Titán se encuentra actualmente a 1,2 millones de kilómetros de Saturno, y se aleja aproximadamente 11 centímetros por año. Durante diez sobrevuelos cercanos entre 2006 y 2016, la nave espacial envió ondas de radio a la Tierra.
Titán
Las teorías suponían que en sistemas como el de Saturno, con docenas de lunas, las lunas exteriores como Titán migraron hacia afuera más lentamente que las lunas más cerca porque están más lejos de la gravedad de su planeta anfitrión.
Los hallazgos sobre la tasa de deriva de Titán también proporcionan una confirmación importante de una nueva teoría que explica y predice cómo los planetas afectan las órbitas de sus lunas, según explica Valery Lainey, autor principal del trabajo publicado en Nature Astronomy:
Este resultado trae una nueva pieza importante del rompecabezas para la muy debatida cuestión de la edad del sistema de Saturno y cómo se formaron sus lunas.
Cassini observó Saturno y sus lunas durante más de 13 años antes de agotar su suministro de combustible. La misión lo sumergió en la atmósfera del planeta en septiembre de 2017.
Titán es la única luna conocida con una atmósfera densa. La primera persona que sugirió que Titán podía tener atmósfera fue el astrónomo español Josep Comas i Solà en 1907 por el efecto de oscurecimiento al borde. El origen de la atmósfera titaniana no está claro, pero se ha propuesto que durante gran parte de la historia del Sistema Solar Titán era un mundo sin ella, con el nitrógeno y el metano congelados en la superficie y pareciendo una versión en grande de Tritón, la mayor luna de Neptuno.
Titán, es, sin duda, uno de los objetos más fascinantes de nuestro Sistema Solar. Si mirásemos imágenes captadas por radar de esta luna, la más grande de las lunas de Saturno, podríamos llegar a pensar que se trata de la Tierra. Veríamos lagos, y ríos, y dunas, en su superficie; encontraríamos nitrógeno, y materia orgánica, y nubes, en su atmósfera; y descubriríamos un ciclo de metano activo que sigue patrones similares al del agua en nuestro planeta, lluvia incluida. También observaríamos que tiene estaciones, aunque en lugar de tres meses duran siete años cada una.
Durante mucho tiempo, este mundo alejado y helado fue un misterio. Apenas se había podido escudriñar porque su atmósfera, densa y neblinosa, había ocultado celosamente su superficie. Pero la misión Cassini-Huygens, de las agencias espaciales americana, europea e italiana, lanzada en 1997, ha cambiado definitivamente eso. Equipada con instrumentos para poder ver a través de su atmósfera, ha arrojado luz sobre este objeto, del que hoy sabemos que cumple con los prerrequisitos necesarios para ser habitable.
Imagen de la superficie de Titán, la luna más grande de Saturno. (EP / EP)
El mapa aporta información para comprender mejor la formación y la evolución de este cuerpo, y estudiarlo como sistema. Y ha revelado que esta luna y la Tierra son mucho más parecidos de lo que nunca se pensó.
“Es, de hecho, la Tierra del Sistema Solar exterior. Y uno de los lugares donde es más probable que haya vida”, asegura Lopes, autora principal de este estudio publicado en Nature Astronomy, en una entrevista a La Vanguardia.
Para realizar este mapa, los científicos han usado los datos procedentes de los distintos instrumentos de Cassini y del pequeño módulo Huygens que la misión aterrizó sobre la superficie de esta luna, como el radar, el espectrómetro visible e infrarrojo, así como la cámara, que tomó más de medio millón de imágenes del cuerpo. “Ahora tenemos una verdadera visión global de la geología de Titán”, considera Lopes.
Los investigadores han identificado seis accidentes geográficos principales, de los que han logrado determinar su edad relativa y cómo se distribuyen por la luna. Han visto que hay más de 600 lagos concentrados en los polos, sobre todo el norte; y hay algunos lagos muy oscuros y distintos, tanto en forma como en tamaño, que están llenos o semi llenos de hidrocarburos, una mezcla de etano, metano y nitrógeno. Los más grandes se conocen como maria (mares) y los pequeños, como lacus (lagos).
