Según datos de la nave espacial Cassini de la NASA, los científicos creen que Titán se aleja cien veces más rápido de lo que pensaban previamente, aproximadamente 11 centímetros por año. Image Credit: NASA/JPL-Caltech
Así como nuestra propia Luna se aleja un poco más de la Tierra cada año, otras lunas están haciendo lo mismo con sus planetas anfitriones. Cuando una luna orbita, su gravedad tira del planeta, causando un abultamiento temporal en el planeta a medida que pasa.
Con el tiempo, la energía creada por el abultamiento y la disminución se transfiere del planeta a la luna, empujándola más y más lejos. Nuestra Luna se aleja 3,8 centímetros de la Tierra cada año.
Los científicos pensaron que sabían la velocidad a la que la luna gigante Titán se alejaba de Saturno, pero recientemente hicieron un descubrimiento sorprendente: al usar datos de la nave espacial Cassini de la NASA, descubrieron que Titán se aleja cien veces más rápido de lo que pensaban previamente, aproximadamente 11 centímetros por año.
Los hallazgos pueden ayudar a abordar una pregunta antigua. Si bien los científicos saben que Saturno se formó hace 4.600 millones de años en los primeros días del sistema solar, existe una mayor incertidumbre acerca de cuándo se forman los anillos del planeta y su sistema de más de 80 lunas. Titán se encuentra actualmente a 1,2 millones de kilómetros de Saturno. La tasa revisada de su deriva sugiere que la luna se originó mucho más cerca de Saturno, lo que significaría que todo el sistema se expandió más rápido de lo que se creía anteriormente.
"Este resultado trae una nueva pieza importante del rompecabezas para la muy debatida cuestión de la edad del sistema de Saturno y cómo se formaron sus lunas", dijo Valery Lainey, autor principal del trabajo publicado el 8 de junio en Nature Astronomy. Realizó la investigación como científico en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California antes de unirse al Observatorio de París en la Universidad PSL.
Los hallazgos sobre la tasa de deriva de Titán también proporcionan una confirmación importante de una nueva teoría que explica y predice cómo los planetas afectan a las órbitas de sus lunas.
Durante los últimos 50 años, los científicos han aplicado las mismas fórmulas para estimar lo rápido que se desvía una luna de su planeta, una tasa que también se puede usar para determinar la edad de la luna. Esas fórmulas y las teorías clásicas en las que se basan se aplicaron a lunas grandes y pequeñas en todo el sistema solar. Las teorías suponían que en sistemas como el de Saturno, con docenas de lunas, las lunas exteriores como Titán migraron hacia afuera más lentamente que las lunas más cercanas porque están más lejos de la gravedad de su planeta anfitrión.
Hace cuatro años, el astrofísico teórico Jim Fuller, ahora de Caltech, publicó una investigación que revirtió esas teorías. La teoría de Fuller predijo que las lunas externas pueden migrar hacia afuera a una velocidad similar a las lunas internas porque se bloquean en un tipo diferente de patrón de órbita que se vincula con la oscilación particular de un planeta y las arroja hacia afuera.
"Las nuevas mediciones implican que este tipo de interacciones planeta-luna pueden ser más prominentes que las expectativas anteriores y que pueden aplicarse a muchos sistemas, como otros sistemas lunares planetarios, exoplanetas, aquellos que están fuera de nuestro sistema solar, e incluso sistemas estelares binarios, donde las estrellas se orbitan entre sí", dijo Fuller, coautor del nuevo artículo.
Para alcanzar sus resultados, los autores mapearon estrellas en el fondo de las imágenes de Cassini y rastrearon la posición de Titán. Para confirmar sus hallazgos, los compararon con un conjunto de datos independiente: datos de radiociencia recopilados por Cassini. Durante diez sobrevuelos cercanos entre 2006 y 2016, la nave espacial envió ondas de radio a la Tierra. Los científicos estudiaron cómo la frecuencia de la señal cambiaba por sus interacciones con su entorno para estimar cómo evolucionó la órbita de Titán.
"Al usar dos conjuntos de datos completamente diferentes, obtuvimos resultados que están totalmente de acuerdo, y también de acuerdo con la teoría de Jim Fuller, que predijo una migración mucho más rápida de Titán", dijo el coautor Paolo Tortora, de la Universidad de Bolonia en Italia. Tortora es miembro del equipo de Cassini Radio Science y trabajó en la investigación con el apoyo de la Agencia Espacial Italiana.
Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo de astrónomos planetarios reveló los secretos de la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno. Los investigadores detectaron huellas químicas que indican que los rayos cósmicos provenientes de zonas externas al Sistema Solar afectan a las reacciones químicas que intervienen en la formación de moléculas orgánicas a base de nitrógeno. Esta es la primera observación que confirma la existencia de estos procesos, y contribuye para una mejor comprensión del intrigante medioambiente de Titán.
Esta luna genera mucho interés debido a su atmósfera única, donde se han detectado determinadas moléculas orgánicas que constituyen un ambiente prebiótico.
El científico de la Universidad de Tokio, Takahiro Iino, y su equipo usaron ALMA para revelar los procesos químicos que ocurren en la atmósfera de Titán. Los astrónomos detectaron señales débiles pero sostenidas de acetonitrilo (CH3CN) y su raro isotopómero CH3C15N en los datos de ALMA.
“Descubrimos que la concentración de 14N en el acetonitrilo es mayor que en otras moléculas de nitrógeno, como el HCN y el HC3N”, explica Iino. “Esto coincide con las recientes simulaciones informáticas de procesos químicos en presencia de rayos cósmicos muy energéticos”.
Hay dos grandes factores en los procesos químicos de la atmósfera: la luz ultravioleta (UV) proveniente del Sol y los rayos cósmicos provenientes de fuera del Sistema Solar. En la parte superior de la estratósfera, la luz UV destruye de forma selectiva las moléculas de nitrógeno que contienen 15N, puesto que la luz UV con la longitud de onda específica que interactúa con el 14N14N es neutralizada a esa altitud a causa de la fuerte absorción. Así, las moléculas a base de nitrógeno producidas allí tienden a contener grandes concentraciones de 15N. Por otro lado, los rayos cósmicos penetran más e interactúan con moléculas de nitrógeno que contienen solo 14N. En consecuencia, se produce una diferencia en la cantidad de moléculas con 14N y 15N. Los investigadores revelaron que el acetonitrilo de la parte inferior de la estratósfera contiene más 14N que otras moléculas de nitrógeno estudiadas anteriormente.
“Suponemos que los rayos cósmicos galácticos desempeñan un importante papel en las atmósferas de otros cuerpos del Sistema Solar”, comenta Hideo Sagawa, profesor asociado de la Universidad Kyoto Sangyo, quien participó en la investigación. “Podría ser un proceso universal, con lo cual entender el papel de los rayos cósmicos en Titán es fundamental para la ciencia planetaria en general”.
Titán es uno de los objetos más observados con ALMA. Los datos recabados con este radiotelescopio deben ser calibrados para eliminar las fluctuaciones causadas por variaciones en las condiciones meteorológicas locales y factores mecánicos. Así, de vez en cuando el personal del observatorio apunta sus antenas hacia fuentes brillantes como Titán durante las observaciones científicas para realizar mediciones de referencia. Gracias a ello hay una gran cantidad de datos sobre Titán almacenada en el archivo científico de ALMA. Tras hurgar en el archivo y reanalizar los datos de Titán, Iino y su equipo detectaron sutiles huellas de CH3C15N.
Imágenes
Imagen óptica de Titan captada por la nave espacial Cassini de la NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Espectro de CH3CN y CH3C15N captado por ALMA en la atmósfera de Titan. Las líneas punteadas verticales indican la frecuencia de líneas de emisión de dos moléculas predichas por el modelo teórico. Crédito: Iino et al. (Universidad de Tokio)
El primer mapa que muestra la geología global de la luna más grande de Saturno, Titán, ha sido completado y revela un mundo dinámico de dunas, lagos, llanuras, cráteres y otros terrenos.
Titán es el único cuerpo planetario en nuestro sistema solar, aparte de la Tierra, que tiene líquido estable en su superficie. Pero en lugar de que llueva agua de las nubes y llene lagos y mares como en la Tierra, en Titán lo que llueve es metano y etano, hidrocarburos que consideramos gases pero que se comportan como líquidos en el clima helado de Titán.
"Titán tiene un ciclo hidrológico activo basado en metano que ha dado forma a un complejo paisaje geológico, convirtiendo su superficie en una de las más geológicamente diversas del sistema solar", dijo Rosaly Lopes, geóloga planetaria del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California y autora principal de nuevas investigaciones utilizadas para desarrollar el mapa.
