Francis en #rosavientos: Plutón es una caja de sorpresas

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Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes. [PS] Recomiendo también escuchar a Alberto Aparici en Onda Cero hablando de Plutón.

Fuera de toda el gran protagonista científico de la semana pasada, de esta semana y quizás también lo será de la próxima es el histórico sobrevuelo de la sonda New Horizons a Plutón y Caronte. Plutón tiene un diámetro de 2370 km y Caronte de 1208 km. La imágenes obtenidas muestran que Plutón no tiene cráteres de impacto (como nuestra Luna), mostrando montañas jóvenes y heladas con picos de hasta 3500 metros de altura. Todo indica que su superficie es joven y está geológicamente activa. Una gran sorpresa para todos los científicos y un gran misterio pues no se conoce la fuente de calor en el interior de Plutón que permite esta actividad. Estamos aprendiendo sobre Plutón en pocos días mucho más de lo que hemos aprendido en los últimos 40 años.

Imágenes publicadas del sistema Plutón-Caronte en esta web de la NASA.

Más información divulgativa en Nahúm Méndez, “El sistema solar está lleno de sorpresas,” Principia, 16 Jul 2015; Daniel Marín, “Plutón medio día antes del encuentro con la New Horizons,” Eureka, 13 Jul 2015; Daniel Marín, “La New Horizons pasa por Plutón,” Eureka, 14 Jul 2015; Daniel Marín, “Y la New Horizons llamó a casa para enseñarnos las montañas de hielo de Plutón,” Eureka, 16 Jul 2015; Daniel Marín, “Una mirada al corazón de Plutón,” Eureka, 18 Jul 2015; Daniel Mediavilla, “Plutón tiene montañas de agua helada y permanece activo,” Materia, El País, 16 Jul 2015; hay muchos más, pero son demasiados para citarlos todos.

Recomiendo los artículos del número especial de la revista Icarus sobre Plutón, Will Grundy et al., “Introduction to the Pluto system science special issue,” Icarus, 246, 15 Jan 2015, doi: 10.1016/j.icarus.2014.01.044. En concreto F. Nimmo, J.R. Spencer, “Powering Triton’s recent geological activity by obliquity tides: Implications for Pluto geology,” Icarus 246: 2-10, 15 Jan 2015, doi: 10.1016/j.icarus.2014.01.044; Alyssa Rose Rhoden et al., “The interior and orbital evolution of Charon as preserved in its geologic record,” Icarus 246: 11-20, 15 Jan 2015, doi: 10.1016/j.icarus.2014.04.030; Steven J. Desch, “Density of Charon formed from a disk generated by the impact of partially differentiated bodies,” Icarus 246: 37-47 15 Jan 2015; doi: 10.1016/j.icarus.2014.07.034; Jeffrey M. Moore et al., “Geology before Pluto: Pre-encounter considerations,” Icarus 246: 65-81, 15 Jan 2015; doi: 10.1016/j.icarus.2014.04.028; Amy C. Barr, Geoffrey C. Collins, “Tectonic activity on Pluto after the Charon-forming impact,” Icarus Volume 246: 146-155, 15 Jan 2015, doi: 10.1016/j.icarus.2014.03.042; Laurence M. Trafton, “On the state of methane and nitrogen ice on Pluto and Triton: Implications of the binary phase diagram,” Icarus 246: 197-205, 15 Jan 2015, doi: 10.1016/j.icarus.2014.05.022.

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La sonda New Horizons (Nuevos Horizontes) de la NASA sobrevoló el pasado martes 14 de julio el planeta Plutón y su sistema de satélites. Un acontecimiento histórico que ha sido todo un éxito. ¿Qué hemos aprendido de Plutón esta semana? La sonda espacial New Horizons de la NASA sobrevoló el planeta enano Plutón a una distancia de sólo 12.500 km. La nave pasó a una velocidad de 49.600 km/h (14 km/s) tomando 50 Gigabits de datos con sus siete instrumentos científicos. Poco antes de las tres de la madrugada entre el martes y el miércoles, llegó a la antena de 70 metros de la estación de Robledo de Chavela (Madrid) la señal que confirmaba que la sonda había sobrevivido al sobrevuelo a Plutón y que todos sus sistemas estaban en correcto funcionamiento. Tras trece horas de silencio e incertidumbre, los primeros que han oído a la New Horizons han sido los españoles de Robledo de Chavela. Las imágenes publicadas por la NASA está semana son versiones comprimidas de las imágenes originales y son espectaculares, nadie esperaba que Plutón y Caronte fueran tan sorprendentes. Plutón se parece a Tritón, un objeto del cinturón de Kuiper que el planeta Neptuno capturó y convirtió en una de sus lunas. Plutón tiene montañas heladas con picos de 3.500 metros de altura, presenta muy pocos cráteres de impacto y parece estar geológicamente activo. Caronte, su mayor luna, se parece a nuestra Luna, con muchos crácteres de impacto, pero surcada de cañones y estrechos valles. Nadie podía imaginar que Plutón y Caronte fueran tan diferentes a lo que imaginábamos hace una semana.

