Tormentas distantes de polvo provocan furia en la luna más grande de Saturno

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Envuelto en una densa neblina dorada de hidrocarburos, la luna más grande de Saturno, Titán, es un misterioso mundo fascinante por derecho propio. Durante siglos, la velada y fría superficie de Titán se camufló por completo a través de esta nebulosa cubierta de nubes naranja-dorada que ocultaba su superficie helada de los curiosos ojos de los observadores curiosos de la Tierra. Sin embargo, este húmedo y húmedo mundo lunar finalmente se vio obligado a mostrar su misteriosa cara, escondida durante mucho tiempo detrás de su oscuro velo de niebla, cuando la Sonda Huygens de la Cassini Spacecraft aterrizó en su superficie en 2004, enviando imágenes reveladoras a los astrónomos de la Tierra. En septiembre de 2020, los astrónomos anunciaron que los nuevos datos obtenidos de Cassini muestran lo que parecen ser gigantescas tormentas de polvo, que se extienden por las regiones ecuatoriales de Titán. El descubrimiento, anunciado en la edición del 24 de septiembre de 2020 de la revista Nature Geoscience , hace de este extraño mundo lunar el tercer objeto conocido de nuestro Sistema Solar, además de la Tierra y Marte, donde se han observado feroces tormentas de polvo. Las observaciones ahora están arrojando nueva luz sobre el fascinante y dinámico entorno de Titán, que es la segunda luna más grande de nuestro Sistema Solar, después de Ganímedes de Júpiter.

La exitosa misión de exploración de Cassini al sistema Saturno ha terminado, pero los científicos planetarios se quedan con una cornucopia llena de información nueva e importante que Cassini / Huygens envió a la Tierra antes de que terminara su misión. Una misión colaborativa de la NASA / Agencia Espacial Europea / Agencia Espacial Italiana, la nave espacial robótica estaba formada por dos componentes. La primera fue la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea (ESA), que había sido nombrada en honor del matemático y astrónomo holandés Christiaan Huygens (1629-1695), quien descubrió Titán. La sonda Huygens también observó de cerca el encantador sistema de anillos de gasa de Saturno. El segundo componente, la Cassini Orbiter , diseñada por la NASA , recibió su nombre del astrónomo franco-italiano Giovanni Dominico Cassini (1625-1712), quien descubrió cuatro de las otras lunas fascinantes, numerosas y heladas de Saturno.

Después de un largo y peligroso viaje a través del espacio entre los planetas, la nave espacial Cassini / Huygens llegó a Saturno el 1 de julio de 2004. El 25 de diciembre de 2004, la sonda Huygens fue liberada a propósito de la Cassini Orbiter . Huygens entonces comenzó su descenso histórico a través de la densa capa de niebla dorada-naranja para al fin levantar el velo que esconde la cara oculta de Titán.

«Titán es una luna muy activa. Ya sabemos eso sobre su geología y su exótico ciclo de hidrocarburos. Ahora podemos agregar otra analogía con la Tierra y Marte: el ciclo de polvo activo, que el polvo orgánico se puede levantar de grandes campos de dunas alrededor del ecuador de Titán. «Dr. Sebastien Rodriguez explicó en un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA del 24 de septiembre de 2020 . El Dr. Rodríguez es astrónomo de la Universidad de París Diderot , Francia, y el autor principal del artículo. El JPL está en Pasadena, California.

Titán es ciertamente un exótico, fascinante y frígido bicho raro, que tiene un extraño parecido con la Tierra primordial antes de que la vida emergiera y evolucionara en nuestro planeta (prebiótico) . De hecho, Titán es la única luna en todo nuestro Sistema Solar con una atmósfera fundamental. También es el único mundo conocido, aparte de la Tierra, donde existen cuerpos estables de líquido de superficie.

Pero hay una diferencia importante. En nuestro propio planeta, los lagos y los mares fluyen con agua, mientras que los lagos y los mares de Titán se llenan principalmente de metano y etano, que se revuelven dentro de estos reservorios líquidos. En este ciclo nunca antes visto, las moléculas de hidrocarburos se evaporan y se condensan en nubes que envían una «lluvia de terror» exótica a esta extraña superficie del carbono del mundo lunar.

