La Misión Cassini-Huygens: Rumbo a Saturno y Titán

Breve historia de los precedentes de la misión

Tras las misiones Voyager a los planetas exteriores, durante la ultima mitad de la década de los 70 y toda la década de los 80 y si bien, las fotografías que se tomaron entonces ilustran hoy en día todos los libros de Astonomía, en algunos casos dejaron mas preguntas que respuestas. Para resolver estas inquietudes la NASA envió la sonda Galileo a estudiar el entorno de Júpiter, el planeta mas grande y colosal de nuestro Sistema Solar. Esta nave se lanzó en 1989 y llegó al planeta gigante en diciembre de 1995. Estuvo activa hasta 2003 y además del 5º planeta a partir del Sol, estudió a fondo las caracterísiticas físicas y orbitales de los cuatro grandes satélites Galileanos, llamados así en homenaje a su descubridor: Galileo Galilei en 1610, Io, Europa, Ganímedes y Callisto.

Pero quizá lo que mas “decepcionó” en su día a los astrofísicos del JPL (Jet Propulsion Laboratory) fue la escasa aportación que hicieron las Voyager al sistema de Saturno. Un planeta mucho mas atractivo y cuyo conjunto de lunas ofrecía un Sistema Solar en miniatura. En definitiva. Un sistema que lo tenía absolutamente todo. Está desilusión se plasmó de manera especial con Titán la Luna mas grande del sistema saturniano y la segunda mas grande de todo el Sístema Solar (solo levemente mas pequeña que Ganímedes) tan grande que es incluso mayor que el planeta Mercurio aunque su masa es mucho menor. Titán además tiene la característica de ser el único satélite natural de nuestro Sistema Solar en contener una apreciable atmósfera que, al estar compuesta de elementos de metano generaba una densa bruma que impedía ver la superficie del astro pero esto lo veremos con mas profundidad mas adelante.

En 1989 y tras el lanzamiento de la misión Galileo a Júpiter, La NASA empezó a proyectar una sonda que estudiase en profundidad el entorno del planeta anillado y ahí se gesto el proyecto Cassini-Huygens (Cassini, descubridor de la división del mismo nombre dentro del conjunto de anillos de Saturno y de cuatro de sus lunas mayores. Rhea, Japeto, Dione y Tethys, y Huygens, astronomo holandés, que fue el primero en interpretar los “apendices” que sobresalían en los costados del planeta tras las primeras observaciones de Galileo y que definió como “anillos”, además de ser quén descubrió Titán.

El proyecto era el mas ambicioso que se había gestado desde el inicio de la carrera espacial. Se trataría de la sonda mas grande y rápida jamás construída hasta la fecha. (ahora el record de velocidad lo ostenta la sonda New Horizons, en camino al Planeta Enano Plutón y que llegará en 2015). Además de la sonda Cassini se proyectaba una mucho mas pequeña y que a la postre sería la denominada Huygens y cuya misión sería atravesar la densa y espesa atmósfera de Titán para posarse en su superficie. Por ello se solicitó ayuda a la ESA (Agencia Espacial Europea) que aceptó el reto con entusiasmo y que fue quien se encargó por entero de la construcción del Lander Huygens.

Esquema de la Cassini-Huygens

Esquema de la Cassini-Huygens

El Viaje

En 1997 la sonda Cassini-Huygens fue lanzada al espacio y tras viajar a Venus, volver a la Tierra, regresar de nuevo a Venus y ser catapultada por Júpiter enfiló al fin el rumbo definitivo hacia “El Señor de los Anillos”.

En estos dos vídeos que presentamos a continuación podemos ver la odisea de la Sonda Cassini-Huygens.

De camino a Saturno se detectaron fallos de sincronización entre la sonda Huygens y la antena de la Cassini, que tenía un leve desperfecto en la antena y que podían echar a perder la misión de la primera, según aseguró el Dr. Martin Tomasko de la Universidad de Arizona y creador de la óptica de la Huygens. Tras unas correcciones en la programación de la órbita de la nave Cassini la misión siguió su curso normal.

En Julio del año 2004, y después de 7 años de viaje, la sonda Cassini llegó a las inmediaciones de Saturno: el segundo planeta mas grande de nuestro sistema solar.

El Sistema de Saturno en Vídeos e imágenes.

En la siguiente imagen podemos observar el tamaño relativo de los satélites de Saturno y su distancia al planeta de los anillos

Tamaño comparativo de los satélites de Saturno y su distancia respecto a lplaneta

Tamaño comparativo de los satélites de Saturno y su distancia respecto al planeta

Titán (Extract Wikipedia)

Titán es el mayor de los satélites de Saturno, siendo el único del Sistema Solar que posee una atmósfera importante. Según los datos que tenemos puede estar compuesta principalmente por nitrógeno, pero hasta un 6% puede ser metano y compuestos complejos de hidrocarburos. En el año 2005, la sonda espacial Cassini-Huygens descendió en paracaídas por la atmósfera de Titán y aterrizó en su helada superficie para descubrir algunos de sus secretos.

Titán en color natural (sonda Cassini-Huygens 2005).

Titán en color natural (sonda Cassini-Huygens 2005).