Mapa global de las seis principales unidades geomorfológicas de Titán: lagos, cráteres, dunas, hummocky (zonas estratificadas o montañosas), terrenos laberínticos y llanuras. / Rosaly Lopes et al./Nature Astronomy
"A pesar de los diferentes materiales, temperaturas y campos de gravedad entre la Tierra y Titán, muchas características de la superficie son similares entre los dos mundos y pueden interpretarse como productos de los mismos procesos geológicos. El mapa muestra que los diferentes terrenos geológicos tienen una distribución clara con la latitud, globalmente, y que algunos terrenos cubren mucho más área que otros".
Esta vista infrarroja captada por Cassini muestra el sol brillando en los lagos polares del norte de Titán. / NASA / JPL-Caltech / Univ. Arizona / Univ. Idaho
El equipo de Lopes utilizó datos de la misión Cassini de la NASA, que funcionó entre 2004 y 2017 y realizó más de 120 sobrevuelos de la luna Titán, del tamaño de Mercurio. Específicamente, utilizaron datos del generador de imágenes de radar de Cassini para penetrar en la atmósfera opaca de nitrógeno y metano de Titán. Además, el equipo utilizó datos de los instrumentos visible e infrarrojo de Cassini, que pudieron capturar algunas de las características geológicas más grandes de Titán a través de la neblina de metano.
"Este estudio es un ejemplo del uso de conjuntos de datos e instrumentos combinados", dijo Lopes. "Aunque no teníamos cobertura global con el radar de apertura sintética (SAR), utilizamos datos de otros instrumentos y otros modos del radar para correlacionar las características de las diferentes unidades de terreno, por lo que podríamos inferir cuáles son los terrenos incluso en áreas donde no tenemos cobertura SAR".
Ejemplos de las seis geomorfologías registradas en Titán con imagen radar. / Rosaly Lopes et al./Nature Astronomy
Según los investigadores, la misión Cassini reveló que Titán es un mundo geológicamente activo, donde los hidrocarburos como el metano y el etano toman el papel que el agua tiene en la Tierra. Estos hidrocarburos llueven en la superficie, fluyen en arroyos y ríos, se acumulan en lagos y mares, y se evaporan en la atmósfera. Sin duda, es un mundo asombroso.
Concepto artístico de un lago en el polo norte de Titán, con bordes elevados y la características parecidas a una muralla, como las vistas por la nave espacial Cassini de la NASA alrededor del Lago Winnipeg de la luna. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech
Utilizando datos de radar de la nave espacial Cassini de la NASA, una investigación publicada recientemente presenta un nuevo escenario para explicar por qué algunos lagos llenos de metano en la luna Titán de Saturno están rodeados de bordes empinados que alcanzan cientos de metros de altura. Los modelos sugieren que las explosiones de calentamiento del nitrógeno crearon cuencas en la corteza lunar.
Titán es el único cuerpo planetario en nuestro sistema solar, aparte de la Tierra, que tiene líquido estable en su superficie. Pero en lugar de llover agua de las nubes y llenar lagos y mares como en la Tierra, en Titán es metano y etano, hidrocarburos que consideramos gases pero que se comportan como líquidos en el clima helado de Titán.
La mayoría de los modelos existentes que muestran el origen de los lagos de Titán muestran metano líquido que disuelve la roca madre de hielo y compuestos orgánicos sólidos de la luna, tallando depósitos que se llenan con el líquido. Este puede ser el origen de un tipo de lago en Titán que tiene límites bruscos. En la Tierra, los cuerpos de agua que se formaron de manera similar, al disolver la piedra caliza circundante, se conocen como lagos kársticos.
Los nuevos modelos alternativos para algunos de los lagos más pequeños (decenas de kilómetros de diámetro) vuelven esa teoría al revés: proponen bolsas de nitrógeno líquido en la corteza de Titán calentadas, convirtiéndose en gas explosivo que expulsan los cráteres, que luego se llenan de metano líquido. La nueva teoría explica por qué algunos de los lagos más pequeños cerca del polo norte de Titán, como Winnipeg Lacus, aparecen en imágenes de radar con bordes muy empinados que se elevan sobre el nivel del mar, bordes difíciles de explicar con el modelo kárstico.
Los datos del radar fueron recopilados por Cassini durante su último sobrevuelo cercano a Titán, mientras la nave espacial se preparaba para su último salto a la atmósfera de Saturno hace dos años. Un equipo internacional de científicos dirigido por Giuseppe Mitri, de la Universidad G. d'Annunzio de Italia, se convenció de que el modelo kárstico no estaba de acuerdo con lo que vieron en estas nuevas imágenes.
"El borde sube y el proceso de karst funciona de manera opuesta", dijo Mitri. "No encontramos ninguna explicación que se ajustara a una cuenca de lago kárstico. En realidad, la morfología era más consistente con un cráter de explosión, donde el borde es formado por el material expulsado del interior del cráter. Es un proceso totalmente diferente".
El trabajo, publicado el 9 de septiembre en Nature Geosciences, se combina con otros modelos climáticos de Titán que muestran que la luna puede ser cálida en comparación con cómo era en las "edades de hielo" de Titán anteriores.
Durante los últimos quinientos o mil millones de años en Titán, el metano en su atmósfera ha actuado como un gas de efecto invernadero, manteniendo la luna relativamente cálida, aunque todavía fría para los estándares de la Tierra. Los científicos han creído durante mucho tiempo que la luna ha pasado por épocas de enfriamiento y calentamiento, ya que el metano se agota por la química impulsada por el Sol y luego se reabastece.
En los períodos más fríos, el nitrógeno dominaba la atmósfera, lloviendo por la corteza helada para acumularse en piscinas justo debajo de la superficie, dijo el científico y coautor del estudio de Cassini, Jonathan Lunine, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York.
"Estos lagos con bordes empinados, murallas y bordes elevados serían una señal de períodos en la historia de Titán cuando había nitrógeno líquido en la superficie y en la corteza", señaló. Incluso el calentamiento localizado hubiera sido suficiente para convertir el nitrógeno líquido en vapor, hacer que se expandiese rápidamente y explotase un cráter.
"Esta es una explicación completamente diferente para los bordes empinados alrededor de esos pequeños lagos, lo cual ha sido un tremendo rompecabezas", dijo la científica del proyecto Cassini Linda Spilker de JPL. "A medida que los científicos continúen minando el tesoro de los datos de Cassini, seguiremos armando más y más piezas del rompecabezas. Durante las próximas décadas, llegaremos a comprender el sistema de Saturno cada vez mejor".
La Luna Titán, es conocido como uno de los Satélites del Planeta Saturno, este es el segunda más grande del mismo, se encuentra compuesto mayormente de Etano y Metano y por algo que conocemos mucho que es el hielo, hasta posee una especie de atmósfera muy parecida al de nuestro planeta. En el siguiente artículo conoceremos más acerca de esta Luna o Satélite.
La Luna Titán
La Luna Titán es el mayor de todos los satélites que posee el Planeta Saturno y es el 2do del sistema solar ya que el 1ro es Ganimedes. Adicionalmente es el único de los satélites conocido que tiene 1 atmósfera muy importante, y el único objeto, aparte del planeta Tierra, en el que se ha llegado a encontrar evidencias muy clara de los cuerpos líquidos que están estables en la superficie del mismo.
Este es el 6to satélite elipsoidal del planeta Saturno y de manera frecuente es descrito como 1 satélite parecido a un planeta. Titán posee un diámetro de unos 50 % más grande que nuestra Luna y es también un 80 % más masivo; es el más grande en cuanto al volumen que el mismo Planeta Mercurio, sin embargo su masa tiende a representar el 40 % de dicho planeta. La Luna Titán fue descubierta en el año 1655 por el famoso astrónomo holandés llamado Christiaan Huygens y este fue el 1er satélite conocido del PLaneta Saturno, y también el 5to satélite que fue conocido de otro planeta.
Se encuentra compuesto esencialmente de un componente conocido que es el hielo y también de 1 material rocoso, y así como con el Planeta Venus antes de la llamada era espacial, la clase de atmósfera densa y también opaca de la Luna Titán llegaba a impedir la comprensión de su gran superficie hasta que ocurrio la llegada de la misión denominada Cassini – Huygens en el año 2004, incluyendo de la misma forma el descubrimiento de los lagos de hidrocarburos que eran de estados líquidos en las regiones polares.
La superficie es geológicamente juvenil, a pesar de las montañas y también del descubrimiento de los diversos posibles criovolcanes, este es suave y con muy escasos cráteres de impacto. Según ciertos datos que se encuentran disponibles sobre su atmósfera esta podría estar conformada principalmente del elemento llamado nitrógeno, pero hasta un 6 % de este puede llegar a ser de metano y también compuestos por complejos de hidrocarburos.
