Imagen comparativa de las atmósferas de la Tierra y Titán. En ambas predomina el nitrógeno.
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Imagen comparativa de las atmósferas de la Tierra y Titán. En ambas predomina el nitrógeno. |
Titán, la gigantesca luna de Saturno, fue descubierta por el holandés Christiaan Huygens hace 350 años. Desde hace más o menos un siglo se sospechaba que debía poseer una atmósfera, la cual fue confirmada en 1944 por Gerard Kuiper (otro holandés, pero nacionalizado en EE UU), quien además descubrió la presencia de metano (CH4). Entre 1980 y 1981, la misión Voyager demostró que el metano se encuentra en algún porcentaje en la atmósfera, pero que el nitrógeno es el principal constituyente de la misma. El CH4 es descompuesto por la acción combinada de la radiación solar ultravioleta y electrones de alta energía generados por la magnetósfera de Titán, produciendo aerosoles que forman una bruma espesa (smog fotoquímico) que le dan el color anaranjado característico a su atmósfera (y que además impiden ver la superficie). El análisis espectroscópico de esta niebla reveló la presencia de hidrocarburos tales como etano, propano, acetileno y etileno. El metano además se combina con el nitrógeno, produciendo cianuro de hidrógeno y otras moléculas orgánicas complejas que se condensan en la estratósfera. Estos aerosoles eventualmente caen a la superficie. El etano es el subproducto más abundante de estas reacciones. Teniendo en cuenta que el metano disuelve al etano, y las condiciones de presión (1,5 bar, es decir, un 50% mayor que la presión atmosférica en la Tierra a nivel del mar), y temperatura (94° K, es decir, 179° C bajo cero); algunos científicos planetarios (como Tobias Owen y Jonathan Lunine) pensaban que podrían existir lagos de metano y/o etano.
 Compuestos detectados en la superficie de Titán |
Cassini entró en órbita alrededor de Saturno el 30 de junio de 2004, el 26 de octubre hizo su primer sobrevuelo (de 45 programados) sobre Titán, y el 24 de diciembre del mismo año envió la sonda Huygens, la cual descendió sobre la superficie de Titán el 14 de enero de 2006. Durante el descenso, el análisis de dos muestras de aerosoles obtenidas a diferentes alturas (130 km y 20 km) demostró que están compuestos principalmente por amoníaco (NH3) y cianuro de hidrógeno (HCN). La sonda Huygens midió presiones en el lugar de descenso de 1.470 mbar. Comparadas con la presión atmosférica a nivel del mar en la Tierra que son del orden de 1.013 mbar, resultan casi un 50% más altas que las nuestras, lo cual nos da una idea de lo densa que es la atmósfera de esta luna de Saturno. Además confirmó que está compuesta principalmente por nitrógeno (90%) y metano (5%), y que la temperatura es de 93,7° K (-179 °C), lo cual concuerda perfectamente con las mediciones hechas por la misión Voyager. Pero lo que veremos a continuación resulta aún más impresionante. La medición de la relación de los isótopos carbono 12 (12C) y carbono 13 (13C), conocida como 12C/13C; por parte de la sonda Huygens, permitió determinar que debe existir una fuente de metano. Una alta concentración de 13C indicaría que se está perdiendo 12C (lo cual produciría acumulación de carbono 13) y una alta concentración de 12C indicaría una posible fuente biológica del metano. Nada de esto fue detectado, pero la medición de isótopos del nitrógeno (14N/15N) sí permitó detectar una alta concentración de 15N, lo cual indica que se está perdiendo la atmósfera: al ser más liviano el 14N, este se pierde más fácilmente en la atmósfera superior. Los científicos calculan que Titán debió tener una atmósfera 5 veces más densa de lo que es ahora (o sea que ha debido perder hasta el 80% de su atmósfera original).
 Imagen de dos lagos en la superficie de Titán. Cada lago mide entre 20 y 25 km, y contienen probablemente una combinación de metano y etano. |
Se sabe que hay nubes altas compuestas por hielo de metano y nubes bajas compuestas por metano líquido y nitrógeno. Los modelos predicen que estas últimas producen una llovizna permanente sobre la superficie, lo que explicaría porqué la sonda Huygens descendió en un lugar "húmedo". También se cree que se forman tormentas ocasionales de metano cuando la humedad relativa sube desde el 50% habitual hasta valores superiores a un 80% en el polo sur, causadas por grandes y densas nubes de vapor de metano (las cuales pueden alcanzar los 35 km de altura). Esto se explicaría porque el hemisferio sur está en verano en este momento y recibe por lo tanto más energía que el resto de la luna (a pesar de la gran distancia que hay entre Titán y el Sol, unos 1.500 millones de km), suficiente para producir las tormentas.