Descubrimiento

Descubridor Christiaan Huygens
Fecha 25 de marzo de 1655

Elementos orbitales

Inclinación 0,348 54°
Semieje mayor 1.221.870 Km
Excentricidad 0,028880

Elementos orbitales derivados

Período orbital sideral 15,94542 (15d 22h 41m 27s )
Satélite de Saturno

Características físicas

Masa 1,345×1023 kg
Volumen 7,16×1019 m3
Densidad 1,88 g/cm3
Área de superficie 8,34×1013 m2
Diámetro 5,16×106 m
Gravedad 1,37 m/s2
Velocidad de escape

2.650 m/s

Periodo de rotación Rotación síncrona
Albedo 0,21

Características atmosféricas

Presión 160 kPa
Temperatura 93,7 K, −179.5 °C
Composición
Nitrógeno 95%
Metano 5%

Descubrimiento

Christiaan Huygens descubrió en 1656 el mayor de los satélites de Saturno y le dio el nombre de Luna Saturni. Huygens publicó este descubrimiento así como sus observaciones de los anillos del planeta en una obra titulada Systema Saturnium publicada en 1659. El nombre de “Titán” y los otros siete satélites de Saturno conocidos por John Herschel (hijo de William Herschel) proviene de su publicación en el año 1847 de sus observaciones sobre Saturno donde sugería los nombres de los titanes, hermanos y hermanas de Crono (el nombre griego para el dios romano del tiempo Saturno) como un método más efectivo para nombrar a los satélites de Saturno que hasta entonces se designaban por numerales romanos siguiendo el orden de proximidad al planeta.

Visibilidad desde la Tierra

Titán tiene una magnitud de entre +7,9 y +8,7 y alcanza una distancia angular de alrededor de 20 veces el radio de Saturno. Titán puede en general observarse con telescopios pequeños (con diámetro superior a unos 5 cm) e incluso con unos grandes prismáticos, como un punto “estrelliforme” cercano a Saturno. En las mejores aproximaciones a la Tierra presenta un tamaño aparente de hasta 0,85 segundos de arco de diámetro; apareciendo como una diminuta mancha de color amarillo-anaranjado que sólo puede apreciarse como un pequeño “disco” aparente con telescopios de aficionado a partir de 200 mm de diámetro utilizando más de 240 aumentos.

Características físicas

Titán comparado con La Tierra y La Luna

Titán comparado con La Tierra y La Luna

Estructura interna

Uno de los objetivos de la misión Cassini es estudiar la estructura interna de esta luna. La baja densidad que posee (1,9 gramos por centímetro cúbico) apunta a que es 50% roca y 50% hielo. Inicialmente se pensó que tenía un núcleo rocoso de diámetro 3400 kilómetros rodeado por diversas capas de hielo, es decir similar a la de Ganímedes, la mayor luna de Júpiter. Pero investigaciones recientes realizadas con ayuda de Cassini sugieren que no existe tal núcleo de roca; en su lugar, y de modo similar a Callisto, la segunda mayor luna de Júpiter, el interior de Titán consiste en una mezcla de hielo y roca no diferenciada (excepto en los 500 kilómetros más exteriores dónde no hay materiales rocosos).

Se cree que existe también un océano subterráneo de agua y amoníaco disuelto en él a una profundidad de 100 kilómetros bajo la superficie, y tal vez otro de hidrocarburos.

Atmósfera

Titán es la única luna conocida con una atmósfera densa. La primera persona que sugirió que Titán podía tener atmósfera fue el astrónomo español José Comas i Solá por el efecto de oscurecimiento al borde. La presencia de una atmósfera significativa fue confirmada por Gerard P. Kuiper en 1944 a partir de espectros tomados desde telescopios en aviones a gran altitud. La sonda Voyager 1 demostró en 1981 que, de hecho, la atmósfera de Titán es más densa que la de la Tierra, con una presión en superficie de una vez y media la de nuestro planeta y con una capa nubosa opaca formada por aerosoles de hidrocarburos que oculta los rasgos de la superficie de Titán. La presión parcial del metano es del orden de 100 milibares. Esa densa atmósfera es la responsable de que la iluminación existente en la superficie de Titán sea de 1/1000 de la existente en la superficie terrestre (aun así, la luminosidad existente es 350 veces superior a la que se puede dar en una noche de Luna llena en la Tierra). De hecho, el equipo de la sonda Huygens comparó las fotografías tomadas por la sonda de la superficie de Titán al fotografiar el asfalto de un aparcamiento durante el crepúsculo.

Imagen de Titán obtenida en infrarrojo por la misión Cassini/Huygens

Imagen de Titán obtenida en infrarrojo por la misión Cassini/Huygens

La atmósfera está compuesta en un 94% de nitrógeno y es la única atmósfera rica en nitrógeno, en el sistema solar aparte de nuestro propio planeta, con rastros significativos de varios hidrocarburos que constituyen el resto (incluyendo metano, etano, diacetileno, metilacetileno, cianoacetileno, acetileno, propano, junto con anhídrido carbónico, monóxido de carbono, cianógeno, cianuro de hidrógeno, y helio). Se piensa que estos hidrocarburos se forman en la atmósfera superior de Titán en reacciones que son el resultado de la disociación del metano por la luz ultravioleta del Sol produciendo una bruma anaranjada y espesa.

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. El aumento de la luminosidad del Sol en su evolución, y quizás un gran impacto de un asteroide o cometa, habría provocado que esos gases se evaporaran y cubrieran el satélite de la densa atmósfera que hoy tiene, aunque en un principio con mucho más metano que en la actualidad. Asumiendo que el metano presente en la atmósfera y que se pierde con las lluvias no sea repuesto, acabará por precipitar por completo en la superficie de Titán en menos de mil millones de años. Formando depósitos oscuros en ella y quedando sólo el nitrógeno en la atmósfera, la cual quedará limpia de niebla (algo parecido a Marte en la actualidad).

