El sistema de Plutón: fascinante producto de un gran impacto

Hasta la llegada de la sonda New Horizons (NASA) apenas conocíamos unos pequeños detalles sobre el sistema de Plutón y hoy cinco trabajos en la revista Science nos revelan que Plutón es geológicamente activo y posee unos satélites sumamente interesantes, probablemente nacidos tras un gran impacto de Plutón con otro cuerpo en los primeros compases del sistema solar.

¡GRACIAS NASA POR BRINDARNOS NUEVOS HORIZONTES!

Disculpen la emoción, ¿por dónde debería empezar? Bueno, primero de todo démosles las gracias a los científicos de la NASA por promover de manera incansable desde hace décadas el papel clave de la exploración del sistema solar, más allá de los límites de lo conocido. En la exploración del sistema solar exterior emplearon las sondas Voyager para darnos vistas inimaginables del reino de los planetas gigantes. Más allá todo se antojaba demasiado remoto pero ahora siguen maravillándonos con los resultados científicos sobre Plutón obtenidos por la sonda New Horizons que siguen llegando cuando se encuentra ya en ruta hacia un objeto del lejano Cinturón de Kuiper conocido como 2014 MU69. Sin ánimo de ser exhaustivo, pasen y lean sobre unos ejemplos seleccionados acerca de las maravillas que esconde Plutón descubiertas por New Horizons (NASA).

Antes de todo, permítanme una reflexión, una misión como New Horizons requiere años de diseño, montaje y un enorme esfuerzo para ser financiada pero es caballo ganador. Una misión espacial proporciona trabajo a miles de científicos, ingenieros y especialistas a todos los niveles durante décadas. Una misión de tal calado tiene tantas implicaciones que ejemplifica a la perfección la importancia de la exploración espacial para comprender nuestros orígenes en el cosmos. Antes de la llegada de esta sonda al sistema de Plutón el pasado verano apenas conocíamos detalles de estos mundos distantes. Vemos la superficie de los satélites en la que todo nos resulta novedoso pues hace un año apenas veíamos remotos puntos de luz. Nos recuerda nuestra pequeñez, la lejanía del ese rincón del sistema solar.

NOTICIAS FRESCAS SOBRE EL SISTEMA DE PLUTÓN

Los estudios composicionales y la estructura de los satélites apoya claramente que el sistema de Plutón se formó en una gran colisión entre Plutón y otro embrión planetario de dimensiones similares (Weaver et al., 2016). Las evidencias composicionales, tamaños y distribuciones indican que tanto Caronte como los otros satélites (Nix, Hydra, Styx y Kerberos, véase Fig. 1) surgiesen de una enorme colisión que generó un disco de acreción del que surgiría Caronte y algunos otros fragmentos dispersos. El sistema Tierra-Luna, sin ir más lejos es el mejor ejemplo que podríamos poner para la formación de sistemas binarios como el de Plutón y Caronte.

 

 Figura 1. Las cámaras de la misión New Horizons (NASA) consiguieron resolver los cuatro pequeños satélites del sistema además de la gran luna Caronte. Las barras de error se ajustan a todas las imágenes que están en perfecta escala entre sí (Weaver et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

El que puedan ser producto de un colosal encuentro entre Plutón y otro gigante helado lo atestigua la naturaleza irregular de los satélites de Plutón, exceptuando Caronte que posiblemente reacretó de un disco de material próximo a Plutón. En la Fig. 1 se muestran los satélites en función de su distancia orbital a Plutón (de izda. a dcha.). Nix e Hydra poseen tamaños comparables de apenas ~40 km de diámetro y son unas cuatro veces mayores que Styx y Kerberos. Los cuatro son pequeños bloques si los comparamos con Caronte que es casi esférico y posee un diámetro de 1210 km.

LA FASCINANTE DIVERSIDAD GEOLÓGICA DE PLUTÓN Y CARONTE

La sorprendente complejidad geológica de Plutón resulta apabullante para los científicos planetarios. La diversidad de paisajes y su transición progresiva de unos a otros no deja de sorprender y evidencia una gran diversidad de procesos acontecidos en su superficie. Buen ejemplo de ello son las imágenes tomadas por la cámara multiespectral (MVIC) y la pancromática de ángulo estrecho y reconocimiento (LORRI) que, en su conjunto, proporcionan imágenes impresionantes (Fig. 2). En esa imagen vemos un terreno caótico formado por grandes montañas cuya altura podemos ver en la imagen inferior en falso color. Se aprecia perfectamente esa diferente naturaleza: (a) Una textura superficial que posiblemente precede la formación de los bloques; (b) Fracturas de la superficie con la presencia posible de estratos; (c) pequeños bloques de naturaleza caótica; (d) terrazas en caída y en (e) material helado aislado (una mezcla de nitrógeno molecular, monóxido de carbono y metano) como el que conforma en la parte superior la llanura Sputnik.