El clima, incluyendo lo que conocemos como el viento y también la lluvia, tiende a crear las características superficiales muy parecidas a las del Planeta Tierra, tales como por ejemplo:
Las Dunas
Los Ríos
Los Lagos
Los Mares que posiblemente sean de metano líquido y también de etano
Los Deltas
Y se encuentra dominado por los patrones climáticos de manera estacionales como lo es en la Tierra. Con sus líquidos que son tanto superficiales como los subterráneos y también su robusta atmósfera que es de nitrógeno, el ciclo del metano de la Luna Titán tiende a ser visto como una especie de analogía con el ciclo del agua de la Tierra, no obstante a una temperatura que suele ser mucho más baja.
Específicamente el día 2 de octubre del año 2013, llego a ser anunciado que el instrumento conocido como espectrómetro infrarrojo que era compuesto de la sonda Cassini conocido por sus siglas en Ingles como CIRS, llego a detectar propileno en la baja atmósfera del satélite Titán, lo que se convertiría en la 1ra detección de manera definitiva de dicha sustancia en cualquier parte del Sistema Solar, a excepción del planeta Tierra.
El Descubrimiento del Satélite Titán
Un hombre llamado Christiaan Huygens fue quien descubrió específicamente el 25 de marzo del año 1655 el mayor de todos los satélites del Planeta Saturno y le dio el nombre de la Luna Saturni. Este hombre Huygens llego a publicar este gran descubrimiento así como también sus grandes observaciones de los anillos del mismo planeta el cual en una obra fue titulada como Systema Saturnium, cuya publicación fue en el año 1659.
El nombre de la Luna » Titán » y de los otros 7 satélites que posee Saturno son conocidos por un hombre llamado John Herschel quien sue el hijo de William Herschel este proviene de la publicación hecha en el año 1847 de todas sus observaciones sobre el planeta Saturno.
En donde tendía a sugerir los nombres de todos los titanes, de los hermanos y hermanas de Crono este es el nombre griego para el llamado dios romano del tiempo Saturno, como una especie de método que sea más efectivo para llegar a nombrar a los satélites que poseía Saturno que hasta no hace mucho se llegaban a designar por los numerales romanos siguiendo el orden de la proximidad al planeta.
La Visibilidad desde el Planeta Tierra
La Luna Titán posee una magnitud de entre unos +7,9 y +8,7 y tiende a alcanzar 1 distancia angular de aproximadamente unas 20 veces más que el radio de Saturno. La Luna Titán puede por lo general llegar a observarse con los telescopios pequeños con un diámetro superior a unos 5 cm hasta incluso con unos grandes prismáticos, como un tipo de punto » estrelliforme » muy cercano a Saturno.
En los mejores acercamientos al nuestro planeta este presenta un tamaño que muy aparente de hasta unos 0,85 segundos de arco de diámetro, llegando a parecerse a una muy pequeña clase de mancha de un color amarillo – anaranjado que tan sólo puede llegar a apreciarse como un pequeño » disco » con los telescopios de los aficionado a partir de los 200 mm de diámetro utilizando más de unos 240 aumentos.
La Estructura Interna de Titán
Uno de los objetivos principales de la misión Cassini era el llegar a estudiar la gran estructura interna que posee esta luna. La baja densidad que tiene es de unos 1,9 g / cm³ toda la investigación realizada apunta a que este es de unos 50 % roca y de otros 50 % de hielo. Inicialmente se llego a pensar que poseía 1 núcleo de forma rocoso de un diámetro de unos 3.400 km rodeado por diferentes capas de hielo, esto quiere decir, parecido al de Ganimedes, que se trata de la mayor luna que tiene Júpiter.
Sin embargo las investigaciones más recientes que fueron realizadas con la ayuda de Cassini tienden a sugerir que no existe dicho núcleo de roca; en su lugar, y de un modo muy parecido al satélite Calisto, la que e la 2da mayor luna que posee el Planeta Júpiter, el interior de la Luna Titán consiste en 1 clase de mezcla de hielo y de una no diferenciada roca a excepción en los 500 km más de los exteriores, que es en donde no existen materiales rocosos.
Se ha llegado a creer que en ese lugar existe también un tipo de océano que es subterráneo de agua y también de amoníaco que se encuentra disuelto en él a una gran profundidad de unos 100 km bajo la superficie, y tal vez existe otro de hidrocarburos.
¿Como es la Atmósfera de la Luna Titán?
El satélite Titán es la única de las luna muy conocida con una especie de atmósfera que tiende a ser densa. La 1ra persona que llegó a sugerir que la Luna Titán podía llegar a poseer una especie de atmósfera fue el famoso astrónomo español llamado Josep Comas i Solà en el año 1907 por el efecto del oscurecimiento al borde.
La presencia de una clase de atmósfera de manera muy relevante llegó a confirmarse por un hombre llamado Gerard P. Kuiper en el año 1944 a partir de los espectros que son tomados desde los instrumentos tales como los telescopios en las aviones a gran altitud.
La sonda Voyager 1 llego a demostrar en el año 1981 que, de hecho, la atmósfera del satélite Titán tiende a ser más densa que la de nuestro Tierra, con 1 presión en la superficie de ½ a la de nuestro planeta y también con 1 capa que es nubosa y opaca la cual es formada por los aerosoles del elemento de hidrocarburos que tiende a ocultar los rasgos de la superficie de la Luna Titán. La presión parcial del elemento del metano es del orden de unos 100 milibares.
Esa atmósfera tan densa es la responsable o la causante de que la iluminación que existe en la superficie del satélite Titán sea de unos 1/1.000 de la existente en la superficie terrestre y inclusive de esa forma, la luminosidad que hay es de 350 veces mayor a la que se puede llegar a dar en una noche de Luna llena en el Planeta Tierra. De hecho, el equipo de la llamada sonda Huygens llego a comparar las fotografías que fueron tomadas por la sonda de la superficie de la Luna Titán a fotografiar el asfalto de un aparcamiento durante el crepúsculo. Ciclo del Metano
El satélite Titán es un mundo que se encuentra extremadamente lleno de abundantes compuestos orgánicos, sobre todo del metano. Posiblemente el contenido de los hidrocarburos líquidos de dicha luna que se conforma o posee las forma de mares y también de lagos es millones de veces superior al de todos los recursos naturales o a las reservas de petróleo y también de gas natural existente en el planeta Tierra. Adicionalmente, sus llamadas dunas ecuatoriales posiblemente tienden a contener miles de gran cantidad de materia orgánica que todas las mismas reservas de carbón de nuestro.
El metano tiende a cumplir un papel parecido al del agua en la Tierra y también forma las nubes en su atmósfera. Cuando se tiende a condensar sobre los llamados aerosoles es cuando suele formar una clase de lluvia de compuesta del mismo metano con las partículas que llena los denominados torrentes con un material negro que fluye de su interior.
Las Lluvias de Metano
El día 27 de julio del año 2006 los investigadores españoles de la Universidad que se encuentra ubicada en el País Vasco en Bilbao, 2 hombres llamados Ricardo Hueso y también Agustín Sánchez – Lavega, llegaron a publicar en la revista llamada Nature 1 artículo en donde se encontraban estudiando las formaciones de las tormentas de metano líquido en la Luna Titán.
Según dichos estudio que fueron realizados se llegan a producir cada cierto tiempo, cuando se tienden a dar las condiciones que sean apropiadas tanto de humedad como también de temperatura, «fuertes tormentas» que tienden a descargar grandes precipitaciones muy importantes de metano.
Los investigadores llegaron a formular un tipo de modelo que iba a demostrar que dichas tormentas y también las subsiguientes precipitaciones que ocurrirían de metano serían las responsables o causantes de los cauces y de las estructuras fluviales de las reciente formaciones que fueron detectadas por la sonda de Cassini – Huygens.
La Superficie de la Luna
Xanadu es la denominación de la región brillante y blanca que se encuentra cercana al ecuador del satélite y también a la derecha de la zona oscura. A pesar de las grandes y densas capas de niebla que tienden a rodear a la Luna Titán, el instrumento llamdo VIMS que se encontraba a bordo de la misión Cassini / Huygens fue apto de poder captar y obtener esta imagen de forma infrarroja sobre la superficie de la luna, mostrando como estaba cubierta de diversos materiales en el hemisferio sur.
También se puede llegar a apreciar una especie de región circular que podría llegar a ser un denominado cráter en el norte. La brillante mancha blanca que se visualiza en el hemisferio del sur próximo del polo podría llegar a ser una formación meteorológica en la nube de metano.
Hasta los repetidos pasos de la misión de la sonda Cassini, los mapas de la superficie de la Luna Titán eran muy poco claros debido a la gran opacidad que existía en la atmósfera. Mediante las imágenes del año 1994 dadas por el telescopio espacial de Hubble se llego a descubrir 1 región que se nomino de manera extraoficial como Xanadu, por la tradicional capital de verano del imperio mongol.
Este consiste en una zona grande aproximadamente del tamaño de Australia, que inicialmente no se encontraba muy claro el tipo de terreno que poseía y se pensó que se podía tratar de los mares de metano.