“Hemos visto que algunos de esos lagos tienen características muy peculiares y están rodeados de orillas elevadas y terraplenes. Sospechamos que son algunas de las características más recientes de Titán”, explica Anezina Solomonidou, coautora del estudio e investigadora de la Agencia espacial europea (ESA) en el Centro Europeo de Astronomía espacial (ESAC), ubicado a 30km de Madrid.
La nave Cassini distingue las capas altas de la atmósfera de Titan. (AGENCIA ESPACIAL EUROPEA)
Que la mayoría de lagos se concentren en el polo norte podría estar relacionado con la estaciones. Durante la misión Cassini, en el polo norte de Titán era invierno y en el sur, verano, por lo que una de las hipótesis que barajan los investigadores es que la lluvia de metano se deposita en los polos en la época invernal y se evapora en la estival. Hasta el momento, los únicos cuerpos líquidos hallados en la superficie de esta luna saturnina son hidrocarburos, aunque se sospecha que la mayoría del líquido de Titán está concentrado en un océano subterráneo escondido.
El mapa de Titán muestra que las dunas dominan el ecuador de este cuerpo y que la mayoría de la superficie de este objeto está recubierta de llanuras uniformes ricas en materia orgánica.
Los investigadores apuntan que esta distribución de elementos geológicos pudiera deberse a la estrecha relación entre el ciclo del metano y la geografía de Titán. “No acabamos de entenderlo muy bien, pero creemos que quizás llueve más donde se concentran las llanuras y no tanto en las latitudes donde están las dunas”, apunta Lopes.
También el viento desempeña un papel clave a la hora de modelar el paisaje titánico. “El hecho de que tenga una atmósfera implica que la erosión y la sedimentación por el viento ha sido un proceso importante, por eso hay enormes campos de dunas”, añade esta investigadora.
Posible candidato a ser habitable
La primera nave que visitó Titán fue la Voyager 1, a comienzos de los 80. Entonces, aquella misión ya reveló que la mayor luna de Saturno tenía una atmósfera muy densa y rica en nitrógeno. Hyugens, al descender hacia la superficie de la luna, captó también pequeñas cantidades de metano y oxígeno. Eso resulta prometedor porque la vida, al menos en la Tierra, requiere de una atmósfera para protegerse de la radiación solar y para la circulación de compuestos orgánicos.
Sin embargo, durante mucho tiempo los científicos desestimaron la posibilidad de que Titán fuera habitable, porque es un mundo extremadamente frío. Su superficie tiene una temperatura media de -180ºC, que imposibilita tener agua líquida y vida tal como la conocemos.
Pero lo cierto es que la abundancia de metano que hay en Titán es muy interesante desde un punto de vista astrobiológico. Aunque no se sabe seguro si podría ser la base para algún tipo de vida, las moléculas orgánicas, abundantes en Titán, son clave para evaluar su potencial habitabilidad.
“Aunque está por confirmar, Titán cumple con todos los prerrequisitos establecidos como criterios clásicos para la emergencia y la supervivencia de la vida”, señala Solomonidou, de la ESA. Eso incluye nutrientes (las moléculas orgánicas), energía para mantener el metabolismo, como el criovulcanismo; agua líquida, que está en el océano subterráneo; y un ambiente estable.
“Titán cumple con todos los prerrequisitos establecidos como criterios clásicos para la emergencia y la supervivencia de la vida”
“Lamentablemente, la misión Cassini-Hyugens no estaba equipada para buscar microorganismos o analizar los compuestos orgánicos complejos en detalle, pero 13 años de exploración y muchos estudios y análisis de datos indican que la atmósfera, superficie e interior de Titán, así como la forma en que interactúan, tienen todas las propiedades necesarias para afirmar que Titán es un posible mundo habitable.”
