.

Primer Mapa topografico de Mercurio

En estos últimos años la misión MESSENGER genero mas de 10 terabytes de información de Mercurio que incluyen cerca de 300.000 imágenes, millones de espectros y numerosos productos de mapas juntos con las herramientas interactivas que permiten al publico en general explorar esos datos.

El nuevo modelo topografico de la superficie de Mercurio surgio de las mediciones observadas por la herramienta MLA (por sus siglas en ingles) o Mercury Laser altimeter a bordo de la sonda MESSENGER.

Crateres en la superficie de Mercurio observados por MESSENGER. Creditos: NASA/JPL

Mapa DEM Topo-Geologico de la superficie de Mercurio. Creditos: USGS

Estos nuevos datos aportaron observaciones muy interesantes como que la elevación topográfica mas alta en la superficie llega hasta los 4.48 Km localizada hacia el sur del ecuador y la depresión mas profunda llega hasta los 5.38 km localizada en la cuenca Rachmaninoff que se sospecha fue generada durante un doble impacto y de la cual se sospecha que albergaría los depósitos volcánicos mas modernos en toda la superficie del planeta.

Hablamos de depósitos volcánicos? si ! porque algo que también descubrieron a partir del estudio de estas nuevas imágenes es que Mercurio es tectonicamente activo, al igual que el planeta tierra, presenta actividad volcánica en su superficie. 

Todos estos estudios fueron posibles gracias al nuevo software "Integrated Software for Imagers and Sprectrometers" creado por los astrogeologos del USGS de Estados Unidos a través de los datos que pueden obtenerse públicamente en el Planetary Data System de NASA a través del siguiente link

Planetary Data System

Para mas información pueden remitirse a 

Mercury USGS

Y despegó...

En un lanzamiento sin mayores problemas Osiris REX despegó con rumbo a Bennu, y dentro de algunos años tendremos la oportunidad de estudiar imágenes al detalle de composiciones de su superficie.

Estos serán datos de análisis espectrales en su mayoría, pero lo mas importante es que un geólogo con amplio desarrollo en GIS puede utilizar estos mapas composiciones para mapear la superficie, si si... mapearla. Prácticamente estos mapas composiciones serán obtenidos de puntos donde Osiris y sus instrumentos también estarán obteniendo imágenes reales de superficie, estas imágenes actualmente por ejemplo las de la misión espacial Cassini a Saturno... son estudiadas con softwares como QGIS.

QGIS es un software de información geográfico libre que puede encontrarse en este link: www.qgis.org, y el cual posee las proyecciones de las imágenes de misiones espaciales a vesta, enceladus, saturno, mimas, entre otros objetos del sistema solar, al ser toda esta información de libre acceso pues basta con descargar le software, ingresar a los servidores de las agencias espaciales online, y descargas las imágenes del objeto con el cual se desee trabajar.


Osiris rex aparte de tener imágenes va a generar espectros composiciones de la superficie, con lo cual a través de qgis puede asignárseles valores a puntos en la superficie de las imágenes que sean correlativos, y extenderlos de manera arial para identificar sus composiciones... brillante? pues si! será una de las misiones después de las de Marte y de Hayabusa a Itokawa que mas información nos arroje de un objeto  en el sistema solar.

Todos se preguntaran de que manera nos sirven estas composiciones en superficie? bueno serán objeto de estudios sus variaciones composiciones en realidad para determinar la historia geológica del objeto durante su formación, el grado de alteración por radiación ultravioleta, tan famosamente conocido como "space weathering", si existen evidencias geológicas de algún tipo de actividad en superficie o evidencias indirectas de algún tipo de actividad bajo superficie, entre varias.

Los geologos planetarios comenzamos de a poquito a conquistar el sistema solar... y extender la geologia con la ayuda de la tecnología SIG mucho mas allá de las fronteras de nuestro planeta....