Las Llamadas Dunas Ecuatoriales
El día 5 de mayo del año 2006 se llego a publicar en la revista llamada Science ( Ciencia ) que a través las observaciones de un radar que poseía la nave Cassini, se logró llegar a descubrir que el satélite Titán posee dunas de un color marrón oscuro que se tienden a elevar unos 150 m sobre la superficie y que corren las paralelas, una al lado de la otra, en el ecuador del mismo Titán.
Una de estas dunas posee unos 1.500 km de largo, dichas lunas se alargan a lo largo de cientos de km en la Luna Titán. De acuerdo con las mediciones que son realizadas por los instrumento denominados VIMS, las dunas del satélite Titán probablemente se encuentran compuestas de 1 núcleo central formado de hielo de agua que esta rodeado por la materia orgánica, estimándose que la llamada » arena » que es formada por dichos granos la cual es un poco más granulosa, sin embargo tiende a ser menos densa que la del planeta tierra o hasta que la marciana, y que los granos de esta poseen el mismo tamaño que los granes del café.
Los Lagos de Metano
Las observaciones que son realizadas de manera continua por parte de la llamada sonda Cassini han estado permitiendo el poder explorar con un mínimo grado de detalle las zonas que son mucho más mayores que la región sobre la que llego a aterrizar la sonda de Huygens. Algunas de las imágenes que fueron obtenidas sugieren la presencia de los lagos líquidos compuestos de metano en su superficie.
La sonda Cassini, usando sus grandes sistemas de radares, llego a captar el día 21 de julio del año 2006 2 clase de » manchas oscuras «, que son parecidas a los lagos del planeta terrícola, que son las que constituyen una llamada » poderosa evidencia » de que existen ciertos depósitos contenidos de hidrocarburos en el satélite.
Las denominadas «manchas» tienden a medir unos 420 km x 150 x 475 x 150, y se encuentran en el polo norte de la Luna Titán, es decir, en donde aún tienden a ser más bajas las temperaturas, dado que el satélite posee un ángulo de inclinación de su eje de unos 27 grados, lo que le hace tener como la misma Tierra, donde el ángulo tiende a ser de unos 23 grados en las estaciones y en las zonas más frías. El día 8 de julio del año 2009 la sonda Cassini logro fotografiar el 1er reflejo especular sobre la superficie de este satélite, confirmando de esta manera la presencia del líquido sobre la superficie.
El río «Nilo» de Titán
Gracias al grupo de la sonda Cassini de la NASA, un equipo de científicos expertos han llegado a descubrir lo que parece ser 1 clase de versión extraterrestre en miniatura del famoso y muy reconocido Río Nilo el cual consiste en un valle fluvial que se suele extender a más de 400 km sobre la superficie de la Luna Titán, que tiende a ser la mayor luna del Planeta Saturno.
Ésta tiende a ser la 1ra vez que se llegan a obtener las imágenes con una tan buena resolución de 1 sistema fluvial de dichas proporciones que se encuentran fuera de nuestro planeta.
Los científicos han logrado llegar a la conclusión de que este tipo de río se encuentra lleno de un líquido, ya que según las imágenes aparece ser de color oscuro a lo largo de todo su recorrido del radar de la alta resolución, lo que tiende a indicar que este presenta una superficie completamente de forma lisa.
Primer Aterrizaje en la Luna Titán
El día 14 de enero del año 2005 la sonda Huygens llego a descender de manera satisfactoria sobre la superficie del satélite Titán en una región que es conocida como Adiri, logrando obtener las imágenes durante su descenso y otras en la superficie de la misma. La panorámica durante el descenso tiende a mostrar unas suaves colinas con ciertos canales de drenaje. Los canales al parecer suelen conducir a 1 región que se encuentra muy cercana, y es tanto ancha, como plana y oscura.
Parece hasta incluso verse como una especie de zona de costa y de islas, y lo que parece ser una especie de mar de metano, todo en un ambiente que es como brumoso.
Pasada 1 semana después del aterrizaje, un hombre llamado Martín Tomasko, de la Universidad de Arizona y el responsable de las cámaras de la Huygens, fue quien declaró lo siguiente:
«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 parecidas a las que han moldeado la Tierra».
La Luna Titán en la Cultura Popular
La Luna Titán es un escenario de diversas obras de la literatura de la ciencia ficción como por ejemplo:
Titán, del productor John Varley
El Regreso a Titán, Producida por Arthur C. Clarke
Las sirenas de Titán, una producción de el famoso Kurt Vonnegut
Los Amos de títeres, una producción de Robert A. Heinlein, etc.
Algunos 6 Datos Interesantes Sobre la Luna Titán
Si el planeta Saturno es considerado 1 de los más grandes planetas del Sistema Solar, el llamado Titán, es su gran y mayor luna, no es para menos que se le denomine de cierta forma. Este tipo de satélite es el cuerpo espacial que es más parecido a nuestro propio planeta por los alrededores. Sin embargo es también rica en cuanto a lo elementos como el nitrógeno, también posee una atmósfera, así como los accidentes del relieve que nos son muy familiares. A continuación nombraremos 6 datos que son muy interesante sobre este satélite:
El Rio Nilo de Titán
Con gran cantidad de lluvia y también de tanto líquido de hidrocarburos no sería de extrañar el saber que, como en la Luna Titán existe 1 extensión de ríos de elementos como el Etano y el Metano de aproximadamente 400 km de extensión. No es tan largo como el Rio Nilo que posee el planeta tierra, pero sí un tipo de récord dentro del Sistema Solar.
Estos datos sobre el satélite llamado Titán han sugerido que pudiera de haber algún tipo de vida en esta superficie de la luna o que se encuentra en un amplio desarrollo para los próximos tiempos, desde luego, una muy distinta en forma estructural a la nuestra.
En la Luna Titán Existen volcanes de Hielo
Unas de las maravillas, que se pueden encontrar en la Luna Titán es que existen volcanes pero de hielo. Las personas nos encontramos acostumbradas a imaginarnos un tipo de volcán como algo de donde se produce o erucciona lava caliente; sin embargo, también puede llegar a ocurrir que se llegue a expelar una columna gélida de ciertas sustancias volátiles como por ejemplo de:
Agua
Metano
Amonio
A esto se le suelen llamar los criovolcanes y tienden a ser muy comunes en esta gran luna saturnina.
¿Cómo es el Paisaje de la Luna Titán?
Como tiende a suceder con el del planeta Tierra, el paisaje de la Luna Titán tiende a ser muy accidentado, con grandes y diversas formaciones tanto de montañas como de valles. Un dato que suele ser muy interesante es que muchas de estas mencionadas elevaciones han sido identificadas con los nombres que llego a inventar un hombre llamado Tolkien en su saga de la Tierra Media denominada:
Mount Doom
Misty Mountan, etcétera.
De este mismo modo, se han llegado a utilizar los nombres de las divinidades para los conocidos cráteres y los nombres usados por el escritor de Ciencia Ficción llamado Frank Herbert en su novela titulada: Dune.
La Lluvia en Titán
La lluvia que es producida en Titán es un tópico muy discutido. Existen 2 teorías de que ambas nos tienden a mostrar un llamado fenómeno que es muy interesante.
La primera, es que en la luna de manera constante tiende a caer una especie de llovizna conformada de hidrocarburos, lo que suele formar 1 leve capa que es alternada de líquido a gas.
La segunda, es que la lluvia solo tiende a caer en ciertas zonas en específicas cada 1.000 años, pero cuando lo hace se llegan a desplomar una clase de cortina de gas de grandes decenas de metros que cae de manera abrupta.
¿Se Puede llegar a Volar en Titán?
Debido a la muy baja densidad de la atmósfera y también a los reducidos niveles gravitatorios, de forma teórica, en la Luna Titán se puede llegar a hacer algo maravilloso y es que nunca podremos llegar a hacerlo en la Tierra que según otras personas dirían colocarse unas alas y volar a voluntad propia.
La Luna Titán: el lugar más Parecido a la Tierra
No es en vano cuando se suele decir que la Luna Titán tiende ser el lugar que es un poco más parecido al planeta Tierra. Tanto así que la atmósfera como también el clima nos tiende a recordar al de nuestro planeta, solo que con las denominadas sustancias que son muy pero extremadamente diferentes.
En lugar de oxígeno como en nuestro planeta, allá existe es nitrógeno. Los afluentes son de 2 elemento llamado hidrocarburos que son el Etano y el Metano. Este tiende a ser satélite más frío que el nuestro, pero de manera paradójica, existe más calor, pues el mismo metano se volatiliza de forma más rápido a aquellas temperaturas que solo el vapor de agua a las terrestres.
Un gigante de una luna aparece ante un gigante de un planeta. Titán, la luna más grande de Saturno, mide 3,200 millas (5,150 km) de ancho y es más grande que el planeta Mercurio. (Foto: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)
Lluvia, lagos y una superficie con material orgánico erosionado pueden ser encontrados tanto en la Tierra como en Titán, el satélite más grande de Saturno. Sin embargo, en Titán es el metano, y no el agua, el que colma los inmensos lagos.