La presión parcial del metano es del orden de 100 hPa, cumpliendo el papel del agua en la Tierra; formando nubes en su atmósfera, desde nubes que causan tormentas de metano líquido en Titán y que descargan precipitaciones importantes de metano que llegan a la superficie produciendo, en total, unos 50 L/m² de precipitación anual, hasta cirros muy parecidos a los terrestres (excepto que formados de cristales de hidrocarburos y a una altura mucho mayor, entre 30 y 60 millas (en la estratosfera de Titán) en vez de los cómo mucho 11 millas de los cirros terrestres (contenidos en la troposfera terrestre). La existencia de éstas últimas nubes ya se sospechaba desde la época del sobrevuelo de la sonda Voyager 1, confirmándose su existencia gracias a los datos enviados por la sonda Cassini.10

Titán no tiene un campo magnético considerable y su órbita alcanza el exterior de la magnetósfera de Saturno exponiéndose directamente al viento solar. Esto puede ionizar y elevar algunas moléculas a la cima de la atmósfera.

Las observaciones de la nave Cassini de la atmósfera hecha en 2004 sugieren que la atmósfera de Titán gira mucho más rápido que su superficie al igual que ocurre en Venus, un régimen dinámico de la atmósfera que no se comprende en ninguno de los dos casos.

Hay nubes en la atmósfera de Titán además de una espesa niebla que afecta a todo el planeta. Estas nubes están probablemente compuestas de metano, etano y otros compuestos orgánicos simples. Otros compuestos químicos más complejos en pequeñas cantidades deben ser responsables del color anaranjado que se aprecia desde el espacio.

Una investigación reciente apunta a que es posible que Titán albergue moléculas prebióticas. De acuerdo con ella, el agua líquida que aparece en Titán tras por ejemplo el impacto de un meteorito contra su superficie helada o su criovulcanismo puede permanecer en este estado durante cientos o miles de años, tiempo más que suficiente para que las tolinas presentes en su atmósfera se hidrolicen (reaccionen con ella), y den lugar a moléculas orgánicas complejas.

En octubre de 2004 durante uno de los sobrevuelos de Titán por la nave Cassini se fotografiaron nubes altas y densas sobre el polo sur de Titán. Este tipo de formaciones nubosas son frecuentes en el polo sur de Titán tal y como revelan las observaciones con el telescopio Keck desde la Tierra. Aunque inicialmente se pensaba que tales nubes solo podían estar formadas por la condensación del abundante metano atmosférico, las observaciones de mayor resolución han planteado algunos problemas a esta interpretación, por lo que varios estudios actuales sobre la atmósfera de Titán pretenden determinar la composición de las nubes, para decidir si nuestra idea de la atmósfera de Titán necesita ser revisada.

También han sido descubiertas nubes en el polo norte de esta luna. En el sobrevuelo de Titán del día 28 de diciembre de 2006, el instrumento VIMS de la sonda Cassini ha descubierto un gran sistema nuboso (con la mitad de superficie que Estados Unidos) que cubre completamente el polo norte. Los modelos de circulación atmosférica de Titán ya habían predicho la existencia de esta nube, la cual según estudios recientes ha empezado a romperse al llegar la primavera allí.

Investigaciones posteriores muestran la presencia de nubes que se forman y mueven como las terrestres, aunque bastante más lentamente ; y se ha predicho en base a las observaciones que el comienzo de otoño en Titán será “cálido y húmedo”, según los patrones existentes allí.

Inicialmente se había predicho que las nubes del sur desaparecerían en 2005; sin embargo, se ha comprobado que a finales de 2007 las nubes seguían estando presentes allí y además muy activas para finalmente acabar por desaparecer tiempo después.

El ciclo estacional de Titán dura 29,5 años.

Ciclo del metano

Titán es un mundo extraordinariamente abundante en compuestos orgánicos, sobre todo metano. Probablemente el contenido de hidrocarburos líquidos de esta luna (en la forma de mares y lagos) es centenares de veces superior al de todas las reservas de petróleo y de gas natural de la Tierra juntas. Además, sus dunas ecuatoriales (de las que se habla más abajo) posiblemente contienen centenares de veces más materia orgánica que todas las reservas de carbón de la Tierra juntas.

El metano cumple el papel del agua en la Tierra, forma nubes en su atmósfera, cuando condensa sobre los aerosoles forma una lluvia de metano con partículas que llena los torrentes con un material negro que fluye. Pero ahora los cañones y los lagos en la zona dónde aterrizó la sonda Huygens están secos porque el metano al igual que el agua en la Tierra se infiltra bajo el suelo de Titán y deja en la superficie restos de materia orgánica cubriéndolo de una especie de alquitrán. En febrero de 2006 un grupo de científicos de las Universidades de Nantes, Francia y de la Universidad de Arizona, descifraron un poco más el ciclo del metano en la atmósfera. Descubrieron que el agua congelada rica en metano formaría una capa sólida en la superficie de Titán, por encima de un océano de agua líquida mezclada con amonio. Explican los procesos por medio de los cuales durante tres instantes en la historia de Titán el metano se sublimó a la atmósfera desde este reservorio superficial. En la atmósfera el metano tiene una vida breve por lo que es necesaria su reposición. El metano formaría nubes en la atmósfera, condensado sobre aerosoles formaría lluvia cuyos ríos serían responsables del moldeado del relieve de Titán y de hipotéticos lagos o mares. Es también responsable en parte de la opacidad de la atmósfera. Su futura desaparición de la atmósfera por no haber más procesos de sublimación provocaría un cambio drástico del régimen climático de Titán.

La compleja atmósfera de Titán en colores naturales.

La compleja atmósfera de Titán en colores naturales.

La compleja fotoquímica de la atmósfera superior podría convertir el etano en acetileno y etileno que combinados con el nitrógeno atmosférico podrían formar los bloques básicos para la aparición de aminoácidos; sin embargo, se ha detectado en la superficie titaniana una deficiencia del primer compuesto, lo cual junto a la desaparición de hidrógeno cayendo a la superficie de ésta luna sugiere que allí están teniendo lugar complejos procesos químicos, aunque que tales procesos sean causados por hipotética vida basada en el metano parece algo muy remoto.