Al igual que nuestra propia Tierra, la atmósfera de Titán está compuesta principalmente de nitrógeno, pero con el ingrediente agregado de una pequeña cantidad de metano. Es el único otro mundo en nuestro Sistema Solar que en realidad se sabe que tiene un ciclo de líquidos que regresa a la superficie nuevamente, en el caso de Titán como grandes y perezosas gotas de lluvia de hidrocarburos. Las nubes de Titán vierten lluvias torrenciales de gasolina hasta la superficie de esta luna atormentada. Aunque los ingredientes son diferentes, este ciclo es similar al ciclo del agua de nuestro planeta. Muchos científicos planetarios proponen que Titán contiene un océano subsuperficial de agua líquida.

La cara detrás del velo

Titán es un poco más grande que Mercurio, el planeta principal más pequeño que habita nuestro Sistema Solar. De hecho, Titán habría sido clasificado como un gran planeta por derecho propio si orbitara nuestro Sol en lugar de Saturno. Las imágenes de la sonda Huygens Probe levantaron el velo de la faz de este lejano mundo lunar, revelando una superficie juvenil que es suave y confiable, sin cráteres de impacto. Huygens también descubrió que el clima de esta luna helada, saturada con hidrocarburos, incluye las fuertes lluvias de gasolina, así como los vientos que crecen y rugen. Se encontró que algunas de las características de la superficie de Titán eran inquietantemente similares a ciertas características de la superficie en la Tierra.

Titán orbita a Saturno una vez cada 15 días y 22 horas. Al igual que la Luna grande de la Tierra, además de muchas otras lunas en nuestro Sistema Solar, el período de rotación de Titán es exactamente el mismo que el período orbital. Esto significa que Titán solo muestra una cara a su planeta padre, mientras que la otra cara siempre está desviada.

La mayoría de las lunas de la familia de nuestro Sol rodean el cuarto de grandes planetas gaseosos ubicados en los límites externos de nuestro Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Los cuatro planetas interiores sólidos, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, están casi completamente sin luna. La Tierra es el único planeta interior que alberga una gran Luna, mientras que Marte luce solo un dúo patético de pequeñas lunas deformes (Fobos y Deimos) , que son asteroides capturados que escaparon del Cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter, o son en cambio de una colisión primordial entre Marte y un gran protoplaneta.

Titán tiene tres grandes mares. Sin embargo, los mares de Titán no están llenos de agua, sino que están llenos de hidrocarburos líquidos en remolino. Los tres mares exóticos de Titán están cerca de su polo norte, y están rodeados por muchos lagos más pequeños llenos de hidrocarburos en el hemisferio norte.

La composición química precisa de estos lagos y mares tan extraños sigue siendo desconocida hasta 2020, cuando el instrumento de radar de Cassini detectó Ligeia Mare , ahora se sabe que es el segundo lago más grande lleno de hidrocarburos de Titán. Ligeia Mare está repleta de una gran cantidad de metano que se escurre, y este enorme depósito de líquidos es aproximadamente del mismo tamaño que dos de los Grandes Lagos de la Tierra combinados: el Lago Michigan y el Lago Hurón. Muchos científicos planetarios piensan que el lecho marino de Ligeia Mare puede cubrirse con una capa gruesa de lodo que se compone de compuestos orgánicos ricos.

De hecho, la mezcla de nitrógeno y metano que gira en la espesa atmósfera dorada-naranja de Titán crea una variedad de compuestos orgánicos. Se ha sugerido que los materiales más pesados ​​flotan hacia la superficie de esta luna cortada con hidrocarburos. Cuando estos compuestos orgánicos caen en los lagos y mares de Titán, ya sea lloviendo desde las nubes en duchas alienígenas de hidrocarburos, o viajando a lo largo de los ríos extraños de Titán, algunos se disuelven en el metano líquido. Los compuestos que logran sobrevivir a esta terrible experiencia, y no se disuelven (como los nitritos y el benceno), flotan hacia los fondos marinos extraños de este extraño mundo lunar.