Al intentar encontrar la fuente del metano en Titán, un grupo de investigadores de la Universidad de Arizona descubrió algo inesperado: una enorme estructura de hielo que rodea casi la mitad del satélite.
Titán y en el fondo, Saturno.
En Titán, las moléculas de metano son constantemente fragmentadas por la luz solar, provocando que la neblina atmosférica se asiente en la superficie como sedimento orgánico, agotando rápidamente el metano en la atmósfera.
Hasta ahora los científicos no han encontrado una fuente obvia del metano, a excepción del metano que se evapora de los lagos polares. Sin embargo, los lagos polares de Titán contienen el equivalente a 1/3 de todo el metano que se encuentra en la atmósfera, y pronto deberían quedar vacíos (hablando en escalas geológicas).
Una teoría dice que el metano podría provenir de reservas subterráneas que ventilan metano a la atmósfera. Estudios previos de Titán indican la presencia de una región denominada Sotra, la cual tiene la apariencia de un criovolcán con rastros de hielo.
El equipo de científicos estudió la composición de la superficie de Titán, esperando encontrar evidencias de criovolcanes pequeños. Analizaron la mitad de la superficie del satélite y no tuvieron éxito, pero descubrieron que Sotra presentaba una gran cantidad de hielo.
En color azul se muestra la estructura de hielo alrededor del satélite Titán. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.
Al continuar analizando la superficie de Titán, los científicos descubrieron una enorme estructura de hielo que rodea alrededor del 40% de la circunferencia de Titán. El misterioso corredor de hielo parece no tener relación con ningún componente de la superficie ni con las mediciones que se han realizado en el interior del satélite. Los científicos piensan que esta estructura puede ser un vestigio del pasado distante de Titán, ya que no existe evidencia de actividad volcánica y parece mostrar señales de erosión. Dicha erosión podría dejar al descubierto estratos orgánicos.
Un concepto artístico de una tormenta de polvo en Titán. Los investigadores creen que se pueden levantar enormes cantidades de polvo en Titán, la luna más grande de Saturno, mediante fuertes ráfagas de viento que surgen en poderosas tormentas de metano. (Imagen: NASA / ESA / IPGP / Labex UnivEarthS / University Paris Diderot)
Estas características y aspectos de la superficie de Titán son de gran interés para los científicos, ya que algunas simulaciones de laboratorio han demostrado que la atmósfera del satélite produce compuestos biológicamente interesantes como los aminoácidos.
"Tanto Titán como la Tierra siguieron diferentes caminos evolutivos, y ambos terminaron con atmósferas y superficies ricas en materia orgánica únicas", "Pero no está claro si Titán y la Tierra son planos comunes de los cuerpos ricos en materia orgánica o dos entre muchos posibles mundos ricos en materia orgánica"
Estas seis imágenes infrarrojas de la luna de Saturno, Titán, representan algunas de las vistas más claras y sin juntas de la superficie de la luna helada producidas hasta ahora. Las vistas se crearon utilizando 13 años de datos adquiridos por el instrumento Espectrómetro de Cartografía Visual e Infrarroja (VIMS) a bordo de la nave espacial Cassini de la NASA. Las imágenes son el resultado de un esfuerzo concentrado para combinar datos de multitud de diferentes observaciones hechas por VIMS bajo una amplia variedad de condiciones de iluminación y visión a lo largo de la misión de Cassini.
Los mapas VIMS anteriores de Titán muestran una gran variación en la resolución de la imagen y las condiciones de iluminación, lo que da como resultado marcas obvias entre las diferentes áreas de la superficie. Con las marcas ahora desaparecidas, esta nueva colección de imágenes es, de lejos, la mejor representación de cómo el globo terráqueo podría aparecer al observador casual si no fuera por la atmósfera brumosa de la luna.
Es difícil observar la superficie de Titán en la región visible del espectro, debido a la bruma que envuelve al globo terráqueo alrededor de la luna. Esto se debe principalmente a partículas pequeñas llamadas aerosoles en la atmósfera superior de Titán que dispersan la luz visible. Pero la superficie de Titán se puede visualizar más fácilmente en unas pocas "ventanas" infrarrojas: longitudes de onda infrarrojas donde la dispersión y la absorción de la luz son mucho más débiles. Aquí es donde destacó el instrumento VIMS, separando la bruma para obtener imágenes claras de la superficie de Titán.
Hacer mosaicos de imágenes VIMS de Titán siempre ha sido un desafío porque los datos se obtuvieron a través de diferentes sobrevuelos con diferentes geometrías de observación y condiciones atmosféricas. Un resultado es que aparecen marcas muy prominentes en los mosaicos que son bastante difíciles de eliminar por los científicos de imágenes. Pero, a través de análisis laboriosos y detallados de los datos, junto con el procesamiento manual de los mosaicos, las marcas han sido eliminadas en su mayoría.
Cualquier imagen a todo color se compone de tres canales de color: rojo, verde y azul. Cada uno de los tres canales de color combinados para crear estas vistas se produjo utilizando una relación entre el brillo de la superficie de Titán en dos longitudes de onda diferentes (1,59 / 1,27 micras [rojo], 2,03 / 1,27 micras [verde] y 1,27 / 1,08 micras [azul] ). Esta técnica (llamada técnica de "relación de banda") reduce la prominencia de las marcas, así como enfatiza las sutiles variaciones espectrales en los materiales en la superficie de Titán. Por ejemplo, los campos de dunas ecuatoriales de la luna aparecen aquí con un color marrón uniforme. También hay áreas azuladas y violáceas que pueden tener composiciones diferentes de las otras áreas brillantes, y pueden enriquecerse en hielo de agua.
Es bastante claro a partir de este conjunto único de imágenes que Titán tiene una superficie compleja, con innumerables características geológicas y diferentes composiciones. El instrumento VIMS ha allanado el camino para futuros instrumentos de infrarrojo que podrían representar a Titán en una resolución mucho más alta, revelando características que no han sido detectables por ninguno de los instrumentos de Cassini.
La misión internacional Cassini ha detectado por sorpresa una molécula que resulta fundamental en la producción de moléculas orgánicas complejas en la neblinosa atmósfera de Titán.
Esta luna saturniana presenta una densa atmósfera de nitrógeno y metano con una de las químicas más complejas conocidas en el Sistema Solar. Se cree que incluso podría parecerse a la atmósfera de las primeras fases de la Tierra, antes de la formación de oxígeno. Así, Titán puede considerarse un laboratorio a escala planetaria para estudiar e intentar comprender las reacciones químicas que podrían haber dado lugar a la vida en la Tierra y que podrían estar desarrollándose en planetas situados alrededor de otras estrellas.
En la atmósfera superior de Titán, el nitrógeno y el metano se hallan expuestos a la energía del Sol y a las partículas energéticas de la magnetosfera saturniana. Estas fuentes de energía desencadenan reacciones de nitrógeno, hidrógeno y carbono, que originan compuestos prebióticos más complicados.
Estas grandes moléculas descienden hacia la baja atmósfera, formando una densa neblina de aerosoles orgánicos que se cree que podrían llegar a la superficie. No obstante, el proceso según el cual las moléculas simples de la alta atmósfera se transforman en la neblina orgánica compleja a altitudes menores es complicado y difícil de determinar.
Un resultado sorprendente de la misión Cassini ha sido el descubrimiento de un tipo concreto de molécula cargada negativamente en Titán. Los científicos no preveían encontrar estos iones con carga negativa, o ‘aniones’, dado que son altamente reactivos y no deberían durar mucho en la atmósfera de Titán antes de combinarse con otros materiales. Su detección ha dado un vuelco a nuestros conocimientos actuales de la atmósfera de esta luna.
En nuevo estudio publicado en Astrophysical Journal Letters, los científicos identifican algunos de los tipos cargados negativamente como ‘aniones de cadena carbonada’. Se entiende que estas moléculas lineales son los componentes de moléculas más complejas y podrían ser la base de las formas más antiguas de vida en la Tierra.
La compleja atmósfera de Titán. Image Credit: NASA/ESA
Las detecciones se efectuaron con el espectrómetro de plasma de Cassini, denominado CAPS, mientras la misión atravesaba la alta atmósfera de Titán, entre 950 y 1.300 km por encima de la superficie. Cabe destacar que los datos mostraron que las cadenas de carbonos se iban agotando cuanto menor era la distancia a la luna, mientras que los precursores de moléculas de aerosoles mayores iban aumentando rápidamente, lo que sugiere una estrecha relación entre ambos, con las cadenas dando lugar a las moléculas mayores.
“Por primera vez hemos identificado claramente aniones de cadena carbonada en una atmósfera planetaria, iones que consideramos clave a la hora de producir moléculas orgánicas más grandes y complejas, como las grandes partículas que forman la bruma de Titán”, indica Ravi Desai, del University College London y autor principal del estudio.