Quizás, consideran los investigadores, la vida pudiera haber evolucionado en el océano de agua líquida que hay debajo de la corteza helada de la luna. En este sentido, Lopes lidera un proyecto en el Instituto de Astrobiología de la NASA que pretende obtener modelos de evolución del paisaje en mundos como Titán para entender cómo los materiales se desplazan por la superficie y dónde y cómo podrían haber penetrado la corteza de hielo para llegar hasta el océano subterráneo. “Que esas moléculas orgánicas lleguen hasta el agua líquida, el entorno habitable más probable, es clave para la habitabilidad”, incide Lopes.
Un dron para seguir estudiando a Titán
Cassini-Huygens llegó a Saturno en 2004 para estudiar el planeta gaseoso, sus anillos y lunas. La misión aportó mucha información acerca de la atmósfera de Titán, de su clima, de su interior y de la interacción que tiene con Saturno. En 2005, depositó un módulo de descenso, Huygens -suministrado por la ESA- en Titán para que tomara imágenes y datos de la superficie de la luna. Huygens fue capaz de captar información sobre los perfiles atmosféricos mientras descendía atravesando las densas capas de la atmósfera, y tomó la primera y única imagen in situ de un objeto del Sistema Solar exterior.
La próxima misión que explorará Titán es Dragonfly (libélula), de la NASA., que aportará un mayor conocimiento de la geología, el interior y la habitabilidad. En este caso, un pequeño dron sobrevolará la superficie de esta luna. Está previsto que Dragonfly se lance en 2026 y llegue a la luna saturnina en 2034.
Titán, el mayor satélite de Saturno y el segundo más grande del sistema solar después de Ganímedes, es algo más que un satélite. Se le puede considerar un miniplaneta, con su atmósfera y con muchos procesos meteorológicos que lo asemejan a la Tierra más que ningún otro cuerpo de nuestro sistema planetario.
La comprensión de cómo se comporta la baja atmósfera de Titán ha cambiado de forma considerable en los últimos 30 años. Lo sabemos gracias a las observaciones efectuadas tanto desde la Tierra como desde el espacio por el telescopio espacial Hubble, por instrumentos a bordo de la misión Cassini (NASA) y por la sonda de descenso Huygens(ESA). En esos 30 años se ha podido establecer un ciclo climático muy variado y activo en la troposfera del satélite.
Una luna fría y cargada de metano
La superficie de Titán soporta una atmósfera con una presión una vez y media la que soportamos los humanos en la Tierra. La composición a nivel de la superficie es mayoritariamente nitrógeno molecular (90 %) y aproximadamente un 5 % de metano (por encima de 40 km, en la tropopausa, el metano solo representa el 1,4 %).
La atmósfera de Titán, fotografiada por la sonda Huygens en su descenso al satélite.ESA
Las condiciones en la troposfera son tales que el metano se encuentra cercano a su punto triple, donde los estados sólido, líquido y gaseoso pueden coexistir. Se dan, por tanto, fenómenos de precipitación, evaporación y probablemente criovulcanismo, que liberan metano desde la superficie a la atmósfera. Estos procesos aquí descritos se parecen mucho a lo que ocurre en la Tierra, con la única diferencia de que las moléculas responsables son el metano en Titán y el agua en nuestro planeta.
Sin embargo, hay una diferencia importante entre la Tierra y Titán: la temperatura superficial en el satélite es 93,5 K (-180 ºC). La cantidad de radiación solar que le llega, junto con el efecto de gases “calentadores” e invernadero, dan como resultado neto un mundo muy frío. Los vientos, que tan solo deberían ser de unos cm/s (de acuerdo a la radiación solar que llega), se tornan en vientos sostenidos de hasta 4 km/h que se amplifican hasta los 180 km/h por el efecto de marea que Saturno provoca en el satélite.
Muchos de los hidrocarburos de la atmósfera llueven o nievan sobre la superficie y se han observado cambios en la extensión e, incluso, en la composición de estos en los últimos 30 años.