Lluvias de metano

El 27 de julio de 2006 investigadores españoles de la Universidad del País Vasco en Bilbao, Ricardo Hueso y Agustín Sánchez-Lavega, publicaron en la revista Nature un artículo estudiando la formación de tormentas de metano líquido en Titán. Según este estudio se producen cada cierto tiempo, cuando se dan las condiciones apropiadas de humedad y temperatura, “fuertes tormentas” que descargan precipitaciones importantes de metano. Los investigadores han formulado un modelo que demostraría que estas tormentas y las subsiguientes precipitaciones de metano serían las causantes de los cauces y estructuras fluviales de reciente formación detectadas por la sonda Cassini-Huygens.
Imagen mostrando el desarrollo de nubes de metano y de una estructura superficial oscura y de bordes definidos sugerente de un lago de metano líquido.

Imagen mostrando el desarrollo de nubes de metano y de una estructura superficial oscura y de bordes definidos sugerente de un lago de metano líquido.

El modelo publicado en Nature demuestra que puede haber tormentas y llover en la superficie. De este modo Titán y la Tierra serían los únicos lugares en el Sistema Solar en los que llueve sobre su superficie. Las simulaciones numéricas por ordenador han demostrado que las nubes rápidas y brillantes observadas en Titán pueden desencadenar lluvias de metano con gotas de este líquido de hasta 5 mm de radio. Según estos autores estas tormentas se desencadenan en cuestión de horas de forma similar a como lo hacen las tormentas terrestres. Las tormentas de metano, capaces de alcanzar en su desarrollo vertical los 35 kilómetros de altura, producirían en cuestión de horas densas nubes de metano y copiosas precipitaciones de gotitas líquidas de este compuesto, semejantes a las más intensas trombas de agua que se producen en las tormentas terrestres.

Una de tales tormentas (del tamaño de la India) ha sido detectada mediante el uso de observaciones con telescopios terrestres y el telescopio de infrarrojos Spitzer en la región tropical de Titán, una zona que en la que no se habían visto nubes. Tras su formación se desplazó en dirección sureste generando nuevos sistemas nubosos.

En el mismo número de Nature se publica un estudio de Tetsuya Tokano de la Universidad de Colonia, Alemania, donde se estudia la lluvia de metano en forma de rocío sobre la superficie de Titán en la región de descenso de la sonda Huygens. Los datos de Huygens indican la presencia de una baja y apenas visible nube de metano y nitrógeno que libera gotas de lluvia que caen hacia la superficie de Titán continuamente, produciendo unos 50 (L/m2) de precipitación anual; aunque otros estudios estimaban la precipitación total en Titán en aproximadamente 10 L/m2. Comparados con aproximadamente 1000 L/m2 en la Tierra, indican que las tormentas en Titán podrían estar espaciadas entre sí por cientos de años, y en cambio ser mucho más copiosas que las terrestres. Como causas de este ciclo hidrológico exagerado se indican la baja radiación solar que llega a Titán, una milésima parte que la que llega a la Tierra, y la alta capacidad de retención de humedad de la atmósfera de Titán, equivalente a varios metros de precipitación líquida, comparada con los pocos centímetros de agua precipitable en la atmósfera terrestre.

Una comparación de imágenes tomadas en 2004 y 2005 muestra cambios en lagos situados en el polo sur de la luna, los cuales han sido atribuidos a una tormenta de metano que ha llenado tales lagos, muy posiblemente causada por la actividad meteorológica existente allí.

La evidencia más sólida a favor de la presencia de precipitación de metano ha sido avistada a finales de 2010, en una época de la primavera de allí equivalente a principios de abril en la Tierra, y consistiendo tanto en la observación de grandes sistemas de tormentas en el ecuador de Titán cómo en cambios de brillo en ésa zona, las cuales se cree han sido causadas debido a la lluvia asociada a ellas.

Superficie

A pesar de las densas capas de niebla que rodean a Titán el instrumento VIMS a bordo de la misión Cassini-Huygens fue capaz de obtener esta imagen infrarroja de la superficie de la luna mostrando una superficie cubierta de diferentes materiales en el hemisferio sur. También se puede apreciar una región circular que podría ser un cráter en el norte. La brillante mancha blanca en el hemisferio sur cerca del polo podría ser una formación meteorológica en la nube de metano.

Xanadu es la región blanca brillante cercana al ecuador del satélite y a la derecha de la zona oscura.

Xanadu es la región blanca brillante cercana al ecuador del satélite y a la derecha de la zona oscura.

Hasta los reiterados pasos de la sonda Cassini los mapas de la superficie de Titán eran poco precisos debido a la opacidad de la atmósfera. Mediante las imágenes en 1994 del Telescopio espacial Hubble se descubrió una región que se denominó extraoficialmente Xanadu, por la antigua capital de verano del imperio mongol. Es un área grande del tamaño de Australia, e inicialmente no estaba claro el tipo de terreno que era y se pensó en que se trataba de mares de metano. Los lagos de hidrocarburo podrían haber sido perceptibles observando luz del sol que se refleja en la superficie de cualquier líquido, pero no se ha observado ninguna reflexión especular. Imágenes de la nave espacial Cassini revelaron que la región de Xanadu, poseía características geológicas similares a la Tierra, con colinas, valles y dunas de arena oscura, cortadas por cauces similares a los ríos de la Tierra. Xanadu, es una inmensa zona de Titán cuya altura es considerablemente más elevada que el promedio, se trata pues de un continente. En octubre de 2007 en imágenes tomadas con los telescopios VLT y Keck, se ha detectado metano líquido en la parte baja de la atmósfera de Titán y sobre el continente, se trata de lluvia de metano que según una nota de prensa conjunta entre los observatorios de ESO y de los telescopios Keck, podría estar producida por un fenómeno análogo a la lluvia costera en la Tierra. La bruma ascendería por las laderas de las montañas al amanecer, se enfriaría, y se condensaría en forma de gotas de lluvia. La presencia de lagos ha sido descubierta por la nave Cassini en julio de 2006 cerca del polo norte de Titán. Cassini ha tomado fotos de mayor resolución de estos rasgos, y también ha descubierto enigmáticos rasgos lineales que algunos científicos han sugerido pueden indicar actividad tectónica.