Dibujo20150718 frozen carbon monoxide - pluto - new horizons - nasa

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Las imágenes de Plutón muestran una región muy brillante con forma de corazón, muy popular en la redes sociales. ¿Qué sabemos sobre esta región? La fotografía de Plutón que se publicó el día 14, el día del sobrevuelo, y que apareció en todos los medios fue tomada por la cámara LORRI de la New Horizons el día 13 de julio a unos 766 mil kilómetros de distancia. Esta imagen pasará a los libros de historia tiene como característica más sobresaliente una región en forma de “corazón” brillante, bautizada como Tombaugh Regio, en honor al descubridor de Plutón. Esta región de hielo no es de agua helada, sino de hielo de monóxido de carbono casi puro (según el espectrómetro infrarrojo LEISA del instrumento Ralph de la sonda). El corazón es la mayor reserva de hielo de monóxido de carbono de toda la superficie de Plutón, que está dominada por hielos de nitrógeno y de metano. Llama la atención que no hay cráteres de impacto, que indica que es un terreno inusitadamente joven, quizás menos de 100 millones de años. Las fotos de detalle muestran un terreno con apariencia poligonal, con células de unos veinte kilómetros de diámetro, similar a las que se observan en los casquetes polares marcianos. La líneas entre los polígonos son pequeños cañones rellenos de material oscuro y algunos parecen tener pequeños salientes o colinas. Estas estructuras deben haberse formado por procesos de convección, quizás indicando la presencia de un océano interior en Plutón, que aún no está confirmado. En la región exterior al corazón de Plutón, en su región ecuatorial, se observa una cadena de montañas con picos que sobresalen a alturas de 3500 metros sobre la superficie. Son montañas muy jóvenes, menos de 100 millones años, comparado con la edad del Sistema Solar que es de 4.560 millones de años.

Esta montañas con picos de tres kilómetros y medio en un mundo tan pequeño como Plutón son sorprendentes, ¿se sabe cuál es su origen? Bautizados como montes Norgay, en honor de Tenzing Norgay, el sherpa que acompañó a Edmund Hillary hasta la cima del Everest, estas montañas deben ser de hielo de agua (el único material capaz de resistir presiones tan intensas a la temperatura de la superficie de Plutón). No habíamos detectado su presencia hasta ahora porque están recubiertas de una capa de hielo de metano. La superficie de Plutón está formada por diferentes hielos (de agua, de nitrógeno, de metano y de monóxido de carbono). No se conoce el proceso que puede estar modificando la superficie de Plutón, produciendo regiones como el corazón de Plutón o las cadenas de montañas ecuatoriales. No pueden ser las fuerzas de marea gravitatoria (como en otras lunas del Sistema Solar como Encélado o Europa), porque en el sistema Plutón-Caronte son muy pequeñas. El calor de los isótopos radiactivos del núcleo sólido de Plutón no parece suficiente. La densidad de Plutón sugiere que el 55% de su interior es un núcleo sólido de silicatos y el 45% son hielos de agua. Un núcleo tan pequeño no permite generar suficiente energía para sostener una corteza geológicamente tan activa y con la enorme diversidad de terrenos que existen en Plutón.

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La superficie de Plutón es muy joven a escala geológica y es geológicamente activa. ¿Cuál puede ser la fuente interna de energía en Plutón? No se sabe aún. Que Plutón siga geológicamente activo 4.500 millones de años después de su formación ha sorprendido a los científicos. Hay varias hipótesis en liza. Tritón, la luna de Neptuno, tiene este tipo de actividad geológica, pero se achaca a la influencia de la gravedad del planeta gigante, que provoca mareas gravitatorias en el interior de su luna. Si me permites especular un poco, una teoría muy sugerente relaciona a Plutón con Tritón. Muchos cuerpos del cinturón de Kuiper están en resonancia con Nepturno, se llaman plutinos. Se cree que la captura de dos cuerpos del cinturón de Kuiper que se acercaron a Neptuno provocó que uno quedará atrapado por la gravedad del planeta gigante en un órbita retrógada y que el otro escapó. Se ha sugerido que este otro cuerpo podría ser Plutón y que la captura de Tritón por Neptuno fue reciente e inyectó una gran cantidad de energía en Plutón que licuó parte de su interior formando un gran oceáno subterráneo. Por supuesto se trata de una hipótesis muy especulativa, que tendrá que ser confirmada mediante nuevos modelos geofísicos. Ello explicaría varios observaciones en la llamada Planicie de Sputnik (Sputnik Planum) que apuntan a criovolcanes o géiseres en la superficie de Plutón, similares a los que se observan en Tritón, además de la presencia de vientos en su superficie.

