martes, 22 de marzo de 2016

Plutón: la enorme complejidad de un planeta enano

Parece que fue ayer cuando la sonda New Horizons pasó por Plutón mostrándonos el verdadero rostro de un objeto del cinturón de Kuiper por primera vez. Pero ya han pasado unos ocho meses y en este tiempo el equipo de la misión ha podido analizar los datos de la sonda con más calma y publicar varios artículos científicos. Los últimos, aparecidos en la revista Science, nos muestran un mundo pequeño, pero increíblemente complejo.
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La zona entre Sputnik Planum y Cthulhu Regio es increíblemente variada. Se pueden ver los hielos de nitrógeno de Sputnik, las montañas de hielo de agua de la parte superior, los cráteres de Cthulhu, las tolinas de color rojizo que cubren la región y la escarcha de metano de las zonas elevadas (siencemag.org/NASA).
Antes del encuentro con la New Horizons la densidad de la atmósfera de Plutón era todo un misterio. La presión superficial, calculada a partir de los datos de ocultaciones estelares, se estimaba que debía estar entre los 3 y los 60 microbares (μbar). De hecho, antes del sobrevuelo existía la preocupación de que la atmósfera se congelase totalmente para cuando pasase la New Horizons. Finalmente, ahora sabemos que la atmósfera de Plutón tiene una presión de solo 10-11 μbar (la diferencia se debe a los vientos predominantes), mucho más baja de lo que predecían la mayoría de modelos. Y también es más fría, entre -236º C y -228º C, mientras que las teorías favoritas sugerían una temperatura de entre -235º C y -218º C. Nadie sabe exactamente el por qué de estas bajas temperaturas, pero el caso es que gracias a ellas se explica que la atmósfera pierda menos partículas de lo esperado y que la zona de interacción con el viento solar esté más cerca de la superficie de lo esperado (a 7000 kilómetros).
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Capas de neblina vistas por la New Horizons (siencemag.org/NASA).
La acción de los rayos ultravioletas del Sol y los rayos cósmicos crean, al igual que en Titán y Tritón, una gran variedad de sustancias orgánicas a partir del metano y el nitrógeno. Estas sustancias reciben el nombre de tolinas y son las encargadas de dar a la superficie de Plutón un color marrón o rojizo. Aunque la determinación exacta de la naturaleza de las tolinas escapa a las capacidad de la New Horizons, la sonda ha identificado la presencia de etano, eteno y etino. Una de las mayores sorpresas de la misión han sido las numerosas capas de neblinas que se han observado hasta una altura de unos doscientos kilómetros. Las principales capas se encuentran a alturas de 10, 30, 90 y 190 kilómetros, aunque se han identificado hasta veinte capas distintas de entre 1 y 4 kilómetros de espesor cada una. Estas capas se supone que se han formado por efecto de ondas atmosféricas (realmente ondas de gravedad) creadas por los vientos plutonianos al soplar sobre las montañas.
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Distintas capas de neblina en la atmósfera de Plutón vistas a contraluz (siencemag.org/NASA).