La sonda Huygens (ESA) descendió sobre el lecho seco de un río o lago en el que las imágenes de las rocas se asemejaban a cantos rodados, o sea, hubo un fluido corriendo por allí que las erosionó y dicho fluido ya no estaba. Por lo tanto, hay fenómenos meteorológicos que dependen de las estaciones y permiten la formación y desaparición de lagos (de entre 10 y 100 000 km²), principalmente en los polos.
Imagen de radar del polo norte de Titán (centro), algunos lagos (izquierda) y un mar (derecha).NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS/ESA
Una superficie ideal para caminar
En la superficie de Titán podría pasearse sin mucho esfuerzo –salvo el necesario para vencer algunos vientos huracanados de hasta 180 km/h–, ya que es relativamente plana. Todas las imágenes de las que disponemos no muestran relieves topográficos superiores a 2 000 m de altura.
La tasa de erosión de esas formaciones es muy lenta, ya que la lluvia de metano (y otros hidrocarburos) cae muy lentamente y parte de ella se evapora antes de tocar las cumbres o la superficie, por lo que podemos saber que esas montañas son jóvenes (de unos 100 millones de años).
Imagen de la superficie de Titán tomada por la sonda Huygens (ESA).ESA
Titán, al igual que la Tierra, tiene estaciones. La oblicuidad efectiva es de 26,7 º. Allí el día dura el equivalente a 15,9 días terrestres y cada estación aproximadamente 2 687 días terrestres (unos 7,4 años).
No es trivial establecer una relación entre las estaciones y la formación de las nubes (y, por tanto, con precipitaciones más abundantes). En diferentes épocas (bien en el equinoccio de otoño, bien en el equinoccio de primavera) se han observado cómo cirros de etano se desarrollaban o cómo cumulonimbus crecían entre 14 y 25 km, no llegando nunca a la altura de la tropopausa (situada a 40 km, aproximadamente).
En la Tierra, esta mismas formaciones superan los 15 km y llegan hasta los 20 km de altura, muy por encima de la tropopausa terrestre que está a 6 km en invierno y llega hasta los 8 km en verano. La pregunta lógica que nos surge es si estos cumulonimbos de Titán producen lluvias de metano torrenciales. La respuesta científica y muy cauta es que no hemos tenido la suerte de que las observaciones nos permitan concluir que sí o que no.
Gotas que no tocan el suelo
En abril del 2008 hubo un fenómeno de crecimiento abrupto de cumulonimbos en Titán que pudo dar lugar a lluvias torrenciales, pero el radar de la nave Cassini no tuvo la suerte de poder observar en vivo esa lluvia. De cualquier manera, aunque la lluvia hubiese sido torrencial, gran parte de ella se habría reevaporado antes de llegar al suelo.
Las gotas de metano que sobreviven a esa reevaporación dan lugar a lagos de material oscuro que sí ha observado Cassini gracias a una comparación de imágenes adquiridas en intervalos temporales en los que hubo una importante formación de nubes de desarrollo vertical.
En resumen, Titán y la Tierra comparten una meteorología muy parecida a grandes rasgos, pero con algunas diferencias. Están invitados a pasear por este satélite y a disfrutar de ligeras brisas, ráfagas huracanadas de viento, lluvia que cae muy, muy despacio y que hasta puede no llegar al suelo, nubes de tormenta que se elevan 20 km, grandes llanuras con dunas y alguna montaña de 2 000 m.
Tres mil trescientos treinta y siete metros. Esa es la altura de la montaña más alta de Titán, la mayor luna del planeta Saturno, según los científicos de la NASA. Una cifra sorprendentemente precisa teniendo en cuenta que la estimación se ha realizado con los datos recogidos por el radar de una sonda espacial, la Cassini, que desde 2004 explora Saturno y sus satélites.
Los investigadores de la misión Cassini han identificado el pico más alto entre los detectados en Titán por esta nave espacial gracias a su radar, con el que puede atravesar la niebla de su atmósfera y ver con detalle la superficie de esta luna, considerada una de las más interesantes del Sistema Solar. Los resultados han sido presentados esta semana durante la 47 Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria celebrada en Texas (EEUU).