Xanadu (a menudo llamada “Xanadu Regio”, aunque no es el nombre oficial) es un área muy brillante situada en el hemisferio que lidera la marcha del satélite de Saturno Titán. El nombre le fue puesto en referencia a Xanadú, el palacio legendario descrito en el poema Kubla Khan de Samuel Taylor Coleridge.

Este rasgo geográfico fue identificado por primera vez en el año 1994 por astrónomos que utilizaban el Telescopio Espacial Hubble en longitudes de onda infrarroja, y recientemente se han tomado imágenes mucho más detalladas por la sonda Cassini. Xanadu tiene un tamaño aproximado similar al de Australia. Observaciones preliminares indican que Xanadu es una región o meseta compuesta de hielo de agua y altamente reflectante, lo que la hace contrastar con las regiones más oscuras situadas a menor elevación, que antaño se creyó contenían mares líquidos de hidrocarburos pero ahora se sabe que son planicies cubiertas de dunas de hidrocarburos.

Imágenes tomadas por la nave Cassini durante los encuentros en octubre y diciembre de 2004 revelaron unos patrones de albedo complejos en la parte occidental de Xanadu. Aunque los científicos todavía debaten el significado de los patrones de albedo, un posible responsable puede ser la fuerza tectónica. Existen indicios de ello en modelos de cruces de alineamientos oscuros cercanos al lado oeste de Xanadu. Los científicos también investigan el límite entre Xanadu y Shangri-la, una región oscura situada más al oeste.

Las imágenes de radar tomadas por la Cassini han revelado la presencia de dunas, colinas, ríos y valles en Xanadu. Los rasgos geológicos parecen como esculpidos en el hielo, debido a la acción del metano o etano líquidos, en lugar de constituir una superficie sólida.

Durante el acercamiento a Titán del 26 de octubre de 2004, se observó una superficie lisa con pocos cráteres de impacto; hasta la fecha sólo se conocen unos pocos. Entre ellos:

  • Menrva, un cráter de 440 kilómetros de diámetro y varios anillos.
  • Sinlap, de suelo liso y 80 kilómetros de diámetro.
  • Ksa, que tiene 30 kilómetros de diámetro, con pico central y suelo oscuro.
  • uno de 112 kilómetros de diámetro con pico central pequeño, suelo llano, y de forma algo irregular aún sin nombre

Además, se han descubierto diversas estructuras crateriformes que quizás sean cráteres de impacto, pero que carecen de ciertos rasgos que faciliten su identificación de manera segura.

Esto sugiere que la luna tiene una superficie activa que se renueva constantemente. Las primeras imágenes de radar han revelado un mundo complejo, con unas áreas rugosas y otras lisas. Hay rasgos que parecen de origen volcánico como por ejemplo Ganesa Macula, la cual fue estudiada con el radar de la sonda tanto durante ese sobrevuelo como en uno posterior acontecido durante el 13 de enero de 2007 y que es interpretada como un volcán que funcionaría a bajas temperaturas por lo que se ha denominado criovolcán y que probablemente arroja agua mezclada con amoníaco, aunque otras interpretaciones como un cráter de impacto también han sido sugeridas., ó Tortola Facula; sin embargo, en este caso estudios posteriores realizados con ayuda del radar han mostrado que en realidad es únicamente un obstáculo rodeado por dunas y no un rasgo criovolcánico.

Otros rasgos que se sospechan de origen criovolcánico son una cuenca descubierta cerca del polo sur (aunque también se ha sugerido que puede ser un cráter de impacto degradado y lleno de materiales sedimentarios ó el producto de un colapso debido a metano existente bajo la superficie), que quizás haya estado llena de hidrocarburos líquidos, Hotei Arcus, un rasgo brillante en el infrarrojo y quizás variable con el tiempo que muestra estructuras posiblemente causadas por el fluir de fluidos tan viscosos como la lava terrestre, así como canales seguramente excavados por lluvias de metano y la presencia de compuestos distintos a los que se hallan a su alrededor; se sospecha que ahora hay cierta actividad allí, lo cual de confirmarse convertiría a esta estructura en el primer criovolcán activo descubierto en Titán.

El considerado mejor candidato a criovolcán, sin embargo, es Sotra Facula, una estructura que consta de dos picos de más de 1000 metros de altura, cráteres de hasta 1500 metros de profundidad, y flujos de materiales

Recientes análisis de los datos enviados por Cassini -como la presencia de depósitos temporales de hielo de amoniaco (que se cree se halla en el interior de Titán) en la superficie – parecen dar un fuerte espaldarazo a la presencia de criovulcanismo, aunque no todos los científicos están de acuerdo con dichos análisis, y de hecho algunos han sugerido que en realidad Titán es un mundo muerto geológicamente cuyos rasgos superficiales han sido causados en su mayoría por procesos externos (impactos de asteroides y cometas que han creado cráteres en su superficie seguidos de erosión causada por el viento y fluidos moviéndose por su superficie, que los han desdibujado dándoles la falsa apariencia de haber sido causados por criovulcanismo), habiendo sido comparado a Calisto, el satélite galileano más externo de Júpiter, sólo que con atmósfera y por tanto con tiempo atmosférico.

