Nuevas pistas del pasado de Plutón

Agrietado, Congelado y Volcado: Nuevas pistas del pasado de Plutón.
La investigación realizada por dos científicos planetarios de la Universidad de Arizona (UA) revela pistas fascinantes sobre Plutón, que sugieren que el pequeño mundo en la periferia de nuestro Sistema Solar es mucho más activo de lo que nadie imaginaba.

Fotografía de la cara de Plutón contraria a su luna mayor Caronte tomada por la nave espacial New Horizons con los nombres (provisorios) de las principales características superficiales. El rasgo más icónico de Plutón es la región en forma de corazón (Heart ) llamada (en forma transitoria) Tombaugh Regio, cuya mitad izquierda (lóbulo izquierdo del corazón) es Sputnik Planitia.  

Crédito: NASA, John Hopkings Applied Physics Laboratory.

Sputnik Planitia, ó Planicie Sputnik es una cuenca de 1.000 kilómetros dentro de la icónica región en forma de corazón observada en la superficie de Plutón, podría haber llegado a su ubicación actual debido a la acumulación de hielo en ella, que hizo que el planeta enano girase, creando enormes tensiones en la corteza que provocaron la aparición de grietas, que apuntan hacia la presencia de un océano bajo la superficie.

Mapa de Plutón con los nombres (provisorios) de las principales características superficiales, desarrollado a partir de fotografías tomadas por la nave New Horizons. Para ver la imagen a tamaño de pantalla completa haga click aquí. 

Crédito: NASA, John Hopkings Applied Physics Laboratory.

Izquierda: En esta imagen de Plutón tomada por la nave espacial New Horizons, los diferentes colores representan diferentes composiciones del hielo superficial revelando un cuerpo sorprendentemente activo. 

Crédito: NASA / JHUAPL / SWRI).

Abajo: Vista del relieve que rodea la región situada en la parte izquierda del corazón de Plutón, conocida como Sputnik Planum (en Inglés). La nueva panorámica en la figura izquierda nos muestra las elevaciones del terreno, señalando una extensa región de hielo en color grisáceo en la parte central, rodeada de un terreno con una elevación media de casi 3.000 metros (color verde). La imagen abajo a la derecha es la foto “cruda” de la misma región. 

Crédito: NASA, John Hopkings Applied Physics Laboratory.

Publicado en la edición del 17 de Noviembre en Nature, éstas son las conclusiones de la investigación de James Keane , un estudiante de doctorado de Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, y su asesor, el Profesor Asistente Isamu Matsuyama . 

Proponen evidencia de que la acumulación de nitrógeno congelado movió a todo el planeta volcándolo, al igual que lo hace una peonza con un chicle pegado a él, en un proceso llamado desplazamiento polar verdadero.

Reorientación del “Corazón”: Esta animación muestra cómo Plutón es reorientado en respuesta al llenado de Sputnik Planitia con hielos volátiles (el lóbulo izquierdo del “Corazón” de Plutón). Sputnik Planitia comenzó al noroeste de su posición actual, y la acumulación de hielos, junto a las mareas de Caronte (luna más grande de Plutón) causaron la reorientación de todo el planeta enano .Si todavía se sigue acumulando hielo en Sputnik Planitia , Plutón puede estar todavía orientándose. (Animación: James Keane /.

“Hay dos formas de cambiar el giro de un planeta”, dijo Keane. “La primera – y la que todos estamos familiarizados, es un cambio en la oblicuidad del planeta, donde el eje de rotación del planeta está reorientando con respecto al resto del Sistema Solar. La segunda forma es a través de un desplazamiento polar verdadero, donde el eje de rotación permanece fijo con respecto al resto del Sistema Solar, pero el planeta se reorienta respecto al eje."

Los Planetas tienden a girar de tal manera de minimizar la energía. En pocas palabras, esto significa que los planetas se reorientan de modo de colocar cualquier masa extra (respecto de la masa media superficial) más cerca del ecuador – y cualquier déficit de masa más cerca del polo. Por ejemplo, si un volcán gigante creciese en Los Ángeles, la Tierra sería reorientaría para colocar a LA en el ecuador.

Para entender por qué se produce la deriva polar en Plutón, primero hay que darse cuenta de que a diferencia de la Tierra, cuyo eje de rotación está sólo ligeramente inclinado, de modo que las regiones alrededor del ecuador reciben más luz solar, Plutón es como una peonza (trompo) acostada de lado. Por lo tanto, los polos del planeta reciben el máximo de luz solar. Dependiendo de la temporada, el máximo de luz solar lo recibe uno u otro polo, mientras que las regiones ecuatoriales de Plutón son extremadamente frías, todo el tiempo.

Izquierda: Orientación del eje de rotación de Plutón y del sistema Plutón Charón, respecto de la órbita del primero. En general el eje de rotación de un planeta del Sistema Solar tiene una inclinación moderada respecto de la perpendicular al plano de su órbita, excepto el de Urano que al igual que el del planeta enano Plutón “están acostados” es decir tienen muy poca inclinación respecto al plano de su órbita. Además tienen una leve orientación hacia el Sol. Crédito: NASA Science.

Derecha: un trompo acostado sobre el piso como analogía de la orientación del eje de giro de Plutón respecto de su órbita. Crédito: El Corte Inglés.

Debido a que Plutón está casi 40 veces más lejos del Sol que nosotros, le lleva a la pequeña bola de roca y hielo 248 años terrestres completar uno de sus propios años. En las latitudes más bajas de Plutón cerca del ecuador, las temperaturas son de – 400 grados Fahrenheit (-240ºC) – lo suficientemente frías para convertir el nitrógeno en un sólido congelado.

