Titán

El vórtice polar de la luna Titán

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Inesperado comportamiento del vórtice polar de la luna Titán

por Amelia Ortiz · Publicada 22 noviembre, 2017 ·
22/11/2017 de University of Bristol / Nature Communications


El vórtice polar invernal de Titán, en una imagen tomada por Cassini. El vórtice se encuentra en pleno invierno y sólo puede verse porque las nubes polares del interior del vórtice están a gran altura sobre la superficie de Titán. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Jason Major.

La atmósfera polar de Titán experimentó recientemente un enfriamiento inesperado e importante, contrario a todas las predicciones de los modelos y que se diferencia del comportamiento de todos los demás planetas terrestres en nuestro Sistema Solar.

Normalmente la atmósfera polar a gran altura en el hemisferio invernal de un planeta se mantiene templada debido a que el aire que se hunde es comprimido y se calienta, parecido a lo que ocurre en una bomba de bicicleta. Sorprendentemente, el vórtice polar atmosférico de Titán parece estar extremadamente frío.

Antes de su destrucción en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre, la nave Cassini observó que mientras la zona caliente polar esperada se empezó a desarrollar al principio del invierno de 2009, pronto se convirtió en una zona fría en 2012, con temperaturas que llegaron a solo 12o K a finales de 2015. Sólo en las observaciones más recientes de 2016 y 2017 ha retornado la zona caliente que se predecía.

“En la Tierra, Venus y Marte el principal mecanismo de enfriamiento de la atmósfera es la radiación infrarroja emitida por el gas CO2 y como el CO2 tiene una larga vida en la atmósfera, se mezcla bien a todos los niveles atmosféricos y apenas se ve afectado por la circulación atmosférica”, explica el Dr. Nick Teanby. “Sin embargo, en Titán las exóticas reacciones fotoquímicas de la atmósfera producen hidrocarburos como etano y acetileno, y nitrilos, incluyendo cianuro de hidrógeno y cianoacetileno, que producen la mayor parte del enfriamiento”.

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Conocimientos sobre Titán gracias a Cassini

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Cassini se prepara para decir adiós a Titán


Estas dos vistas de la luna de Saturno, Titán, ejemplifican cómo la nave espacial Cassini ha revelado la superficie de este fascinante mundo. Créditos: NASA JPL-Caltech / Instituto de Ciencias del Espacio /

A pocas semanas de su dramática caída y final de la misión que termina destruida en la atmósfera de Saturno, la nave espacial Cassini de la NASA tiene una apretada agenda mientras se mantiene cada semana en órbita alrededor del planeta. En un par de órbitas, la mayor luna de Saturno, Titán, setará lo suficientemente cerca como para modificar la órbita de la sonda Cassini, haciendo que la nave espacial pueda acercarse un poco más de Saturno o ir un poco más lejos. Un par de esos pases distantes le permitirá será empujado a los márgenes interiores de los anillos de Saturno.

Titan estará esperando su paso una vez más cuando el camino ya se agota en septiembre. Un último encuentro, distante con la luna será el 11 de septiembre y marcará el comienzo de Cassini a su destino, con la nave espacial enviará de regreso datos científicos preciosos hasta que se pierde el contacto con la Tierra en su final.

Un mundo sin Velo: Cassini en Titán

El verdadero motor de la Misión

Los sobrevuelos repetidos a Titán se concibieron, desde el comienzo de la misión, como una manera de explorar la luna del tamaño de planetas misteriosos y para lanzar a Cassini hacia sus aventuras en el sistema de Saturno. Los científicos han estado ansiosos por un retorno a Titán desde la Voyager 1 que la sobrevoló en 1980 y no fue capaz de ver a través de la neblina densa, dorada que envuelve su superficie.

Titán es un poco más grande que el planeta Mercurio. Dado su tamaño, la luna tiene una gravedad significativa, que se utiliza para distorsionar el curso de la Cassini en su órbita alrededor de Saturno. Un único sobrevuelo cercano de Titán podría proporcionar más de un cambio en la velocidad necesaria de la nave espacial para reducir la velocidad y ser capturada por la gravedad de Saturno a su llegada en 2004.