Dibujo20150718 alice solar occultation - pluto - new horizons - nasa

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El descubrimiento de viento en la superficie de Plutón es muy sorprendente. ¿Qué sabemos de la atmósfera de Plutón? El espectrómetro ultravioleta Alice ha confirmado que la tenue atmósfera de Plutón, compuesta principalmente por nitrógeno y se extiende hasta nada más y nada menos que 1600 kilómetros sobre la superficie del planeta enano. Esta atmósfera pierde unas quinientas toneladas de nitrógeno cada hora. En cierto sentido Plutón tiene cola como un cometa. La sonda ya detectó nitrógeno procedente de la atmósfera de Plutón el día 9 de julio en vez del día 13 como se esperaba. La exosfera del planeta enano ocupa un volumen mayor de lo previsto. La atmósfera de Plutón se escapa continuamente al espacio. En la región atmosférica más cercana a la superficie se han publicado pocos datos, pero se han observado en varios puntos de la Planicie de Sputnik plumas de metano eyectadas de la superficie todas en la misma dirección, como si fueran provocadas por el flujo del viento. Nuevas medidas tendrán que confirmar esta hipótesis.

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Las imágenes de Caronte, la mayor luna de Plutón, también son espectaculares ¿qué hemos descubierto esta semana sobre Caronte? Caronte ha resultado ser fascinante. Ya sabíamos que la superficie de Caronte es muy diferente a la de Plutón, con una mezcla de hielo de agua y amoniaco, siendo más oscura. Destaca una región oscura circular que parece un casquete polar, bautizado por algunos como Mordor. Se trata de una enorme depresión (quizás una cuenca de impacto). También presenta un enorme complejo de cañones de más de mil kilómetros de longitud que recorre la superficie de la luna. Los cañones, con una profundidad de entre siete y nueve kilómetros, recuerdan a sistemas similares que se encuentran en algunas lunas de Urano, aunque al ser concéntricos con respecto al casquete polar oscuro se supone que deben haberse formado en el mismo suceso catastrófico. Este suceso podría ser el choque que situó al propio Caronte en órbita de Plutón y, por lo tanto, quizá el corazón de Plutón (la región de Tombaugh) podría ser la marca que dejó Caronte al chocar contra su superficie, una zona que después se llenaría de hielos de monóxido de carbono. Esta hipótesis se ve reforzada porque la superficie de Caronte es también sorprendentemente joven, con pocos cráteres de impacto. Caronte muestra un terreno sorprendentemente parecido a nuestra Luna, a pesar de que la composición de ambos cuerpos no podría ser más distinta (la superficie de Caronte es principalmente de hielo de agua). También se observan pequeñas montañas asociadas a los cráteres de impacto.

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¿Qué sabemos sobre las otras lunas de Plutón? New Horizons también observó los miembros más pequeños del sistema de Plutón, que incluye otras cuatro lunas: Nix, Hidra, Estigia y Cerbero. Los nombres de estas dos últimas lunas ya son oficiales según la Unión Astronómica Internacional. No se han observado más lunas, al menos la NASA no lo ha hecho público. Se ha publicado una nueva imagen de Hidra es la primera en revelar su forma aparentemente irregular y su tamaño, que se estima en aproximadamente 33 o 43 kilómetros. Se han publicado una imagen de otra luna, Hidra, pero no se aprecian muchos detalles. Su forma irregular refuerza la teoría de que el resto de lunas también se crearon durante el choque de Caronte contra Plutón (de hecho todas las lunas se encuentran en el mismo plano). Hidra tiene un albedo del 45%, muy brillante, así que probablemente esté formada por hielo de agua puro (forma 43 x 33 kilómetros). Las observaciones también indican que la superficie de Hidra está probablemente cubierta con agua helada. Los científicos confían en que las futuras imágenes ofrezcan más pistas sobre la formación de esta y las otras lunas hace miles de millones de años. También se han publicado una imagen de Nix de baja resolución. No se han publicado imágenes de las otras lunas.

¿Hasta cuándo la NASA seguirá publicando fotos de Plutón y sus lunas? Se publicarán algunas imágenes hasta el día 20 de julio, ya que desde esa fecha hasta el 14 de septiembre sólo se recibirán datos científicos de los instrumentos que no hacen fotos como SWAP y PEPSSI, dedicados al estudio de iones y el viento solar. En septiembre veremos más imágenes comprimidas, pero habrá que armarse de paciencia, porque la sonda no transmitirá los 50 Gbits de datos del encuentro en su totalidad, sin comprimir, entre noviembre de 2015 y octubre de 2016. Gracias a la política de puertas abiertas de la NASA se espera que se publique una nueva imagen todas las semanas. Habrá que estar atentos. Aprenderemos muchísimo sobre Plutón y Caronte el próximo año.

1 comentario

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Rodolfo DImer LAURET Rodolfo DImer LAURET

Alucinante. Es la única palabra que se me ocurre para expresar todo este asunto de Plutón y su sistema de satélites. Mi esposa tiene un libro de Geografía que pertenecía a su abuela… donde Plutón no aparece. Lógico, dado que el libro es de 1927.

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