En poco tiempo.... Seguimos haciendo historia

En cuestión de dias NASA estará enviando su primera misión "sample return" a un asteroide, OSIRIS-REX esta lista y ansiosa por despegar el proximo 8 de septiembre, y lo mas interesante es al cantidad de instrumentos que lleva consigo, lo que ellos denominan OCAMS que consiste en un sistema de tres cámaras que van a proveer imágenes de superficie a detalle, OLA nada mas que un altímetro laser, bueno no solo altímetro seguramente...., OTES un espectrómetro de masas termal que va a investigar abundancia de minerales y proveerá información de temperatura en superficie (con esto los geólogos se hacen un festín!), OVIRS que va a medir la luz en le infrarrojo y en el visible para identificación mineral y orgánica y REXIS (se llama como el perrito de una amiga!) que va a estudiar el espectro en los rayos-x para identificación química composicional y abundancias...


Eso si, porque todo va a ser sobre superficie.... y la muestra? bueno para eso existe un brazo robótico articulado TAGSAM va a tomar la muestra de superficie, guardarla luego en una cápsula (SRC) y enviada de nuevo a nuestro querido planeta tierra... y los bichitos (virus, bacterias) si los hubiese? bueno eso seria muy excitante pero con probabilidades rondando lo imposible.... simplemente porque la superficie de Bennu esta siendo bombardeada constantemente por rayos UV ultra intensos del sol... pobre Bennu no tiene atmósfera ni nada que lo proteja.. toda su superficie posee lo que llamamos un Space Weathering (meteorización espacial¡).

Es una misión demasiado buena para dejarla pasar y vamos a ser muchos los que estaremos a la expectativa de como marche y de la información que colecte...

NASA no se queda ahi... las siguientes misiones planeadas por nasa van a llevar mucho mas que un brazo robotico articulado, sino humanos.. si humanos... quieren poner un par de personas ahi estudiando al asteroide o incluso quieren trasladar el asteroide a un punto mas cercano para su estudio.... algo así como la luna?... Muchas ciencia ficción que después de algunos años dejara de ser ficción para ser realidad.. y los conspiradores de la inexistente visita a la luna? bueno ahora tendrán que conspirar con la inexistente :sample return: de JAXA hace algunos años en Itokawa, de NASA en esta misión, y de las muchas misiones a Marte, Venus, La Luna... y las que vendrán porque el hombre ha comenzado a colonizar lo que en un futuro no tan distante sera el resto de su casa¡

Desde cuando nos interesan los asteroides?

Por lo menos seguramente desde que descubrimos que esos agujeros inmensos con formas semicirculares fueron realizadas por impactos de asteroides sobre la superficie de nuestro planeta, y sino fue el caso, seguramente desde que vimos la capacidad destructiva que estos podían llegar a tener (dinosaurios, alguien se acuerda?), para muchos seguro cuando vieron la película armageddon, para los científicos? seguro que muchísimo antes de 1989, pero fue en 1989 cuando la primera sonda Galileo fue enviada en la búsqueda y estudio del sistema solar, nada menos que en Octubre, para festejar mi cumple numero 10, después de eso? si vinieron muchas mas, no solo de NASA, como lo resume esta imagen de abajo:

Que buscan? entenderlos! si!, en la mayoría de los casos buscan agua,muchos, otros como yo buscamos algo mas que agua, pero no dejamos de buscarles recursos y utilidades a estos grandes (o pequeños) rocosos que andan orbitando por ahi....

En 15 meses NASA esta enviando una nueva sonda, pero esta aparte de tener lo que ya todas tenían, viene con un mas incorporado, se llama OSIRIS-REx ya la mencionamos antes solo que no dimos muchos detalles, ahora les doy mas y toda la información al respecto la pueden encontrar en http://www.asteroidmission.org o en el blog del director del programa http://dslauretta.com. 

Como dijimos antes de OSIRIS-REx, no solamente va a alcanzar un asteroide, (Bennu en este caso) usar un espectrometro de masas y tomar datos en el lugar, sino que ademas va a tomar muestras de la superficie del mismo, y traerlas de vueltas al planeta tierra, para que los científicos podamos tener esos datos tan bonitos que siempre buscamos.... materiales, tipos de materiales, nuevos minerales????? agua???? que mas habra allí???? Como se origino nuestro sistema solar??? de donde vinimos?????