En el transcurso de un año de Plutón, el nitrógeno y otros gases exóticos se condensan en las regiones en sombra permanente, y con el tiempo, a medida que Plutón gira alrededor del Sol, los gases congelados se calientan, se convierten en gas de nuevo y vuelven a condensarse en el otro lado del planeta , resultando en “nevadas” estacionales en Sputnik Planitia.

“Cada vez que Plutón gira alrededor del Sol, un poco de nitrógeno se acumula en el corazón”, dijo Keane. “Y una vez que se ha acumulado suficiente hielo, tal vez un centenar de metros de espesor, se comienza a modificar la forma del planeta, lo que determina la orientación del mismo. Y si se tiene un exceso de masa en un punto del planeta, tiende a moverse hacia el ecuador. Con el tiempo, durante millones de años, arrastrará todo el planeta “.

En un sentido, Plutón es un planeta enano cuya forma y posición en el espacio son controlados por su clima. “Creo que esta idea de un planeta entero siendo arrastrado por el ciclo de los volátiles no es algo que mucha gente haya pensado antes”, dijo Keane.

Izquierda: Reorientación de Plutón : Sputnik Planitia (el lóbulo izquierdo del “corazón” de Plutón) probablemente se formó a raíz del impacto de un cometa en Plutón. Sputnik Planitia se formó al noroeste de su ubicación actual, y se muevió a su ubicación actual como resultado de l llenado de la cuenca de impacto con hielos volátiles. (Ilustración: James Keane)

Derecha: Sputnik Planitia (el lóbulo izquierdo del “corazón” de Plutón) se cree que es en el Sistema solar exterior equivalente de un “mascon” lunar (concentración de masa). Al igual que los mascones en la Luna, Sputnik Planitia se cree que es una cuenca de impacto, que se rellenó con lavas (en Plutón, hielos criogénicos toman el lugar de las lavas). Crédito de la Imagen: NASA / JHUAPL / SWRI.

Los dos investigadores utilizaron las observaciones hechas durante el sobrevuelo de New Horizons y las combinaron con los modelos de computadora, lo que les permitió tomar una característica superficial, tal como Sputnik Planitia, desplazarla alrededor de la superficie del planeta y ver lo que hace el eje de rotación del planeta. Y, por supuesto, en los modelos, la ubicación geográfica de Sputnik Planitia terminó sospechosamente cerca de donde uno esperaría que fuera.

Si Sputnik Planitia fuese una anomalía de masa positiva grande – quizás debido a la carga de hielo de nitrógeno – que sería natural que emigrase al eje de mareas de Plutón con respecto a Caronte, la luna más grande de Plutón, ya que se acerca a un estado de mínima energía, de acuerdo con Keane y Matsuyama. En otras palabras, la acumulación masiva de hielo terminaría donde causa la menor oscilación en el eje de rotación de Plutón.

Este fenómeno de desplazamiento polar es algo que fue descubierto con nuestra Luna y con Marte, pero en esos casos ocurrió en el pasado distante, hace miles de millones de años.

“En Plutón, esos procesos se encuentran activos,” dijo Keane. “La totalidad de su geología – glaciares, montañas, valles – parece estar ligada a los procesos de los volátiles. Esto es distinto de lo que ocurre en la mayoría de los otros planetas y lunas de nuestro Sistema Solar.”

Y no sólo eso, las simulaciones y cálculos también predijeron que la acumulación de compuestos volátiles congelados en el corazón de Plutón podría causar grietas y defectos en la superficie del planeta en los mismos lugares exactos en que New Horizons los vio.

La presencia de fallas tectónicas en Plutón hace alusión a la existencia de un océano bajo la superficie en algún momento de la historia de Plutón, explicó Keane.

“Es como la congelación de cubitos de hielo”, dijo. “A medida que el agua se convierte en hielo, se expande. En una escala planetaria, este proceso rompe la superficie alrededor del planeta y crea los defectos que vemos hoy en día.”

El documento se publica junto con un trabajo de Francis Nimmo de la Universidad de California, Santa Cruz, y sus colegas, que también tienen en cuenta las implicaciones de la aparente reorientación de Plutón. Los autores de ese documento están de acuerdo con la idea de que las fuerzas de marea podrían explicar la ubicación actual de Sputnik Planitia, pero para que su modelo funcione, un océano subsuperficial tendría que estar presente hoy en Plutón.

Ambas publicaciones ponen de relieve la noción de un Plutón sorprendentemente activo.

“Antes de New Horizons, la gente por lo general sólo pensaban en los volátiles en términos de una chapa fina de escarcha, un efecto de superficie que podría cambiar el color, o afectar la geología local o regional”, dijo Keane. “Que el movimiento de los volátiles y el desplazamiento de hielo alrededor de un planeta podrían tener un efecto dramático de movimiento del planeta no es algo que alguien hubiera predicho.”

Los co-autores en el trabajo de investigación ( http://dx.doi.org/10.1038/nature20120 ) son Shunichi Kamata de la Institución de Investigación Creativa, de la Universidad de Hokkaido, Sapporo, Japón, y Jordan Steckloff de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, y el Instituto de Ciencia Planetaria en Tucson, Arizona.

Fuente: Arizona University. Artículo original: “Cracked Frozen and Tipped Over”: New Clues from Pluto’s Past“.