Lo que hemos aprendido

En el transcurso de su misión de 13 años a Saturno, Cassini ha realizado 127 sobrevuelos cercanos de Titán, con muchas observaciones más distantes. Cassini también dejó la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea, que descendió a través de la atmósfera de Titán a la superficie en enero de 2005.

Los éxitos de la Cassini durante su misión incluyen la revelación de que, ya que los investigadores habían teorizado, de cuerpos de hidrocarburos líquidos abiertos en la superficie de Titán. Sorprendentemente, resultó que los lagos de Titán y mares se limita a los polos, con casi todo el líquido esta en las latitudes del norte en la época actual. Cassini encontró que la mayoría de Titán no tiene lagos, con grandes extensiones de dunas lineales más cerca del ecuador similares a lugares como Namibia en la Tierra. La nave espacial observó nubes gigantes de hidrocarburos que se ciernen sobre los polos de Titán y brillantes, con plumas de que se deslizaban a través del paisaje, dejando caer la lluvia de metano que oscurece la superficie. También hubo indicios de un océano de agua bajo la superficie helada de la luna.

Desde el principio, la imagen de Titán era irregular, pero cada encuentro construye sobre el anterior. A lo largo de toda la misión, la investigación de radar de Cassini fotografiada aproximadamente el 67 por ciento de la superficie de Titán, utilizando una gran antena de la nave espacial, en forma de platillo para hacer rebotar señales de la superficie de la luna. Las vistas desde las cámaras de imagen de Cassini, espectrómetro de infrarrojos y radares añaden lentamente y metódicamente detalles, la construcción de una visión más completa y de alta resolución de la imagen de Titán.

“Ahora que hemos completado la investigación de Titán por Cassini, tenemos suficiente detalle para ver realmente lo que Titán es como como un mundo” dijo Steve Wall, del equipo de radar de Cassini en el JPL.

Los científicos ahora tienen suficientes datos para entender la distribución de las características de la superficie de Titán (como montañas, dunas y mar) y el comportamiento de su atmósfera con el tiempo, y han sido capaces de comenzar a unir las piezas de cómo líquidos superficiales podrían migrar de polo a polo.

Entre las cosas que no estén seguros es exactamente cómo se está reponiendo el metano en la atmósfera de Titán, ya que se descompone con el tiempo por la luz solar. Los científicos ven alguna evidencia de actividad volcánica, con agua cargada de metano vista como “lava”, siendo esta detección definitiva difícil de alcanzar o asegurar.

Las observaciones a largo plazo de la Cassini aún podrían proporcionar pistas. Los investigadores han estado atentos a las nubes de lluvia de verano que aparecen en el polo norte, ya que sus modelos lo predijeron. Cassini observó nubes de lluvia en el polo sur en el verano austral en 2004. Sin embargo, hasta el momento, las nubes en las latitudes altas del norte han sido escasas.

“La atmósfera parece tener más inercia que la mayoría de los modelos que han asumido. Básicamente, se tarda más tiempo de lo que pensábamos que el clima cambia con las estaciones del año,” dijo Elizabeth Turtle, del equipo de imágenes de Cassini en la Universidad Johns Hopkins Laboratorio de Física Aplicada, Laurel, Maryland.

La llegada lenta de las nubes de verano del norte puede coincidir mejor con los modelos que predicen un depósito global del metano, dijo la Turtle. “No hay una reserva mundial en la superficie, por lo que si es que existe en el subsuelo que sería una revelación importante sobre Titán”. Esto apunta al valor de seguimiento a largo plazo de la Cassini de la atmósfera de Titán, dijo, como el monitoreo proporciona datos que se puede utilizar para probar los modelos e ideas.

Los resultados del último paso cercano

Cassini hizo su último sobrevuelo cercano de Titán el 22 de abril y que dio a la nave el empuje que necesitaba para saltar por encima de los anillos de Saturno y comenzar su última serie de órbitas, que pasan entre los anillos y el planeta.