“Se trata de un proceso conocido en el medio interestelar, pero que ahora hemos visto en un entorno completamente distinto, por lo que podría representar un proceso universal que da lugar moléculas orgánicas complejas”.
“La pregunta es: ¿podría suceder lo mismo en otras atmósferas formadas por nitrógeno y metano, como Plutón o Tritón, o en exoplanetas con propiedades similares?”
“La idea de una proceso universal que dé lugar a los ingredientes para la vida determinaría lo que debemos buscar si queremos encontrar vida en el Universo”, explica Andrew Coates, también del University College London, coautor del estudio y coinvestigador de CAPS.
“Titán constituye un ejemplo local de química exótica y apasionante de la que tenemos mucho que aprender”.
Los 13 años de odisea de Cassini en el sistema saturniano pronto llegarán a su fin, pero misiones futuras como el telescopio espacial James Webb (JWST) y la misión de búsqueda de exoplanetas PLATO de la ESA cuentan con lo necesario para identificar este proceso, no solo en nuestro Sistema Solar sino también más allá. Además, instalaciones terrestres avanzadas como ALMA también serían capaces de llevar a cabo desde la Tierra observaciones de seguimiento de este proceso que se está produciendo en la atmósfera titánica.
“Estos reveladores resultados de Cassini muestran la importancia de rastrear el recorrido desde las especies químicas menores a las mayores, para así comprender cómo se producen las moléculas orgánicas más complejas en atmósferas similares a las de la antigua Tierra”, añade Nicolas Altobelli, científico del proyecto Cassini de la ESA.
“Aunque no hemos detectado vida como tal, encontrar sustancias orgánicas complejas, y no solo en Titán, sino también en cometas y a lo largo del medio interestelar, nos acerca cada vez más al descubrimiento de sus precursores”.
Este gráfico muestra la composición química en la atmósfera de Titán. Image Credit: ESA
Imagen real de Titán, la luna de Saturno, recubierta por una atmósfera de metano - NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
El planeta estuvo cubierto por una niebla de metano justo antes de la llegada del oxígeno a la atmósfera, hace 2.400 millones de años
Hace 2.400 millones de años la Tierra sufrió uno de los cambios más drásticos de toda su existencia, (sin contar con la aparición del ser humano). Las bacterias comenzaron a usar la luz del Sol para crecer y nutrirse, a través de la fotosíntesis, y en el camino liberaron tanto oxígeno, que su concentración en la atmósfera aumentó 10.000 veces. Este gas era tóxico para la mayoría de los seres vivos que vivían por entonces, pero con el paso del tiempo, esta Gran Oxidación de la atmósfera permitió la aparición de animales y plantas.
Pero antes de eso, ¿qué ocurría? Un estudio publicado este lunes en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), y realizado por científicos de la NASA, entre otros, ha propuesto que una de las causas que activó la Gran Oxidación fue la presencia, durante un millón de años, de una extensa niebla de metano, un gas tóxico y pestilente, por todo el planeta,
«La transformación de la atmósfera tóxica de la Tierra a una composición más acogedora, rica en oxígeno, ocurrió en un instante, en la escala geológica», ha explicado en un comunicado James Farquhar, investigador en la Universidad de Maryland (Estados Unidos) y coautor del estudio.
En concreto, esta transformación apenas duró un millón de años: «por fin hemos completado el proceso por el cual esta niebla de metano favoreció que esto ocurriera», ha añadido Farquhar.
De planeta marrón a planeta azul
Los científicos usaron sofisticados modelos atmosféricos y un detallado registro químico para estudiar la composición de la atmósfera previa a la Gran Oxidación. Bucearon en un detallado registro químico de la atmósfera del Eón Arcaico, la etapa geológica que comenzó hace 4.000 millones de años y que acabó a los 2.400.
Una de las claves de esta investigación ha sido descubrir unos patrones anómalos en los isótopos de azufre (unos compuestos que se suelen usar para reconstruir atmósfera pasadas) en el registro geológico.
Gracias a esto, han sugerido que las bacterias, la única forma de vida que había en ese momento en la Tierra, producían cantidades masivas de metano. Hasta tal punto que fueron capaces de mantener una neblina de metano que sería similar a la que hay hoy en día hay en Titán, la luna de Saturno.
La importancia del hidrógeno
Estas conclusiones coinciden con las de otros estudios que han descrito episodios de este tipo en otros períodos de la vida del planeta. Pero en este caso, se trata de la primera investigación en la que se describe la gran velocidad con la que ocurrió esta transformación de la atmósfera a partir de la niebla de metano. Y todo gracias a la salida del hidrógeno.
«Los altos niveles de metano significan que mayores cantidades de hidrógeno, el principal gas que evita la acumulación de oxígeno, pudo escapar al espacio exterior, allanando el camino para la Gran Oxidación», ha dicho Aubrey Zerkle, coaturoa del estudio e investigadora en la Universidad de Saint Andrews (Reino Unido).
Según sus modelos, la atmósfera de metano sobrevivió durante alrededor de un millón de años y, poco a poco, el hidrógeno fue desapareciendo del aire. Pero, una vez que se llegó a una cierta cantidad, fue cuando se dieron las condiciones adecuadas para la explosión del oxígeno.
Esta investigación ha sido realizada por científicos de la Universidad de Saint Andrews (Reino Unido), del laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (Estados Unidos) y de la Universidad de Leeds, entre otros. En opinión de los autores, ayudará a entender ya no solo la historia de la Tierra, sino también la de otros planetas.
Publicado el 1 mar. 2016 En los mundos inexplorados, el sonido de la ciencia es una armoniosa melodía de campanas, clics y zumbidos mecánicos. Al menos esa es la forma en que un científico interpreta el 2005 el descenso de enero y el aterrizaje de la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea en Titán. A medida que la sonda de 700 libras en paracaídas a la superficie, dos instrumentos de imágenes proporcionadas por la NASA a bordo capturados vistas ambiente lleno de nubes de la luna y el terreno polvoriento. En total, se recogieron cerca de 3.500 imágenes y transmitidos a la Tierra a través de la Cassini, una nave espacial que transportaba la sonda a Titán y se mantuvo dentro de contacto por radio durante la misión de tres y media horas. En la Tierra, un video de lapso de tiempo se ensambla a partir de las imágenes. Como beneficio adicional, un miembro del equipo del instrumento sonidos añadió al video que representan movimiento, la fuerza de transmisión de la sonda y sus instrumentos duales de formación de imágenes en el trabajo. ¿El resultado? Vea el vídeo para ver por sí mismo. Descarga: https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11323 Huygens lo vimos en Titán - Nueva Procesamiento de Imágenes | Vídeo Publicado el 14 ene. 2015 Para los 10 años de la sonda de aterrizaje, una nueva secuencia se ha rendido a partir de datos de descenso de Huygens Imager / Radiómetro Espectral (DISR). La nave aterrizó en la luna más grande de Saturno, el 14 ene 2005 - Landing Animación: http://goo.gl/6t6XuA Sonda Huygens
Réplica de la sonda Huygens expuesta en el Salón Europeo de la Investigación, junio de 2005.
La sonda Huygens, fabricada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y llamada así por el astrónomo holandés del siglo XVII Christiaan Huygens, (descubridor de la luna Titán del planeta Saturno), es una sonda de entrada a la atmósfera de Titán transportada como parte de la misión Cassini/Huygens. La nave espacial Cassini-Huygens fue lanzada desde la Tierra el 15 de octubre de 1997.
Imagen de la superficie de Titán captada por la sonda al aterrizar.
La sonda Huygens fue concebida para explorar las nubes, la atmósfera y la superficie de Titán, la mayor luna de Saturno penetrando en la atmósfera de Titán y llevando un laboratorio robotizado a la superficie. Cuando se planeó la misión, se desconocía el tipo de superficie que Titán podía tener. En los meses previos al aterrizaje de la sonda se confiaba en que el análisis de los datos de Cassini ayudaría a responder esta cuestión. La mayor de las incertidumbres iniciales era saber si la sonda se posaría sobre terreno sólido o sobre la superficie de un lago o mar de hidrocarburos.
Basándose en las imágenes tomadas por Cassini, a unos 1200 km de distancia de Titán, el sitio de aterrizaje aparentaba ser una costa. Asumiendo que el sitio de aterrizaje no sería sólido, la sonda Huygens fue diseñada para sobrevivir varios minutos al impacto con la superficie líquida y enviar información acerca de las condiciones encontradas. Se esperaba que fuese la primera vez que una sonda humana amerizase en un océano no terrestre. La sonda disponía tan sólo de unas tres horas de energía en sus baterías de las cuales una mayoría se gastaría durante el descenso. Los ingenieros esperaban obtener como máximo 30 minutos de datos desde la superficie.
