Texto original: Elizabeth Howell, Titan’s Atmosphere Created As Gases Escaped Core, astrobio.net, Mar 5, 2015 - Trad. cast. de Andrés Salvador
La atmósfera de Titán creada de gases escapados del núcleo
Por Elizabeth Howell
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| La brumosa atmósfera de Titán bloquea completamente la superficie de la luna de la vista en longitudes de onda ópticas. La de atrás es una luna más pequeña, Tetis. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute - Crédito: astrobio.net |
Hace una década, una pequeña pero poderosa sonda descendió a la espesa atmósfera de Titán. Esta luna de Saturno es de gran interés para los astrobiólogos porque su química y ciclo de líquido nos recuerdan lo que la Tierra primitiva pudo haber parecido antes de que la vida surgiera.
La sonda, llamada Huygens, hace superficie y transmite imágenes todo el camino. Se mantuvo con vida en la superficie por más de una hora, la transmisión de datos de la nave espacial Cassini en órbita para su posterior análisis por los científicos.
Durante las misiones a largo plazo, a veces se necesitan años para examinar todos los datos recogidos por las sondas, porque hay mucho para que los investigadores analizen de por medio. Una década más tarde, sólo ahora estamos empezando a comprender cómo la atmósfera de Titán se formó, mayormente basados en lo que Huygens observó.
Los datos podrían ayudar a resolver un debate acerca de cómo Titán tiene su atmósfera, dijo Christopher Glein, investigador postdoctoral en la University of Toronto en Canadá. Un escenario, más popular antes de Huygens llegara a la superficie, sugirió que la luna atrapó nitrógeno, metano y gases nobles que flotaban en el Sistema Solar durante su formación. Otra teoría, y una que Glein apoya, sostiene que la atmósfera fue generada dentro de Titan como una consecuencia de la actividad hidrotermal.
"Esa es la idea que estoy explorando - la producción de gases en el interior de Titán", dijo Glein.
Su nuevo paper, titulado “Noble gases, nitrogen, and methane from the deep interior to the atmosphere of Titan” [=Los gases nobles, nitrógeno y metano del interior profundo de la atmósfera de Titán], fue publicado en la revista Icarus.
Buscando gases nobles
La sonda Huygens encontró un isótopo de argón - un gas noble también encontrado en la atmósfera de la Tierra - que parecía estar hecho dentro del presumido núcleo rocoso de Titán. El argón-40 es un producto radioactivo que se forma a partir de la desintegración radiactiva del potasio-40. Se originó en el interior de la luna, dijo Glein, y luego se metió en la atmosfera de alguna manera, tal vez mediante la ventilación, o por medio de criovolcanismo (volcanes fríos que pueden erupcionar mezclas de agua líquida).
Cómo el gas fue liberado es un reflejo de los procesos geofísicos que dependen de la estructura interna de Titán. Quizás Titán es aún más caliente de lo que se pensaba. Algunos modelos predicen que el interior de Titán debe estar caliente, pero para que eso suceda su estructura necesitaría ser diferenciada.
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| Vista de la Cassini de los lagos en la superficie de Titán. Crédito: Cassini Radar Mapper, JPL, USGS, ESA, NASA - Crédito: astrobio.net |
Esto podría significar que Titán tiene (o tenía una vez) un núcleo rocoso caliente rodeado por un océano con una capa de hielo superpuesta arriba. Esto sería similar en estructura a lo que se ha hipótetizado sobre Ganímedes, la luna más grande del Sistema Solar, y a diferencia de la de Calisto, otra luna de gran tamaño que es mayormente indiferenciada, dijo Glein.
"No hay un acuerdo unánime", agregó. "La observación clave es el campo de gravedad - que nos dice cuanta separación de masa ocurrió durante la formación y evolución de Titán. Si hay un núcleo rocoso y una capa de hielo oceanica, debe haber una gran cantidad de separación. Pero Titán es una tierra de nadie [=no-man’s land] de la ambigüedad entre Ganímedes y Calisto. No podemos ser definitivos todavía".