Durante los diversos acercamientos a Titán de la sonda Cassini se han observado más detalles gracias sobre todo al uso de su radar. Destacan en particular formaciones lineales interpretadas como campos de dunas, lo que parecen ser cráteres de impacto; canales seguramente producidos por metano líquido similares a los vistos por la sonda Huygens en su descenso, y lo que parece ser una línea de costa en el hemisferio S de la luna.

Las temperaturas en la superficie de esta luna son del orden de 90 K, y la presión cercana a 1.4 bar. En estas condiciones el metano estaría por debajo de su punto de saturación y no existirían lagos o ríos de metano. Otros hidrocarburos formados a partir del metano, como el etano, sí podrían estar saturados y en estado líquido en la superficie constituyendo una analogía con el agua en la Tierra. Estos depósitos líquidos podrían contener importantes cantidades de metano disueltos.

Durante el sobrevuelo del día 25 de octubre de 2006, han sido descubiertas mediante el uso del instrumento VIMS las que son las montañas más altas de Titán hasta la fecha, con una longitud de 150 kilómetros, una anchura de 30 kilómetros, y una altura de 1,5 kilómetros. Estas montañas parecen estar hechas de hielo cubierto por una especie de “nieve” de material orgánico. En ese mismo sobrevuelo, también ha sido descubierto lo que parece ser un nuevo criovolcán. Posteriormente, se han descubierto mediante el uso del radar de Cassini nuevas cordilleras montañosas, con alturas de hasta 2 kilómetros. Varias de ellas se sitúan en el ecuador y se extienden de oeste a este, lo que sugiere de acuerdo a los modelos un origen común para ellas: la contracción del satélite debido al decaimiento de isótopos radiactivos en su interior, lo que conlleva una congelación del océano existente bajo la superficie y con ello un engrosamiento de la corteza titaniana hasta que se rompe creando las montañas, un fenómeno parecido al que creó los Montes Zagros en Irán.

Titán parece también tener terrenos similares a los terrenos cársticos terrestres, aunque cómo se ha comentado antes con los hidrocarburos líquidos reemplazando al agua y el hielo con materiales orgánicos a la piedra caliza; esto sugiere que podría tener cavernas subterráneas, formadas de modo similar.

Dunas ecuatoriales

El 5 de mayo de 2006 se publicó en la revista Science que mediante observaciones de radar de la nave Cassini, se había descubierto que Titán tiene dunas de color marrón oscuro que se elevan unos 150 metros sobre la superficie y corren paralelas, una al lado de la otra, en el ecuador de Titán. Una de estas dunas tiene 1500 kilómetros de largo. Se extienden a lo largo de cientos de kilómetros en Titán. De acuerdo con las mediciones del instrumento VIMS, las dunas de Titán probablemente están compuestas de un núcleo central de hielo de agua rodeado por materia orgánica, estimándose que la “arena” formada por ésos granos es un poco más granulosa, pero menos densa que la terrestre o la marciana y que los granos tienen el tamaño de granos de café. Este trabajo se basó en las imágenes tomadas en el mes de octubre de 2005.

Se han encontrado dunas, aparte de la Tierra en Marte y Venus. Titán tiene una densa atmósfera, pero está tan alejado del Sol que los científicos dudaban de que la atmósfera tuviese la suficiente energía para desarrollar los vientos necesarios para erosionar y apilar la arena. La enorme gravedad de Saturno crea fuertes mareas en la atmósfera de Titán, que si es comparada con la que ejerce la Tierra sobre la Luna, es 400 veces mayor. Los modelos de computadora revelan que estas mareas serían los responsables de los vientos cercanos a la superficie de Titán. Los tipos de dunas observadas con forma longitudinal o lineal son características de su formación por vientos.

Es posible que las mareas de viento acarreen sedimentos oscuros desde latitudes altas hacia el ecuador y formen así el cinturón oscuro de Titán. Se presume que estas dunas se forman cuando la lluvia de metano líquido erosiona partículas de rocas de hielo. Así pues la región ecuatorial del satélite no estaría formada por mares sino que sería una zona desértica, aunque en latitudes más altas podría haber lagos de metano; según se cree, la “arena” se forma mediante la fusión de partículas de materia orgánica del tamaño de partículas de humo que precipitan desde la atmósfera, y no por erosión cómo ocurre en la Tierra. Una prueba a favor de ésta teoría es que los granos parecen tener poca agua y bastante material orgánico.

Recientemente, la NASA ha hecho público un mapa en el que se muestra el patrón global de dichas dunas. De acuerdo con los resultados publicados, la dirección predominante de los vientos cerca de la superficie es hacia el este y no hacia el oeste cómo se pensó en un principio.

Lagos de metano

Las observaciones continuadas por parte de la sonda Cassini han permitido explorar con menor grado de detalle áreas mucho mayores que la región sobre la que aterrizó Huygens. Algunas de las imágenes así obtenidas sugieren la presencia de lagos líquidos de metano en la superficie.
Reflejo especular sobre la superficie de Titán, confirmando la presencia de líquido.

Reflejo especular sobre la superficie de Titán, confirmando la presencia de líquido.