La sonda Huygens consiste en la sonda en sí misma, que descendió sobre Titán, y el 'Equipo de Soporte de la Sonda' (PSE), que permanece anclado a la sonda orbital (Cassini). El PSE incluye la electrónica necesaria para seguir a la sonda, recuperar los datos adquiridos durante el descenso, y procesar y enviar los datos al orbitador, desde donde fueron transmitidos a tierra.
La sonda permaneció dormida durante el viaje interplanetario de 6,7 años, excepto por chequeos bianuales cuyos resultados se transmitían hasta la Tierra para su análisis por los expertos de sistemas y carga útil de la ESA.
Antes de la separación de la sonda del orbitador, el 25 de diciembre de 2004 se ejecutó un chequeo final de 'salud'. Un temporizador fue cargado con el período necesario para encender los sistemas de la sonda (15 minutos antes de su encuentro con la atmósfera de Titán) y entonces la sonda se desacopló del orbitador y navegó por el espacio hasta Titán durante 22 días, con los sistemas apagados excepto el temporizador para 'despertar'.
Imagen de la superficie de Titán tomada por la sonda a una altura de 16 km
La fase principal de la misión consistió en descenso en paracaídas a través de la atmósfera de Titán. Las baterías y todos los recursos fueron dimensionados para una duración estimada de 153 minutos, correspondientes a un tiempo de descenso máximo de 2,5 horas más 3 minutos adicionales (posiblemente media hora o más) en la superficie de Titán. En enlace radio con la sonda fue activado al principio de la fase de descenso, y el orbitador escuchó a la sonda durante las siguientes 3 horas. Poco después del fin de esta ventana de comunicación de 3 horas, la Antena de Alta Ganancia(HGA) de Cassini fue reorientada de Titán hacia la Tierra.
Grandes telescopios de la Tierra estaban también escuchando la transmisión de 10 vatios de Huygens usando una técnica de 'interferometría de muy amplia base' y modo de apertura sintético. A las 11:25 CET del 14 de enero, eltelescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) en Virginia detectaba la señal portadora de la sonda. El GBT continuó detectando la señal incluso después de que Cassini dejase de escuchar. Además del GBT, otros ocho de los diez telescopios VLBA también estaban escuchando la señal de la Huygens.
La fuerza de la señal de Huygens recibida en la Tierra fue comparable a aquella de la sonda Galileo tal como fue recibida por la red Very Large Array.
Se espera que el análisis de desplazamiento Doppler de la señal según descendía en la atmósfera de Titán permitirá calcular la intensidad del viento y su dirección con cierta precisión. A través de la interferometría, se espera también que se pueda determinar la posición del punto de aterrizaje con un error de 1 km a una distancia de la Tierra de 1200 millones de kilómetros. Esto es una resolución angular de aproximadamente 170 segundos de arco. Una técnica similar fue usada para determinar el lugar de aterrizaje de los Mars Exploration Rovers.
Investigación
Resultados preliminares en un principio apuntaban a que el lugar de aterrizaje de la sonda Huygens, situado en una región conocida como Adiri -visible desde la sonda Cassini como una zona oscura- y que se ha decido bautizar como Hubert Curien Memorial Station en memoria de un presidente de la Agencia Espacial Europea , era un océano líquido. Sin embargo, hoy se sabe que la sonda aterrizó en esa zona oscura y que en realidad es sólida, no existiendo tal océano.
Los instrumentos revelaron "una nube densa o una niebla gruesa aproximadamente a 18-20 kilómetros de la superficie", que es probablemente el fondo del metano que está sobre la superficie. Las fotografías han revelado un terreno esponjoso.
Huygens también ha captado sonidos durante más de dos horas y media en el satélite.
Conclusiones de los descubrimientos de Huygens tras aterrizar en Titán:
Titán contiene océanos, lagos y ríos de metano líquido y éstos son alimentados por lluvias, también de metano líquido y fragmentos orgánicos.Estas lluvias y evaporaciones de metano cubren el cuerpo celeste de una tenue niebla. Estas superficies de metano incluyen entre ellas islas y zonas de profundidad. El metano erosiona en paisaje como en la Tierra y luego se filtra.
La superficie sólida de Titán es naranja, esponjosa, muy fría y con algunas rocas dispersas sobre ella. Se ha dicho que debe imaginarse como un desierto parecido al de Arizona. La superficie misma parece consistir en un material arcilloso; los científicos la compararon con yogur.
Pudo haber algo parecido a actividad volcánica en el pasado, sólo que en lugar de lava las erupciones habrían sido de hielo y amoníaco.
En el cuerpo celeste se pueden detectar vientos que van en la dirección en la que el satélite rota, siendo en la superficie entre los 60 y 100 km/h de velocidad.
El satélite se encuentra a una temperatura de -180 Cº.
En Titán hay actividad geológica interna.
En el satélite se pueden encontrar pedruscos de hielo.
Instrumentación
La sonda Huygens tiene seis complejos instrumentos a bordo que tomaron un amplio rango de datos científicos después de que la sonda descendió en la atmósfera de Titán. Los seis instrumentos son:
Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI)
Este instrumento contiene un conjunto de sensores que medirán las propiedades eléctricas y físicas de la atmósfera de Titan. Unos acelerómetros medirán las fuerzas experimentadas en los tres ejes durante el descenso a través de la atmósfera.
Dado que se conocen las propiedades aerodinámicas de la sonda, será posible determinar la densidad de la atmósfera de Titán y detectar corrientes de aire. Si se aterriza en una superficie líquida, también se podrían medir el movimiento de la sonda debido a las olas. Sensores de presión y temperatura medirán las propiedades térmicas de la atmósfera.
El componente de Permitividad y el Componente de Análisis de Onda medirán la conductividad de la atmósfera y buscarán actividad de ondas electromagnéticas. En la superficie de Titán, también se medirán la conductividad y la permitividad. El subsitema HASI también contiene un micrófono que grabará sonidos durante el descenso y aterrizaje. Si la misión Huygens tiene éxito, será la segunda vez en la historia (una nave Venera 13 fue la primera) que se graben sonidos de otro planeta.
Doppler Wind Experiment (DWE)
Este experimento usa un ultra estable oscilador para mejorar la comunicación con la sonda dando una frecuencia muy estable a la portadora. El desplazamiento de la sonda debido a los vientos en la atmósfera de Titan producirá un desplazamiento dopler medible de la señal portadora.
Desafortunadamente, los investigadores no recibieron los datos de este instrumento por causa de un error de programación que resultó en la pérdida de uno de los canales de datos. Este fallo también resultó en la pérdida de la mitad de las imágenes del descenso.
Sin embargo, el análisis de las señales de 10 vatios recibidas en la tierra por una red mundial deradiotelescopios debe permitirnos deducir la mayor parte de la información que hubiera proveído el DWE. Las medidas comenzaron a 150 kilómetros sobre la superficie de Titán, donde fue volado Huygens hacia el este a más de 400 kilómetros por hora, de acuerdo con las primeras mediciones de los vientos en altitud de 200 kilómetros, realizados en los últimos años con los telescopios.
Entre 60 y 80 kilómetros, la Huygens fue azotada por la rápida fluctuación de los vientos, que se cree que son cizalladuras verticales del viento. A nivel del suelo, la de la Tierra bassada en el efecto Doppler y mediciones basadas en el VLBI muestran vientos suaves de unos pocos metros por segundo, casi en línea con las expectativas.
Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR)
Este instrumento realizará observaciones espectrales usando diversos sensores. Midiendo el flujo de radiación hacia arriba y abajo, se medirá el balance de radiación (o el imbalance) de la gruesa atmósfera de Titán. Sensores solares medirán la intensidad de luz alrededor del Sol debido a la dispersión por aerosoles en la atmósfera.
Esto permitirá el cálculo del tamaño y la densidad de las partículas en suspensión. Dos cámaras (una visible, otra infrarroja), observarán la superficie durante las últimas fases del descenso, y dado que la sonda girará lentamente, construirán un mosaico de fotografías alrededor del sitio de aterrizaje. También se tomarán imágenes laterales para obtener una vista horizontal del horizonte y el lado inferior de la capa de nubes.
Para las medidas espectrales de la superficie, una lámpara que se encenderá brevemente antes del aterrizaje aumentará la débil luz solar.
Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GC/MS)
Este instrumento es un versátil analizador químico de gases diseñado para identificar y medir compuestos químicos en la atmósfera de Titán. Está equipado con muestreadores que se llenarán a una gran altitud para su análisis.
El espectrómetro de masas construirá un modelo de las masas moleculares de cada gas, y una más potente separación de especies moleculares se logrará con el cromatrografo de gases. Durante el descenso, el GCMS analizará también productos de pirólisis (es decir, muestras alteradas por calentamiento) recolectadas por el Aerosol Collector Pyrolyser.