El pico de 3.337 metros se encuentra en un sistema denominado Montes Mithrim, un trío de crestas montañosas que alberga varios picos de unos 3.000 metros de altura. Otras regiones de Titán tienen montañas de esa altitud, como una zona denominada Xanadu o el área en la que en enero de 2005 aterrizó la sonda Huygens, de la Agencia Espacial Europea (ESA), que viajó a Saturno junto con Cassini. La mayor parte de las montañas más elevadas de Titán están cerca de su ecuador.
Esta investigación, explica la NASA, tuvo su origen en la búsqueda de zonas activas en la corteza de Titán, es decir, lugares en los que las fuerzas dinámicas han modelado el paisaje, posiblemente en un pasado relativamente reciente.
En la Tierra, las montañas y los acantilados suelen encontrarse en lugares que han sufrido la acción de la erosión. Han sido modelados por la acción del viento, la lluvia o las corrientes de agua durante largos periodos de tiempo. La sonda Cassini ha revelado que también el paisaje de Titán ha sido modelado por la acción de la lluvia y los ríos, aunque los autores de este estudio creen que esos procesos han sido mucho más lentos en Titán que en nuestro planeta. La explicación que ofrecen es que, al encontrarse diez veces más lejos del Sol que la Tierra, recibe de nuestra estrella menos energía para alimentar esos procesos de erosión.
Asimismo, creen que la corteza helada de Titán se asienta sobre un océano de agua líquida que probablemente actúa de forma parecida a como lo hace el manto superior terrestre, la capa de material fluido y caliente y sometido a alta presión que hay bajo la corteza. Se desplaza muy lentamente y provoca deformaciones.
Para los científicos, la altitud de las montañas de Titán es significativa (pese a que quedan lejos de los casi 9.000 m. que alcanzan en la Tierra) y sugiere que en la actualidad hay fuerzas tectónicas activas que podrían estar afectando a su superficie.
Aunque inicialmente estaba previsto que la sonda Cassini trabajara durante cuatro años, la buena salud de sus instrumentos ha hecho que la NASA prorrogue varias veces su misión y siga en funcionamiento en la actualidad.
El
río Nilo parece tener una versión extraterrestre en miniatura. La sonda
Cassini de la NASA ha descubierto un valle fluvial que se extiende más
de 400 kilómetros sobre
la superficie de Titán, la mayor luna de Saturno.
Ésta
es la primera vez que se obtienen imágenes con tan buena resolución de
un sistema fluvial de estas proporciones fuera de nuestro propio
planeta.
Los
científicos han llegado a la conclusión de que este río está lleno de
líquido, ya que aparece oscuro a lo largo de todo su recorrido en las
imágenes radar de alta resolución,
lo que indica que presenta una superficie completamente lisa.
"Aunque
presenta algunos pequeños meandros, este valle fluvial es prácticamente
recto, lo que podría indicar que sigue el curso de al menos una falla,
al igual que los
otros grandes ríos que desembocan en la orilla meridional de este mismo
mar de Titán", explica Jani Radebauch, una científica de la Universidad
Brigham Young de los Estados Unidos que forma parte del equipo a cargo
del radar de Cassini.
"Estas
fallas – fracturas en la superficie de Titán – no tienen porqué ser el
resultado de una tectónica de placas, como sucede aquí en la Tierra,
pero también provocan
la apertura de cuencas y quizás también la formación de grandes mares",
explica la investigadora.
Titán
es el único cuerpo celeste que conocemos, aparte de la Tierra, en el
que existe líquido de forma estable sobre su superficie. Si bien el
ciclo hidrológico de nuestro
planeta está basado en el agua, el equivalente de Titán lo está en
hidrocarburos como el etano o el metano.
En
2008, el espectrómetro de Cassini en las bandas de la luz visible e
infrarroja confirmó la presencia de etano líquido en un lago del
hemisferio sur de Titán conocido
como 'Lago Ontario'.