Durante este sobrevuelo, el radar de la Cassini estaba ubicado como en el asiento del conductor para cumplir con las necesidades de observación y para determinar cómo se orienta la nave espacial a medida que pasaba a baja altura sobre la superficie una vez más a una altitud de 979 kilómetros. Una de las prioridades era tener una última mirada a la misteriosa características del equipo conocido como “islas mágicas”, que había aparecido y luego se desvanecieron en observaciones separadas años de diferencia. En el último pase no había “islas mágicas” para ser vistas. El equipo de radar sigue trabajando para entender que podría haber sido eso, los candidatos principales siguen siendo burbujas u ondas.

Lo más interesante para el equipo de radar era un conjunto de observaciones que era a la vez el primero y el último de su tipo, en el que se utilizó el instrumento para sondear la profundidad de varios de los pequeños lagos que salpican la región del polo norte de Titán. En el futuro, los investigadores estarán trabajando para desentrañar la información de estos datos sobre la composición de los lagos, en términos de metano versus etano.

Cuando la Cassini se fue más allá de su último encuentro cercano con Titán, se dirigió hacia su gran final, el radar fotografiada una larga franja de la superficie que incluía terreno se ve en el primer sobrevuelo de Titán en 2004. “Es bastante notable que terminamos cerca de donde empezamos”, dijo Wall. “La diferencia es cómo nuestro conocimiento ha crecido enriquecido, y cómo las preguntas que nos estamos haciendo sobre Titán han evolucionado.”

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, de la ESA (Agencia Espacial Europea) y de la Agencia Espacial Italiana.

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¿Química prebiótica en Titán?

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¿Ha encontrado Cassini una causa universal para la química prebiótica en Titán?

por Amelia Ortiz · Publicada 28 julio, 2017 ·
28/7/2017 de ESA / The Astrophysical Journal Letters

Esquema de los procesos químicos que tienen lugar en la atmósfera de Titán y conducen a la formación de moléculas orgánicas complejas.

La misión internacional Cassini-Huygens ha realizado la sorprendente detección de una molécula que es fundamental en la producción de sustancias orgánicas complejas en la brumosa atmósfera de la luna Titán de Saturno.

Titán posee una gruesa atmósfera de nitrógeno y de metano que se incluye entre las más complejas químicamente hablando del Sistema Solar. Incluso se piensa que es parecida a la atmósfera de la Tierra primitiva antes de que se acumulara oxígeno en ella. Como tal, Titán puede verse como un laboratorio a escala planetaria que puede ser estudiado para entender las reacciones químicas que pueden haber dado origen a la vida en la Tierra y que podrían darse en planetas de otras estrellas.

En la alta atmósfera de Titán, el nitrógeno y el metano están expuestos a la energía de la luz solar y a las partículas de alta energía procedentes de la magnetosfera de Saturno. Estas fuentes de energía pueden provocar reacciones entre el nitrógeno, el hidrógeno y el carbono, formando compuestos prebióticos más complicados. Estas moléculas grandes caen hacia la baja atmósfera formando una gruesa bruma de aerosoles orgánicos y se piensa que acaban alcanzando la superficie. Pero el proceso por el cual moléculas simples de la alta atmósfera se transforman en bruma orgánica compleja a latitudes más bajas es complicado y difícil de determinar.

En un nuevo estudio, los científicos han identificado algunas especies con carga eléctrica negativa conocidas como “aniones de cadenas de carbono”. Estas moléculas lineales se piensa que son los elementos básicos en la construcción de moléculas más complejas y pueden haber actuado como base de las formas de vida más primitivas de la Tierra. “Es un proceso conocido en el medio interestelar, pero ahora lo hemos visto en un ambiente completamente diferente, lo que significa que podría representar un proceso universal para la producción de moléculas orgánicas complejas”, explica Ravi Desai (University College London).

[Fuente]