(siencemag.org/NASA).
Perfil de densidad y temperatura de la atmósfera de Plutón (siencemag.org/NASA).
La atmósfera de Plutón se alimenta de la sublimación de los hielos que forman la superficie, principalmente nitrógeno, monóxido de carbono y metano. Puesto que el nitrógeno molecular es el compuesto con una mayor presión de vapor es normal que la atmósfera esté formada casi íntegramente por esta sustancia. La New Horizons fotografió el hemisferio iluminado de Plutón con una resolución de unos 450 metros por píxel, aunque en ciertas zonas la cámara LORRI alcanzó una resolución de 80 metros por píxel, lo que nos permite apreciar las características geológicas del planeta enano con una enorme precisión.
La New Horizons fotografió el hemisferio iluminado de Plutón con una resolución de unos 450 metros por píxel, aunque en ciertas zonas la cámara LORRI alcanzó una resolución de 80 metros por píxel.
Algunos terrenos destacados en Plutón y Caronte (sciencemag.org/NASA).
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Albedo de las distintas zonas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
Como ya sabíamos, la superficie de Plutón destaca por su increíble contraste en cuanto a composición y edades. Mientras que hay zonas geológicamente muy jóvenes, como la espectacular planicie Sputnik, con una edad inferior a diez millones de años, otras regiones tienen numerosos cráteres que sugieren una edad de varios miles de millones de años. En cuanto a la composición, tenemos más de lo mismo. Los hielos de nitrógeno, monóxido de carbono y metano se distribuyen de forma muy distinta por motivos que no se comprenden del todo. Sputnik Planum, formada principalmente por hielo de nitrógeno fluyendo con una consistencia similar a la de la pasta de dientes, también está compuesta por hielos de metano y monóxido de carbono.
Mapa geomorfológico de Sputnik Planum (NASA/JHUAPL/SwRI).
Mapa geomorfológico de Sputnik Planum (NASA/JHUAPL/SwRI).
Sputnik Planum tiene una superficie de 870 000 kilómetros cuadrados y posee una elevación entre tres y cuatro kilómetros por debajo del radio medio del planeta enano, de ahí que sea una cuenca donde se depositan los hielos de forma natural. La parte norte y el centro de Sputnik están dominadas por células de convección, mientras que en el sur son más frecuentes agujeros debidos a la sublimación de los hielos. Sputnik es famosa por presentar glaciares de hielo de nitrógeno que fluyen desde las regiones montañosas adyacentes hasta la planicie.
(siencemag.org/NASA).
Distribución de los hielos en la superficie de Plutón. A: metano; B: nitrógeno; C: monóxido de carbono (siencemag.org/NASA).
(siencemag.org/NASA).
Diferentes tipos de terreno y glaciares en Sputnik Planum (siencemag.org/NASA).
El hielo de metano, el menos volátil de los tres, también aparece en forma de escarcha —o ‘nieve’— cubriendo las cotas más altas de algunas cordilleras y bordes de cráteres. Aunque la detección directa del hielo de agua es complicada por culpa de la interferencia espectral del metano, sabemos que este compuesto es el que forma las principales cadenas montañosas del planeta enano —ningún otro hielo tiene la consistencia necesaria— y, de hecho, varias zonas de la superficie están formadas por hielo de agua puro. Algunas de las montañas que flanquean Sputnik no solo están hechas de hielo de agua, sino que probablemente sean en realidad bloques de esta sustancia flotando en el hielo de nitrógeno, más denso. O sea, serían montañas de hielo de agua que flotan en el hielo de nitrógeno como cubitos en una bebida (el hielo de agua no flotaría en un glaciar de hielo de metano, de ahí que se infiera que la cantidad de esta sustancia presente en Sputnik es mínima). Eso sí, todo indica que las cordilleras más grandes y altas están ancladas a la corteza originaria de hielo de agua de Plutón y no son ‘montañas-cubito’.
(siencemag.org/NASA).
Los montes Al-Idrisi, en el borde de Sputnik Planum, son bloques de hielo de agua que flotan en un glaciar de nitrógeno (siencemag.org/NASA).
(siencemag.org/NASA).
Distribución del hielo de agua en la superficie de Plutón (siencemag.org/NASA).
El resto de la superficie es mucho más antigua, pero presenta una gran variedad de paisajes, especialmente en la oscura región de Cthulhu. El casquete del polo norte de Plutón es evidente en las imágenes de la New Horizons, pero no así su composición. Este casquete presenta gran numero de oquedades, quizás debidas a la sublimación, pero si es así no puede estar formado solamente por hielo de nitrógeno, ya que en este caso las paredes verticales de estos huecos no podrían tener tanta altura (de hasta 4 kilómetros). ¿Será gracias al metano? Otro misterio plutoniano.
(siencemag.org/NASA).
Tipos de terreno alrededor de Sputnik (siencemag.org/NASA).
¿Existe criovulcanismo activo en Plutón? No lo sabemos, pero hay dos montañas, Wright Mons (4 kilómetros de altura) y Piccard Mons (6 kilómetros), que se parecen sospechosamente a criovolcanes, aunque por su altura deben estar formados principalmente por hielo de agua.
(siencemag.org/NASA).
Wright Mons (arriba), y Piccard Mons, dos candidatos a criovolcanes en Plutón (siencemag.org/NASA).
En cuanto a Caronte, el mayor satélite de Plutón, la New Horizons ha confirmado la ausencia de atmósfera y que su superficie está formada principalmente por hielo de agua con leves trazas de amoniaco, pero ha transmitido un paisaje mucho más convulso de lo esperado. La mancha rojiza del polo norte, conocida como Mordor Macula, es todo un misterio. Se supone que su color se debe a la presencia de sustancias orgánicas complejas creadas a partir de hielo de metano, pero no está nada claro cómo ha llegado ese metano —y ya que estamos, el amoniaco— a la superficie de Caronte (¿procesos internos o transferencia desde Plutón?). Caronte se halla dividido por una red ecuatorial de cañones y fracturas. Las más importantes son los cañones Serenity Chasma (de 50 kilómetros de ancho y 5 de profundidad) y Mandjet Chasma (de 7 kilómetros de profundidad). El hemisferio sur de Caronte presenta menos cráteres, sobre todo Vulcan Planum, y en él destaca la presencia de una extraña montaña rodeada por un ‘foso’.
Los colores de Caronte. En el norte destaca Mordor Macula (sciencemag.org/NASA).
Los colores de Caronte. En el norte destaca Mordor Macula (sciencemag.org/NASA).
Hemisferio sur de Caronte (sciencemag.org/NASA).
Hemisferio sur de Caronte (sciencemag.org/NASA).
El sistema de lunas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
El sistema de lunas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
Los albedos del resto de pequeños satélites es bastante elevado, entre el 50% y el 80%, muy superiores a los albedos del resto de los oscuros cuerpos del cinturón de Kuiper. Este hecho apoya la hipótesis de que estas lunas se formaron como resultado de la colisión que dio origen a Caronte. Cerbero ha resultado ser una luna doble, formada por la unión de dos pequeñas lunas, mientras que Nix destaca por un curioso cráter de color rojizo (nadie sabe si el color proviene del interior de la luna o como resultado del impacto).
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Las imágenes de más alta resolución disponibles de las pequeñas lunas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
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Los colores de Nix (sciencemag.org/NASA).
Por otro lado, el sistema de Plutón ha resultado estar sorprendentemente libre de polvo. La New Horizons no descubrió ningún satélite adicional, pero es que además el detector de polvo Venetia Burney solo captó el choque de una partícula durante el sobrevuelo. Eso significa que el sistema de Plutón presenta una densidad de partículas similar al espacio vacío del sistema solar exterior.
Después del sobrevuelo de la New Horizons ahora sabemos que en el cinturón de Kuiper hay enormes montañas de hielo de agua flotando en glaciares de hielo de nitrógeno. Y nubes de partículas orgánicas que caen sobre montañas cubiertas por nieve de metano. Sin duda, es difícil imaginar un lugar más extraño que sea al mismo tiempo tan fascinante.
Referencias:
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aad8866.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aad9189.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/1284.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aad9189.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aae0030.full
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