Básicamente el equipo de trabajo de la Universidad de Arizona que desarrollo el proyecto Osiris-REx postulo los siguientes objetivos: El retorno y análisis de muestras, CREAR MAPAS del asteroide, Documentar el sitio de muestreo, medir la desviación e la órbita causada por fuerzas no gravitacionales y comprar los datos obtenidos en el asteroide con los que ya tenemos de impactos en la tierra.

Y a todo esto... :
que tiene que ver un SIG en este estudio????

bueno, MUCHO!, son SIG básicamente los que se van a utilizar para formalizar el estudio de las imágenes remotas obtenidas de este bichito una vez que la sonda comience a tomarlas, van a ser SIG los que quizás procesen parte de estas imágenes, y en mi caso particular, va a ser un SIG el que voy a utilizar para el mapeo de la superficie... mapeo? si mapeo! de este y muchos bichitos como este...

Universo Dinamico, Mapas estaticos???

Cuando pensamos en mapas, a los geólogos lo primero que nos viene a la cabeza son bonitos mapas en el layout del arcmap o en papel, con su escala su norte y todos los colores de la geología... algunas secciones y CHARAN!, claro obvio nunca nadie pensó que esos mapas están ahi... quietitos... porque esas rocas llevan ahi millones de años, se movieron si.... centímetros por año con suerte (cordillera de los andes) o nada en millones de años¡ (basamento Brasilero¡) y un mapa no va a cambiar mucho en 50 100 o 1000 años... así que ahi están nuestros bonitos mapas Geológicos ESTATICOS... necesarios para trabajar en nuestro planeta tierra.... inmoviblemente imperceptibles en millones de años.... como este miren muy muy bonito representado abajo:

 

Pero cuando hablamos de geología planetaria, bueno acá viene un concepto completamente nuevo... y para los SIG también lo es¡ y bastante importante¡....

En el espacio exterior los tiempos se conjugan, los millones de años y el ahora están en constante movimiento, por lo tanto ningún objeto celeste va a estar estático ni inmóvil por mucho tiempo, sino que se encuentran en movimiento constante (hay vamos que no me voy a ir por las ramas hablando de las leyes de la física y el movimiento) pero basicamente ningún planeta esta quietito, ni ningún asteroide, estrella, cometa o ningún objeto celeste en el espacio exterior lo esta, se moverán mas rápido o mas lento, pero lo hacen y para saber donde van a estar en cualquier momento existen softwares que calcularon ya sus órbitas y pueden predecirlos... pero si volvemos a la geología planetaria y a la minería espacial... bueno nosotros los geólogos necesitamos basicamente MAPAS DE RECURSOS ESPACIALES.... y estos no pueden ser estáticos... esto es que basicamente el objeto que se mapee en el caso de ser un asteroide por ejemplo, va a estar en constante movimiento, y la idea es que se pueda generar algo así como un mapa DINAMICO de recursos naturales del espacio exterior....

A este se esta abocando un proyecto nuevo en el cual estoy trabajando... interesante si... la pregunta que muchos se deben hacer es para que generar toda esta información, y como? (eso queda para el proximo posteo¡) si no existe aun la tecnología para ir a buscar nada allá tan lejos... bueno en eso hay que agregarles que el MIT ya se encuentra trabajando en esta tecnología, que suena taaaaaaannnn interesante y futurista (oigan vamos que no tan lejos en el futuro¡, sino mas bien el futuro de nuestros hijos y nietos¡) como pueden ver en su articulo publicado en la pagina oficial:

http://web.mit.edu/12.000/www/m2016/finalwebsite/solutions/asteroids.html

donde predicen que alrededor del 2045 ya nos encontraríamos capaces de comenzar a buscar nuestros recursos naturales y explotarlos en el espacio exterior.....

ODISEA DEL ESPACIO??? y aun se queda corta¡