"Las
imágenes de este río tomadas por Cassini nos vuelven a mostrar un mundo
en movimiento, como ya sugerían los canales y los barrancos
fotografiados
Un nuevo análisis de los datos del radar de la nave internacional Cassini ha revelado variaciones regionales en las dunas de arena de Titán, la mayor luna de Saturno. Los resultados dan nuevas pistas para entender la historia climática y geológica de esta luna.
En Titán los campos de dunas son un paisaje casi tan habitual como las llanuras aparentemente uniformes que definen la mayor parte de la superficie.
Las dunas cubren alrededor del 13% de Titán, extendiéndose a lo largo de 10 millones de kilómetros cuadrados –equivalente al área de Canadá-. Son por tanto un factor importante en las condiciones ambientales de esta luna.
Aunque su forma es similar a las de las dunas del desierto de Namibia, las dunas de Titán son gigantes para los estándares terrestres. Tienen entre uno y dos kilómetros de anchura, cientos de kilómetros de largo y unos 100 metros de altura.
Sin embargo, su tamaño y distribución varían a lo largo de la superficie de Titán.
Otra diferencia es que la arena de Titán no está hecha de silicatos, como la de la Tierra, sino de hidrocarburos sólidos que precipitan de la atmósfera. Estos compuestos se unen formando granos de dimensiones de milímetros, mediante un proceso aún poco conocido.
La investigadora Alice Le Gall, de LATMOS-UVSQ (París) y NASA–JPL (California), y otros colaboradores han descubierto que el tamaño de las dunas de Titán está controlado por al menos dos factores, la altitud y la latitud. Su hallazgo se basa en observaciones obtenidas con el radar de la nave Cassini, de la NASA, la ESA y la agencia espacial italiana (ASI).
Los mayores campos de dunas en Titán se encuentran en las regiones bajas. En las zonas más elevadas las dunas tienden a ser más estrechas y a disponerse más espaciadamente; en el radar de Cassini la separación entre ellas se ve con más brillo, lo que indica que la cubierta de arena es más delgada.
Esto sugiere que hay relativamente poca arena disponible para construir dunas en las regiones altas.
En términos de latitud, las dunas de Titán están confinadas a la región ecuatorial de la luna, en una franja entre los 30°S y los 30°N.
En las latitudes más al norte las dunas se vuelven más estrechas, y aumenta la separación entre ellas. Le Gall y sus colegas creen que la razón está en la órbita elíptica de Saturno.
Titán orbita en torno a Saturno, y por tanto sus estaciones están controladas por la trayectoria del planeta en su recorrido alrededor del Sol. Como Saturno tarda unos 30 años en completar una órbita, cada una de las estaciones de Titán dura apenas algo más de siete años. La naturaleza ligeramente elíptica de la órbita de Saturno hace que el hemisferio Sur de Titán tenga veranos más cortos pero más intensos.
Como resultado, en las regiones australes se reduce la humedad del suelo debida al vapor de etano y metano. Cuanto más secos son los granos de arena, más fácilmente son transportados por el viento para formar las dunas.
“La humedad del suelo probablemente aumenta cuanto más hacia el Norte, haciendo que los granos de arena sean más difíciles de mover y las dunas, por tanto, más difíciles de construir”, afirma Le Gall. Respalda esta hipótesis el hecho de que los lagos y mares de Titán –constituidos por etano líquido y metano-, están sobre todo en el hemisferio Norte. Esto sugiere que en el norte, donde la humedad es mayor, es más difícil que el viento transporte los granos de arena. “Entender cómo se forman las dunas, y explicar su forma, tamaño y distribución, es muy importante para entender el clima y la geología de Titán”, dice Nicolas Altobelli, jefe científico de la misión Cassini-Huygens, de la ESA.
“Como están hechas de hidrocarburos atmosféricos congelados, las dunas podrían proporcionarnos importantes pistas sobre el ciclo de metano y etano de Titán, que aún no comprendemos bien y que es comparable, en muchos aspectos, con el ciclo del agua en la Tierra.
Carla Gallén