La sonda Cassini, utilizando su sistema de radares, captó el 21 de julio de 2006 dos “manchas oscuras”, similares a los lagos terrestres, que constituyen una “poderosa evidencia” de que hay depósitos de hidrocarburos en el satélite. Las “manchas” miden 420 kilómetros por 150, y 475 por 150 y están en el polo norte de Titán, es decir, donde aún son más bajas las temperaturas, dado que el satélite tiene un ángulo de inclinación de su eje de 27 grados, lo que le hace tener —como la Tierra, donde el ángulo es de 23 grados— estaciones y zonas más frías. El día 8 de julio de 2009 la sonda Cassini fotografió el primer reflejo especular sobre la superficie del satélite, confirmando la presencia de líquido sobre la superficie.

La sonda Cassini, en su sobrevuelo de Titán del día 23 de septiembre de 2006, descubrió57 más posibles lagos cerca del polo norte. El primero se localiza a 74º Norte y 65º Oeste, y tiene un tamaño de 20 × 25 kilómetros. Muestra claramente las líneas de costa y se observan varias bahías estrechas y una península. En otra imagen se ven dos lagos comunicados de unos 60 × 40 kilómetros. Están localizados a 73º Norte y 46º Oeste, y uno de ellos tiene manchas más claras, lo que podría indicar que se está secando lentamente según se aproxima el verano al hemisferio norte.

En el sobrevuelo del día 9 de octubre de 2006 han sido descubiertos más de 75 posibles lagos en las proximidades del polo norte de Titán, entre 70ºN y 83ºN.

También han sido descubiertas estructuras similares —los primeros en un sobrevuelo acaecido el día 2 de octubre de 2007 —, así como estructuras causadas por el fluir de líquidos, en la región polar del hemisferio S. El hecho de que parezca haber menos de ellas en esa zona que en su equivalente del hemisferio N, así como la presencia de lo que posiblemente son cuencas de lagos secos es consistente con la teoría de que dichas estructuras son lagos que se llenan durante el invierno y se secan durante el verano titaniano.

Con todo, el mayor de todos los posibles lagos conocido hasta la fecha ha sido descubierto durante un sobrevuelo acontecido el día 22 de febrero de 2007. Con una superficie de más de 100.000 km2, es mayor que el Lago Superior en América del Norte y en proporción es mayor que el Mar Negro, lo cual ha llevado a los científicos a considerarlo un mar más que un lago. Recientemente (3 de enero de 2007) la revista Nature publica el descubrimiento de que estos lagos son de metano líquido y se llenan bien por lluvia o por depósitos de metano líquido del subsuelo, siendo lo primero es bastante pausible al verse los barrancos que las alimentan. Éste descubrimiento ha sido confirmado en un sobrevuelo realizado en diciembre de 2007, en el cual se han detectado de manera inequívoca hidrocarburos líquidos en uno de tales posibles lagos (Ontario Lacus), el cual en concreto está situado en el polo S de Titán., y en el polo N en un sobrevuelo realizado en julio de 2009, durante el cual el instrumento VIMS de Cassini captó el reflejo de la luz del Sol en un lago del polo N de Titán

Otras pruebas de que dichas estructuras están llenas de líquido —probablemente metano— son la baja reflectividad en el radar, la cual indica profundidades de al menos decenas de metros así como la presencia de islas.,66 y que una comparación de imágenes tomadas por radar en diferentes sobrevuelos muestra cómo están desapareciendo lagos en el hemisferio S de Titán, algo interpretado como que se están evaporando. Un estudio del Caltech publicado en 2010 confirmó que los lagos del hemisferio sur están evaporándose a una velocidad de 1 metro por año.

Por ahora se desconoce la razón por la que el polo norte de Titán tiene más lagos que el polo sur; sin embargo, una teoría reciente sugiere que es debido a la excentricidad de la órbita de Saturno alrededor del Sol, lo que provoca que el metano tienda a concentrarse en el hemisferio norte de Titán, aunque al variar los parámetros orbitales de Saturno con el tiempo, esta situación puede invertirse cada muchos miles de años.

Exploración espacial de Titán y posibilidad de existencia de vida

Las misiones espaciales Pioneer 11 en 1979 y Voyager 1 y Voyager 2 en 1980 y 1981 realizaron sobrevuelos del sistema de Saturno. El Voyager 1 se desvió y abandonó la eclíptica para hacer un sobrevuelo más cercano a Titán. Desgraciadamente el Voyager 1 no poseía ningún instrumento para penetrar la niebla de Titán. Muchos años después, un proceso digital de las imágenes tomadas por Voyager 1 con el filtro anaranjado reveló el rasgo oscuro conocido como Xanadu. El Voyager 2 sólo echó una mirada superficial a Titán, pues el equipo de vuelo tenía la opción de dirigir la nave espacial para una exploración en detalle de Titán o usar otra trayectoria que le permitiría visitar Urano y Neptuno. Dado la falta de rasgos de la superficie vista por Voyager 1, se adoptó la segunda opción.

Titán visto por detrás de los anillos de Saturno. La esfera pequeña que se encuentra en el borde superior de su disco es la luna Encélado

titanrings_cassini_big

En los últimos años las principales observaciones de Titán han sido realizadas por grandes telescopios terrestres equipados con óptica adaptativa como el telescopio Keck. La misión Cassini/Huygens, de las agencias NASA, ESA y ASI en conjunto, que explora el sistema de Saturno se puso en órbita a Saturno el 1 de julio de 2004. La sonda Cassini sobrevoló Titán el 26 de octubre de 2004 y ha empezado el proceso de trazar la superficie de Titán con el radar.

Dos artículos recientes han publicado resultados de la sonda Huygens donde se revela la posibilidad de existencia de vida. La atmósfera de Titán es rica en metano, pero puesto que dicho gas es destruido constantemente por la luz ultravioleta, debe existir una fuente en Titán para mantener el nivel del mismo. En la destrucción del metano se produce hidrógeno y acetileno por lo que el hidrógeno debería de estar distribuido equitativamente a través de las distintas capas de la atmósfera.