La atmósfera de Titán es de aproximadamente 95% de nitrógeno. Sin embargo, de una manera que cambia dramáticamente de la propia atmósfera de nitrógeno de la Tierra, la atmósfera de Titán tiene muy poco oxígeno. De hecho, el recordatorio de la atmósfera de Titán está compuesto casi en su totalidad por metano, junto con pequeñas cantidades de otros gases, como el etano. A las temperaturas extremadamente frías que se encuentran a la gran distancia de Saturno del calor de nuestra Estrella, el metano y el etano de Titán se pueden acumular en su superficie helada para formar charcos de líquido.

Por esta razón, los astrónomos han considerado durante años la posibilidad de que existan lagos y mares de hidrocarburos en la superficie de esta brumosa luna húmeda. Los datos derivados de Cassini / Huygens validaron esta predicción. Durante su larga y productiva misión, ahora terminada, Cassini reveló que casi el 2% de toda la extraña superficie de Titán está cubierta con líquidos similares a la gasolina.

Titán tiene un radio que es aproximadamente un 50% más ancho que la Luna de la Tierra. Está aproximadamente a 759,000 millas de su planeta padre Saturno, que a su vez se encuentra a unos 886 millones de millas de nuestro Sol, o 9.5 unidades astronómicas (UA). Una UA es igual a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, que es de 93,000,000 millas. La luz que sale de nuestra Estrella tarda unos 80 minutos en llegar a Saturno. Debido a esta gran distancia, la luz solar es 100 veces más débil en Saturno y Titán que en la Tierra.

Los astrónomos todavía están debatiendo el origen de Titán. Sin embargo, su atmósfera intrigante proporciona una pista. Varios instrumentos a bordo de la nave espacial Huygens midieron los isótopos nitrógeno-14 y nitrógeno-15 en la atmósfera de Titán. Los instrumentos revelaron que la proporción de isótopos de nitrógeno de Titán se parece más a la que se ve en los cometas que existen en la remota nube de avena , que es una esfera compuesta por cientos de miles de millones de núcleos de cometas helados que rodean a nuestra estrella a la asombrosa distancia de entre 5.000 y 100.000 UA. . Esta cáscara de objetos helados se extiende hasta la estrella más cercana más allá de nuestro sol.

El nitrógeno que existe en la atmósfera de Titán indica que normalmente se formó al principio de la historia de 4.56 mil millones de años de nuestro Sistema Solar. Esto significa que Titán probablemente nació dentro del mismo disco frío de gas y polvo que el nacimiento de la onda de nuestro Sol (nebulosa protoestelar) , en lugar de formarse en el disco más cálido que se creó Saturno.

A pesar de los muchos atributos exóticos de esta extraña luna, en realidad luce una de las superficies más parecidas a la Tierra en nuestro Sistema Solar. Titán también puede experimentar actividad volcánica, pero sus volcanes estallarían con diferentes ingredientes que la lava de roca fundida que brota de los volcanes de la Tierra. En dramático contraste con lo que ocurre en nuestro propio planeta, los volcanes de Titán hacen erupción en el agua helada «lava» (crovolcanismo) . Toda la superficie extraterrestre de Titán ha sido esculpida con metano y etano, que esculpe los canales de los ríos y llena sus enormes lagos grandes con gas natural líquido.

Vastas regiones de dunas oscuras también se extienden a través del exótico paisaje de Titán, especialmente alrededor de sus regiones ecuatoriales. A diferencia de la arena de la Tierra, la «arena» que crea las dunas de Titán está compuesta de granos oscuros de hidrocarburos que se asemejan a los posos del café. Las altas dunas lineales de este brumoso y húmedo mundo lunar parecen ser bastante similares a las que se ven en el desierto de Namibia en África. Debido a que la superficie de Titán está marcada por relativamente pocos cráteres de impacto, se considera que su superficie es bastante joven. Las superficies más antiguas muestran un cráter más pesado que las superficies más jóvenes, cuyos cráteres se han «borrado» al volver a allanar. Esta renovación es causada por procesos que cubren las cicatrices dejadas por los impactos antiguos a medida que pasa el tiempo. Nuestro propio planeta es similar a Titán a este respecto. Los cráteres de la Tierra se borran por los procesos en curso de flujo de líquido (agua en la Tierra), vientos poderosos y el reciclaje de la corteza terrestre como resultado de la tectónica de placas. Estos procesos también ocurren en Titán, pero en formas modificadas. En particular, el desplazamiento de la tierra como resultado de las presiones provenientes de beneeth (tectónica de placas) , también parece estar trabajando en este mundo lunar velado. Sin embargo, los científicos planetarios no han visto señales de placas en Titán que sean análogas a las de nuestro propio planeta.