Finalmente, el GCMS medirá la composición de la superficie de Titán si se da un aterrizaje seguro. Esta investigación es posible al calentar el GCMS justo antes del impacto para vaporizar el material de la superficie después del impacto. El GC / MS fue desarrollado por el Goddard Space Flight Center y la Universidad de Física Espacial de Michigan del Laboratorio de Investigación.
Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP)
Este experimento hará pasar partículas de aerosoles de la atmósfera a través de filtros, que después se calientan en hornos (el proceso de pirólisis para vaporizar los componentes volátiles y descomponer los materiales orgánicos complejos.
Los productos se envián luego a través de una tubería al GCMS para su análisis. Existen dos filtros para recoger muestras a distintas altitudes. El ACP fue desarrollado por un (francés) equipo de la ESA en el Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA).
Surface-Science Package (SSP)
El SSP contiene diversos sensores diseñados para determinar las propiedades físicas de la superficie de Titán en el punto de impacto, sea la superficie líquida o sólida. Un sonar acústico, activado durante los últimos 100 m del descenso, medirá continuamente la distancia a la superficie, midiendo la velocidad de descenso y la rugosidad de la superficie (por ejemplo, debido a olas).
Si la superficie es líquida, el sonar medirá la velocidad del sonido en el "océano" y posiblemente la estructura por debajo de la superficie (profundidad). Durante el descenso, las medidas de la velocidad del sonido darán información de la composición y temperatura de la atmósfera y un acelerómetro medirá con precisión el pérfil de la deceleración durante el impacto, indicando la dureza y estructura de la superficie. Otro sensor medirá cualquier movimiento pendular durante el descenso e indicara la orientación de la sonda después del aterrizaje y mostrará cualquier movimiento debido a olas.
Si la superficie es realmente líquida, otros sensores medirán su densidad, temperatura y reflexión a la luz, conductividad térmica, capacidad calorífica y permitividad eléctrica. Un instrumento de penetrómetro, que sobresalía 55 mm más allá de la parte inferior del módulo de descenso de la sonda Huygens, se utilizó el penetrómetro para crear un trazado cuando Huygens aterrizase en la superficie midiendo la fuerza ejercida sobre el instrumento por la superficie, como el instrumento se rompió con la superficie y fue empujado hacia abajo en el planeta por la fuerza de la sonda de aterrizaje propia.
La huella muestra esta fuerza como una función del tiempo durante un período de alrededor de 400 ms. La traza tiene un pico inicial que sugiere que el instrumento golpeó a uno de los guijarros de hielo en la superficie fotografiada por la cámara DISR.
La SSP Huygens fue desarrollada por el Departamento de Ciencias Espaciales de la Universidad de Kent y el Rutherford Appleton Laboratory del Departamento de Ciencias del Espacio, bajo la dirección del Profesor John Zarnecki. La investigación SSP y la responsabilidad transferida a la Universidad Abierta cuando John Zarnecki transfirió en 2000.
Diseño de la nave
Huygens fue construida bajo el contratista principal de Aérospatiale en su Centro Espacial de Cannes Mandelieu, Francia, ahora parte de Thales Alenia Space. El sistema de escudo de calor se construyó bajo la responsabilidad de Aérospatiale, cerca de Burdeos, ahora parte de EADS SPACE Transportation.
Paracaídas
Martin-Baker Space Systems es el responsable del paracaídas de la Huygens y los componentes estructurales, mecanismos y pirotécnicos que controlan el descenso de la sonda en Titán. IRVIN-GQ es el responsable de la definición de la estructura de los paracaídas de la Huygens.
Diseño del aterrizador
Huygens se compone de dos partes: la sonda y el equipo de apoyo de la sonda (PSE). La sonda se compone de dos elementos, así: la aerocubierta, que protege a los instrumentos durante la entrada de alta velocidad en la atmósfera de Titán, y el módulo de descenso, que contiene la instrumentación científica. El módulo de descenso está encerrado en la aerocubierta. Estos elementos están unidos entre sí en tres puntos.
La aerocubierta se compone de dos partes: un escudo frontal y una cubierta trasera. El escudo frontal es de 79 kg, 2,75 m de diámetro, 60 grado medio-coni ángulo superficie esférica. Azulejos de "AQ60" material ablativo (un fieltro de resina fenólica reforzado por fibras de sílice) proporciona protección contra el calor de la entrada en la atmósfera de Titán. La estructura de apoyo es una fibra de carbono reforzada en forma de panal de abeja, también diseñada para proteger el módulo de descenso del calor generado durante la entrada. Los azulejos fueron unidos a la estructura de soporte mediante un adhesivo.
Una suspensión de las esferas de sílice en el hueco de un elastómero de silicona (Prosial) fue rociado directamente sobre la estructura de aluminio de la superficie posterior del escudo para aislar aún más la superficie. La cubierta trasera, que experimenta calentamiento por lo menos durante la reentrada en la atmósfera, lleva varias capas de aislante para proteger la sonda durante la fase de crucero a Saturno y durante la fase de la costa. Un agujero en la cubierta para permitir la despresurización durante el lanzamiento y permite represurización durante la entrada. Se trata de un 11,4 kg con carcasa de aluminio endurecido protegido por una capa de 5 kg de Prosial.
El módulo de descenso se compone de una cúpula hacia adelante y un después de cono que rodean a la plataforma de experimentación. Una completa plataforma superior del recinto. La cúpula hacia adelante y la plataforma superior contienen una variedad de puertos para permitir el acceso a los sensores de experimentar la atmósfera y para proporcionar un medio para el despliegue de los paracaídas.
El PSE, aunque es una parte del sistema de la Huygens, permanece unida a la nave Cassini. Su propósito es apoyar la investigación y proveer de energía a la sonda antes de la separación y para proporcionar comunicaciones entre la sonda y el orbitador, tanto antes como después de la separación. Asimismo, establece el giro dado a la sonda durante el proceso de separación.
Potencia de la sonda Huygens después de la separación cuenta con cinco baterías LiSO2 capaz de almacenar 1600 Wh de energía y puede proveer cerca de 250 W de potencia de la prevista de tres horas de operación de la sonda. Para el control térmico, la sonda de usos múltiples capas de aislamiento y de alrededor de 35 W de calentadores de radioisótopos. Una unidad de acondicionamiento de potencia de distribución (PCDU) se encarga de la distribución y conversión de energía orbital y la energía de la batería sonda para todos los experimentos y los subsistemas de la sonda. También proporciona armamento y funciones de disparo de las líneas de Pyro. Antes de la separación, toda la energía de la sonda es proporcionada por el orbitador Cassini.
Sonda de eventos son controlados a través de software y hard-wired secuencias, incluyendo un triple-vigilia hasta redundante temporizador y un G-switch para detectar la desaceleración de la sonda por la atmósfera de Titán. Redundantes altímetros radar de medida de altitud de 20 km hacia abajo, cada transmisión de 60 mW de potencia a 15,4 o 15, GHz a través de una antena de 125 x 162 mm ranura plana.
Un fallo crítico en el diseño
Largo tiempo después del lanzamiento, unos tenaces ingenieros descubrieron que el equipo de comunicación de la Cassini tenía un fallo crítico de diseño, que hubiese causado la pérdida de todos los datos transmitidos por la sonda Huygens.
Dado que Huygens es demasiado pequeña para transmitir directamente a la tierra, está diseñada para transmitir por radio a la Cassini la telemetría obtenida durante el descenso, que a su vez la retransmite a la Tierra usando su antena principal de 4 metros de diámetro. Algunos ingenieros, entre los que se puede mencionar a los empleados de la ESA en DarmstadtClaudio Sollazzo y Boris Smeds se sentían intranquilos sobre el hecho de que, en su opinión, esta característica no había sido probada antes del lanzamiento en condiciones realistas. Smeds logró, con ciertas dificultades, convencer a sus superiores para ejecutar tests adicionales mientras la Cassini estaba en vuelo. A principios del 2000, envió datos simulados de telemetría a varios grados de potencia y desplazamiento Doppler desde la Tierra a la Cassini. Sucedió que la Cassini fue incapaz de retransmitir los datos correctamente.
La razón: cuando Huygens desciende a Titán, acelera relativamente a la Cassini, causando que su señal se desplace debido al efecto Doppler. De esta manera, el hardware de Cassini fue diseñado para recibir en un rango de frecuencias desplazado. Sin embargo, el firmware no fue diseñado teniendo en cuenta que el efecto Doppler no sólo cambia la frecuencia portadora, sino también el tiempo de los bits, codificados a 8192 bits por segundo, y esto no era tenido en cuenta por la programación del módulo.
Reprogramar el firmware era imposible y como solución la trayectoria tuvo que ser cambiada. Huygens se separó un mes después (diciembre de 2004 en vez de noviembre) y se aproximó a Titán en un rumbo tal que sus transmisiones viajan perpendicularmente a su dirección de movimiento respecto a la Cassini', reduciendo ampliamente el desplazamiento Doppler.
El cambio de trayectoria anuló el fallo de diseño y la transmisión se realizó con éxito.