Sin embargo, hay una disparidad entre la densidad de hidrógeno observada de la esperada según este mecanismo. Pues parece que el hidrógeno desaparece en la superficie del satélite por culpa de algún mecanismo desconocido. La rareza de este fenómeno, y la necesidad de una fuente de metano son indicios de la posible existencia de vida.

Conclusiones tras el aterrizaje de la sonda Huygens

El 14 de enero de 2005 la sonda Huygens descendió de manera satisfactoria sobre la superficie de Titán en una región conocida como Adiri, obteniendo imágenes durante su descenso y en la superficie. La panorámica durante el descenso muestra suaves colinas con canales de drenaje. Los canales parecen conducir a una región cercana, ancha plana y oscura. Parece incluso verse una zona de costa e incluso islas, y lo que parece ser un mar de metano, todo en un ambiente brumoso.
Imagen de la superficie de Titán tomada por la sonda Huygens

Imagen de la superficie de Titán tomada por la sonda Huygens

Los científicos de la ESA estiman que la sonda podría haber descendido sobre la región oscura. La imagen tomada tras el aterrizaje muestra una superficie plana cubierta por piedras en forma de guijarros redondeados. Los guijarros podrían estar formados en su mayoría de hielos de agua. No hay que olvidar que, en Titan, no existe agua líquida en su superficie, aunque si existe agua congelada; dicho hielo está presente en forma de rocas.

Una semana después del aterrizaje, Martín Tomasko de la Universidad de Arizona y responsable de las cámaras de la Huygens (como se comentó con anterioridad) declaró: “Ahora disponemos de la clave para saber lo que moldea el paisaje de Titán. Las pruebas geológicas de precipitaciones, erosión, abrasión mecánica y actividad fluvial que han dado forma a Titán son muy parecidos a los que han moldeado la Tierra”.

Para Jean Pierre Levreton: “La superficie de Titán sería parecida a un desierto en Arizona” donde el suelo sería de hielo sucio; las rocas que se aprecian en la fotografía serían hielos.

Las fotos muestran una compleja red de estrechos canales de drenaje que descienden desde las brillantes montañas hasta regiones más bajas llanas y oscuras. Hay lagos, costas e islas asombrosamente parecidos a la Tierra; e incluso llueve, no cuando aterrizó la nave, pero probablemente hacía poco que lo había hecho. Sin embargo la analogía acaba aquí. Titán es un mundo gobernado por sus bajas temperaturas de –179 °C con una atmósfera de nitrógeno y metano. Allí el metano cumple el papel del agua en la Tierra formando nubes en su atmósfera; cuando condensa sobre los aerosoles forma una lluvia de metano con partículas que llena los torrentes con un material negro que fluye. Pero ahora los cañones y los lagos están secos porque el metano, al igual que el agua en la Tierra, se infiltra bajo el suelo de Titán, dejando en la superficie restos de materia orgánica.

Sabemos que llueve metano porque la sonda iba provista de un sensor en forma de bastón, que fue lo primero que tocó tierra y que luego penetró en ella. Según John Zarnecki de la Open University, en un primer instante encontró fuerte resistencia, de lo que se deduce que sobre la superficie hay una costra con la consistencia de arcilla. Los sensores detectaron transferencia de calor y evaporación de metano. Una parte importante de los datos se perdió debido a un fallo de comunicación a través de uno de los dos canales de comunicaciones de los que disponía la sonda.

En marzo de 2007, la ESA, la NASA, y el COSPAR (international Commitee for Space Research) decidieron de común acuerdo nombrar el lugar de aterrizaje de la sonda Huygens cómo Hubert Curien Memorial Station, en memoria de Hubert Curien, un presidente de la Agencia Espacial Europea.

Album fotográfico de Titán

La sonda Cassini-Huygens ha dejado todo un sinfín de imágenes del sistema de Saturno en General y de Titán en particular. He aquí algunos ejemplos de la inmensa cantidad de fotografías que se tomaron tanto desde el Orbiter como desde el lander (a pesar de las averías de la Cassini)

titan01

titan1-030107

mosaico de la Huygens, mostrando en detalle una panorámica global de 360º de la región de Titán por donde descendía la sonda. Las fotografías se obtuvieron a una distancia de 8 kilómetros del suelo. (ESA)

Mosaico de la Huygens, mostrando en detalle una panorámica global de 360º de la región de Titán por donde descendía la sonda. Las fotografías se obtuvieron a una distancia de 8 kilómetros del suelo. (ESA)

La siguiente imagen es artística y sugiere una vista del cielo de Titán en el que el majestuoso Saturno preside la escena.

Saturno visto desde Titán visto por la imaginación de un Artista

Saturno visto desde Titán desde la imaginación de un Artista

La fotografía mas maravillosa jamás tomada desde el espacio.

La siguiente fotografía se tomó en 2009 durante una de las orbitas de la sonda Cassini. Los científicos repararon en un pequeño punto de luz que asomaba entre los anillos del majestuoso gigante. Tras muchas comprobaciones matemáticas, lo que se pensaba en un principio que era una nueva. luna, resulto ser el distante y magnífico planeta Tierra. Los dos planetas mas hermosos El Planeta azul y de vida y el Señor de los Anillos inmortalizados en una fotografía que ha pasado a ser reconocida como la mas maravillosa jamás tomada desde el espacio exterior. Disfrutadla y gracias por haber tenido la osadía de leerme.

TierraDesdeSaturno2

Dedicado a Alba, La Princesa de mi buena amiga Chus Cabezas y para mi pequeño hijo Vicente “Saturnino”.

//

//

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s