Una distante luna polvorienta

Titán experimenta el cambio de estaciones, al igual que la Tierra. En particular, las temporadas de Titán cambian alrededor del equinoccio, cuando nuestro Sol pasa el ecuador de Titán. En este momento, se pueden formar enormes nubes en las áreas tropicales, lo que resulta en violentas tormentas de metano. Cassini observó estas feroces tormentas de metano durante varios de sus sobrevuelos sobre Titán.

El Dr. Rodríguez y sus colegas también detectaron un trío de extraños brillos ecuatoriales en imágenes infrarrojas obtenidas por Cassini durante el equinoccio norte de Titán en 2009. En ese momento, los científicos especularon que los aclaramientos también podrían ser el mismo tipo de nubes de metano observadas en las áreas tropicales. Sin embargo, esto resultó no ser el caso. Una investigación posterior realizada por los astrónomos reveló que estos aclaramientos fueron causados ​​por algo completamente diferente.

«Por lo que sabemos sobre la formación de nubes en Titán, podemos decir que tales nubes de metano en esta área y en esta época del año no son físicamente posibles. Las nubes de metano convectivas que pueden desarrollarse en esta área y durante este período de tiempo contendrían enormes gotas y deben estar a una altitud muy alta, mucho más altas que las 6 millas que el modelado nos dice que se encuentran las nuevas características, «Dr. Rodríguez explicó en el comunicado de prensa de JPL del 24 de septiembre de 2020 .

Los científicos también descartaron la posibilidad de que las características misteriosas realmente existan en la superficie de Titán en forma de lluvia de metano congelado o lava helada que surgió de los criovolcanes. Dichas características de la superficie mostrarían una firma química diferente y serían visibles durante períodos de tiempo mucho más prolongados que las características brillantes observadas en este estudio. Las características brillantes fueron visibles en períodos de tiempo de sólo 11 horas a cinco semanas.

El modelado adicional mostró que las características extrañas deben ser atmosféricas, pero pronto cercanas a la superficie de Titán, probablemente creando una capa muy delgada de pequeñas partículas orgánicas sólidas. Debido a que están ubicados directamente sobre los campos de dunas que rodean el ecuador de Titán, la única explicación posible es que estos lugares misteriosos son en realidad nubes de polvo batidas desde las dunas.

El polvo orgánico se forma cuando las moléculas orgánicas, resultantes de la interacción de la luz solar con el metano, crecen lo suficiente como para caer hacia la superficie de Titán. El Dr. Roderiguez continuó explicando que, aunque esta es la primera observación de una tormenta de polvo en Titán, el descubrimiento no es especialmente sorprendente.

«Creemos que la Sonda Huygens, que aterrizó en Titán en enero de 2005, generó una pequeña cantidad de polvo orgánico a su llegada debido a su potente estela aerodinámica. Los discursos requeridos para elevar tal cantidad de polvo como vemos en estas tormentas de polvo tendrían para ser muy fuerte – aproximadamente cinco veces más fuerte que la velocidad promedio del viento estimada por las mediciones de Huygens cerca de la superficie y con modelos climáticos «, Dr. Rodríguez agregó.

La existencia de vientos tan fuertes y fuertes que azotan tormentas de polvo violentas y poderosas sugiere que también se puede poner en movimiento la arena subterránea, y que las dunas gigantes que cubren las regiones ecuatoriales de Titán siguen activas y cambian continuamente.

Los vientos que gritan podrían estar transportando el polvo levantado desde las dunas a través de grandes distancias, contribuyendo al ciclo global de polvo orgánico en Titán. Esto daría como resultado efectos similares a los que ocurren tanto en la Tierra como en Marte.

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