Lago (mancha oscura) y nubes de metano (mancha brillante) en Titán (La cruz roja marca el polo sur) |
Un punto clave en el desarrollo de estas es la presencia en la atmósfera de partículas que forman parte de los aerosoles antes mencionados, las que sirven como puntos de condensación de las gotas de metano para formar las nubes de tormenta. Estas nubes por lo tanto forman parte de un ciclo en donde el metano se comporta como el agua en nuestro planeta, produciendo modificaciones geológicas. Durante las tormentas, el metano corre sobre la superficie formando canales similares a los que produce la lluvia en la Tierra. La precipitación de grandes cantidades de metano líquido sobre la superficie podría explicar la presencia de canales observada en las imágenes enviadas por la sonda Huygens al descender sobre la superficie de Titán. Además, la nave Cassini ha detectado recientemente lagos en ambas regiones polares, especialmente la del norte. Por lo tanto, la predicción de su existencia (hecha por algunos científicos según mencionamos antes) ha sido confirmada. Adicionalmente, vale la pena resaltar que Titán y la Tierra son los dos únicos lugares del Sistema Solar donde se producen lluvias que llegan hasta la superficie, y los únicos lugares del Sistema Solar en presentar depósitos líquidos sobre sus superficies.
Uno de los grandes misterios por resolver es la presencia de nubes delgadas, similares a cirros, ubicadas a 40° de latitud sur a unos 40 km de altura. Estas nubes se forman y luego desaparecen en cuestión de horas, causando lluvias torrenciales de metano. Hay dos posibles explicaciones para este fenómeno. Pudieran ser nubes estacionales: en este momento en la región sur de Titán termina el verano y comienza a entrar el otoño. Por lo tanto se esperaría que estas nubes se comiencen a desplazar hasta ubicarse a 30° norte dentro de 10 años (cuando dicho hemisferio estará pasando de primavera a verano). La otra posibilidad es que estén siendo formadas por uno o más criovolcanes que estén emitiendo metano, ubicados a 40° de latitud sur; caso en el cual las nubes deberían permanecer en la misma zona. Se espera que las observaciones combinadas de la misión Cassini-Huygens y de telescopios desde la Tierra permitan solucionar este interrogante.
Nubes (bandas anaranjadas brillantes) a 40° de latitud sur |
| SERPENTINIZACIÓN |
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Durante su proceso de formación, Titán pudo tener las condiciones apropiadas para dar lugar a la formación de metano mediante la serpentinización. Esta podría entonces brindar un mecanismo para renovar el metano perdido en la atmósfera superior. El descubrimiento de argón 40 por parte de la sonda Huygens es un indicador de que esta luna de Saturno todavía podría estar geológicamente activa. En la Tierra, este isótopo se forma solamente en rocas de origen volcánico por desintegración radiactiva del potasio 40, lo cual apoya la idea de que el metano se puede estar reconstituyendo desde el interior, tal vez por procesos de criovulcanismo. También apoya la idea de que el proceso de serpentinización aún podría darse.
 El interior de Titán |
| TITÁN | ||
Imagen del lugar de descenso de la sonda Huygens (a 8 km de altura) |
Diámetro | 5.150 km* |
| Distancia desde Saturno | 1.220.000 km | |
| Presión atmosférica | 1,470 bars** | |
| Temperatura superficial | 93,7° K (-179° C) | |
| Atmósfera | Nitrógeno | 90% |
| Metano | 5% | |
| * Es la segunda luna más grande del Sistema Solar (después de Ganímedes) | ||
| ** 50% mayor que la máxima presión en la Tierra a nivel del mar (1,013 bars) | ||
* Última modificación: octubre 03 de 2006
Imágenes cortesía:
NASA/JPL
ESA/NASA/GSFC/ASI/GCMS Team
Sushil Atreya
Nature
Cassini VIMS
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