 

Fig. 2. El margen noroeste de los Montes al-Idrisi en la gran llanura helada Sputnik de Plutón vista con una resolución de 680 m/píxel (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

ACTIVIDAD GEOLÓGICA RECIENTE EN PLUTÓN

Por sus mayores dimensiones Plutón posiblemente retuvo calor "geotérmico" interno durante mucho más tiempo y eso, unido a la deformación continua de su interior por el efecto de marea gravitatoria que le produce la proximidad de su enorme luna Caronte, le podría haber permitido mantener un interior fluido (un gran océano) incluso en tiempos geológicamente recientes. Hay zonas de Plutón que no poseen apenas cráteres y que, por tanto, son relativamente jóvenes en tiempos geológicos (Fig. 3). Entre las tierras altas (a) y los valles glaciares que se han observado en Plutón se han podido ver incluso desembocaduras de flujos glaciares producidos masivamente en deshielos estacionales (véanse b-c y la ampliación de LORRI de esa región en la esquina inf. dcha. de la Fig. 3)

 

Fig. 3. Los impresionantes valles helados que aparecen al este de la llanura Sputnik muestran una clarísima desembocadura de flujos glaciares procedentes de las tierras altas (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

EVIDENCIA DE CRIOVULCANISMO EN PLUTÓN Y CARONTE

El criovulcanismo había sido documentado a partir de los estudios que realizaron las sondas Voyager en la luna Encelado de Saturno o en Tritón en Neptuno pero su plausible presencia en la historia geológica de Plutón y Caronte supera todas las expectativas. Desde luego las estructuras encontradas, gigantescos montículos de hasta diez kilómetros de altura como el Monte Wright (Fig. 4). Tales montículos muestran profundas depresiones centrales que debieron tener naturaleza criovolcánica. Particularmente debieron ser enormes fuentes de gases en los primeros tiempos de ambos cuerpos planetarios. Obviamente esta evidencia refuerza la idea de que Plutón debió contener internamente un auténtico océano, posiblemente una mezcla de agua, amoníaco, metano, e hidrocarburos que serían progresivamente eyectados por tales criovolcanes. 

Fig. 4. El Monte Wright, un gigantesco criovolcán aparentemente inactivo, visto por MVIC con una resolución de 320 m/píxel (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

Caronte, por otro lado, evidencia haberse enfriado más rápidamente y su superficie más antigua rondaría los 4000 millones de años. Sin embargo posiblemente también poseyese un océano interior que, al enfriarse, habría producido las grandes fracturas, fosos y acantilados que se han observado. En Caronte también destacan grandes llanuras que muestran volcanes y grandes montículos que revelan que su interior también estuvo activo geológicamente y dio origen a vulcanismo aunque a una escala no tan grande como en Plutón.

  

Fig. 5. La llanura de los volcanes en Caronte vista por MVIC con una resolución de 1460 m/píxel. Se aprecian en la imagen inferior a mucho mejor resolución de 160 m/píxel: a) depresiones, b) fosos, c) gargantas, d) surcos, e) surcos poco profundos, f) regiones lisas estriadas, g) depósitos y h) superficies con texturas curiosas (Moore et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

CLAVES Y ENSEÑANZAS DE LAS ATMÓSFERAS DE PLUTÓN Y TITÁN

La atmósfera de Plutón ha sido motivo de fascinación pues presenta una estructura de nieblas de hidrocarburos similar a la que se observa en el satélite Titán de Saturno (Fig. 6, Gladstone et al., 2016). Las medidas de varios instrumentos de sondeo atmosférico revelan una temperatura media superficial de 45 K que está muy por debajo de los 98 K de Titán. Estacionalmente la atmósfera de Plutón puede ser extensa pero se encuentra sometida al embate del viento solar que, en el momento de la aproximación de la sonda New Horizons, era particularmente intenso. Todo queda en una especie de balance del viento solar que la contrae y del flujo radiativo llegado del Sol a la superficie de Plutón se produce evaporación con lo que la atmósfera se dilata.

 

Fig. 6. Las neblinas captadas por dos imágenes de la cámara LORRI, mostrando en el diagrama la orientación de la imagen (Gladstone et al., 2016/NASA/JHUAPL/SwRI)

La atmósfera de Plutón, a similitud de la terrestre, está dominada por el nitrógeno molecular (N₂) pero también contiene hidrocarburos como metano (CH₄), acetileno (C₂H₂), etileno (C₂H₄) y etano (C₂H₆). Sin embargo la presión atmosférica es unas cien mil veces inferior a la terrestre (unos 11 microbares) (Gladstone et al., 2016). En ese sentido muestra una similitud importante con la luna Titán de Saturno, si bien la menor temperatura media de Plutón hace que comparativamente su atmósfera y esa química de hidrocarburos no sea tan extensa.

Recientemente propusimos que el estudio composicional e isotópico de esos volátiles que conforman las atmósferas de cuerpos planetarios como Titán (o Plutón) podrían desvelarse fundamentales para comprender el origen del agua y el resto de los volátiles que conforman la atmósfera terrestre, como indicamos previamente (Trigo-Rodríguez y Martín-Torres, 2011). ¿Fueron uno o varios embriones ricos en volátiles los que convirtieron una planeta inerte en un oasis de vida? La exploración de esos remotos rincones quizá pueda darnos respuestas: Plutón, Titán y la Tierra ahora se nos antojan bastante más familiares.

BIBLIOGRAFÍA

Gladstone G.R. et al. (2016) The atmosphere of Pluto as observed by New Horizons. Science 351, DOI: 10.1126/science.aae8866.

Moore J.M. et al. (2016) The geology of Pluto and Charon through the eyes of New Horizons. Science 351, 1284-1293.

Trigo-Rodríguez J.M. y Martín-Torres J. (2011) Clues on the importance of comets in the origin and the evolution of the atmospheres of Titan and Earth. Planetary & Space Science 60, 3-9.

Weaver H.A. et al. (2016) The small satellites of Pluto as observed by New Horizons. Science 351, DOI: 10.1126/science.aae0030.

Josep M. Trigo-Rodríguez para IyC