La contribución de Glein al cuerpo de conocimiento sobre el origen de la atmósfera de Titán fue crear una representación matemática de los volátiles elementos de la geoquímica de Titán, asumiendo que la luna es diferenciada y los gases nobles se originaron del núcleo rocoso.
"Hice algunos cálculos y conecté los puntos juntos. Todo esto podría tener sentido en términos de una historia mas amplia", agregó.
Similitudes y diferencias con lunas Jovianas
Glein asume que los bloques de construcción de Titán tendrían una química similar a un cierto tipo de hielo que es un reflejo del material del primitivo Sistema Solar, como los cometas. El dióxido de carbono y amoníaco que se encuentra en estos pequeños cuerpos pueden producir metano y nitrógeno si se cocinan en un sistema hidrotermal. En el interior de Titán, es posible que esta combinación pueda explicar el nitrógeno y el metano que ahora residen en su atmósfera.
De acuerdo con Glein, algunos gases nobles se comportan muy similarmente (en términos de cuan fácilmente ellos forman gases) al metano y nitrógeno, que son los gases que dan a Titan una atmósfera. Por ejemplo, el nitrógeno es similar al argón, y el metano se comporta similarmente al krypton. Estas analogías de los gases nobles permitió a Gleinca calcular cuanto metano y nitrógeno pueden ir desde el núcleo rocoso a la atmósfera, a una distancia de al menos 500 km.
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| Concepción artística de Huygens acercandose a Titán. Crédito: NASA - Crédito: astrobio.net |
Por ejemplo, los modelos estándar muestran que el tufillo de argón-36 detectada por Huygens puede explicarse si sólo el 2 por ciento de la cantidad total en el núcleo puede salir a la parte superior. Del mismo modo, el nitrógeno también debe salir hacia fuera en alrededor de un 2 por ciento, y Glein encuentra que esto es suficiente para explicar la cantidad de nitrógeno que hallamos en la atmósfera de Titán. Llegó a una conclusión similar para el metano utilizando criptón para estimar el porcentaje de desgasificación para el metano.
El desafío es que gran parte del trabajo se basa en una sola misión y sólo unas pocas de horas de datos. Mientras Cassini todavía hace sobrevuelos regulares de pasada sobre Titan, sus instrumentos (junto con la mayor distancia) no son lo suficientemente sensibles como para recoger las abundancias precisas de trazas de gases nobles que mejorarían los resultados de Huygens. Del mismo modo, las observaciones telescópicas son difíciles porque Titán esta demasiado lejos para este exigente trabajo.
"Creo que en última instancia, vamos a necesitar otra misión a Titán, como un rover, y creo que probablemente el sistema de Júpiter más en el futuro inmediato. Hay información útil ahí afuera", dijo Glein.
"Una de las siguientes preguntas es tratar de abordar por qué Ganímedes y Calisto no tienen atmósferas, como Titán. Si podemos conseguir nuevos datos de Ganímedes especialmente, podemos probar este modelo y obtener una comprensión general de lo que está pasando. Esto es también el siguiente paso clave en probar la hipótesis de un Sistema Solar hidrotermal, donde las fuentes de calor dentro de mundos helados permiten al agua líquida el persistir, e impulsar transformaciones geoquímicas de carbono y nitrógeno. Esto podría sentar las bases para la vida bajo la superficie".
La próxima misión Juno de la NASA llega a Júpiter en 2016, y podría ayudar en términos de medición de la abundancia global del agua de Júpiter y explicar cómo las lunas se formaron de la nube de gas que dio nacimiento a Júpiter, dijo Glein. Más adelante está la misión Europea JUICE, que se verá en las lunas heladas en los 2030s y que podría reunir más información sobre la química y el interior de Ganímedes.
Sitios web relacionados:
Astrobiology Roadmap Goal 2: Life in our Solar System
Nota Traducción castellana de Andrés Salvador (sujeta a revisión). Las notas entre corchetes y subrayados son del traductor.
Fuente Elizabeth Howell, Titan’s Atmosphere Created As Gases Escaped Core, astrobio.net, Mar 5, 2015 - Trad. cast. de Andrés Salvador
http://www.astrobio.net/news-exclusive/titans-atmosphere-created-gases-escaped-core/