Titán frente al gigante Saturno [NASA].

El Sistema Solar – Titán (II)

Hicimos una pausa en la primera parte de nuestra exploración de la luna de Saturno, Titán, justo cuando la doble sonda Cassini-Huygens se acercaba a este pequeño gigante a finales de 2004. Como recordarás, habíamos confirmado la existencia de una atmósfera densísima –sorprendentemente densa para un objeto de este tamaño–, con mucho nitrógeno y algo de metano, y las sondas anteriores habían sido incapaces de mirar más allá de esa atmósfera ocre y opaca.

Pero Cassini-Huygens tenía varias armas secretas, ya que este satélite era uno de sus objetivos principales y estábamos preparados. Para empezar, las cámaras de Cassini, un cuarto de siglo más modernas que las de las Voyager, les daban sopas con honda. De hecho, voy a bombardearte con fotografías que me parecen maravillosas a lo largo de todo el artículo –y estoy seguro de que no te vas a quejar, porque al menos saldrás con varios fondos de pantalla inolvidables en la saca–.

Tetis, asomando la cabeza tras Titán
Tetis, asomando la cabeza tras Titán (NASA).

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¿Cómo resumir la cantidad ingente de información que nos ha proporcionado esta misión a Titán? Intentaré ir por partes. En primer lugar, la atmósfera. Ya vimos en la primera parte del artículo lo densa que es, y que su composición es bastante exótica. Cassini nos reveló aún más cosas.

La combinación de la gran densidad y la pequeña gravedad –algo que de lo que ya hablamos antes– hace que la atmósfera de Titán se extienda muchísimo más lejos de la superficie del satélite que la atmósfera terrestre de la superficie de nuestro planeta. En su aproximación máxima a Titán, unos 880 km del suelo, Cassini estaba en el interior de la termosfera titaniana, pero incluso cuando pasó a unos 1 000 km la sonda tuvo que modificar su trayectoria orbital por el arrastre de la atmósfera de la luna, débil pero continuo.

La atmósfera de Titán
La atmósfera de Titán, vista en una de las pasadas cercanas de Cassini (NASA).

Cerca de la cima de la atmósfera, la radiación solar –alrededor del 1% de la que alcanza la Tierra, ya que el Sol está mucho más lejos aquí– rompe las moléculas, sobre todo las de metano, hasta crear una especie de “sopa” de iones y otras moléculas que puede verse con un tono azulado en las imágenes de Cassini cuando pasa cerca de la luna. Esta sopa es muy importante para las capas inferiores, como veremos luego.

Más abajo, según aumenta la densidad, aparecen moléculas más pesadas y menos afectadas por la radiación solar. Ya dijimos en la primera parte que la mayor parte de la atmósfera está compuesta por N2, y que el segundo componente mayoritario es metano (CH4). La concentración de metano aumenta según descendemos en la atmósfera titaniana hasta alcanzar casi un 5% en los últimos 10 km, frente al 1,4% en la estratosfera.

A diferencia de Venus, la opacidad de la atmósfera titaniana no se debe a las nubes: aunque hay nubes en Titán, y de ellas hablaremos luego, no son las responsables de que sea muy difícil ver el suelo: de hecho, ¡es difícil ver las nubes desde el espacio porque están demasiado cerca del suelo!

Titán a contraluz
Titán a contraluz (la atmósfera parece más espesa de lo que es por la refracción) (NASA).

No, ese color marrón se debe a la presencia de moléculas que Carl Sagan –alabado sea su nombre– y Bishun Kare bautizaron como tolinas en 1979. La palabra viene del griego tholós (turbio), por su color, y voy a intentar explicar el modo en el que pensamos que se forman.

Todo empieza en las capas altas de la atmósfera, expuestas a la radiación solar y el impacto de partículas cargadas procedentes del espacio y que no son desviadas por ningún campo magnético –ya que Titán no lo tiene–. Como hemos visto, las moléculas de la atmósfera (N2 y CH4) se disocian y, además, se ionizan. Pero muchos de estos iones y moléculas se unen a su vez para formar otras más complejas, como etileno, acetileno, cianuro de hidrógeno, etc. Y aquí es donde pasa algo interesante.

Varias de estas moléculas son bastante más pesadas que el nitrógeno o el metano, con lo que descienden a capas inferiores de la atmósfera. Allí, por un lado, ya no están expuestas a la radiación y partículas cargadas; por otro, al acercarse unas a otras, empiezan a producirse reacciones entre ellas, que producen nuevos compuestos e iones, que se unen para formar otros más pesados… que, por supuesto, descienden aún más. Es como una cascada.

Esquema de la formación de tolinas en Titán
Esquema de la formación de tolinas en Titán (modificado de un original de NASA).

Al cabo del tiempo se unen suficientes “fragmentos” para formar moléculas muy largas: cadenas de moléculas orgánicas diversas o, dicho más técnicamente, heteropolímeros orgánicos, que son las tolinas. Irónicamente, las tolinas son una minúscula parte de la atmósfera titaniana, pero la convierten en una “crema de verduras” casi impenetrable por su color marrón.

Hemos detectado la presencia de tolinas en otros cuerpos del Sistema Solar, por cierto, como cometas y otros satélites que estudiaremos más adelante en esta serie. Incluso las hemos detectado en estrellas muy jóvenes recientemente. En la Tierra es muy difícil que existan durante mucho tiempo por el carácter fuertemente oxidante de nuestra atmósfera, pero eso no es un problema en Titán y entornos similares.

Lo curioso de todo esto –por si no hubiera bastantes cosas curiosas– es que, al ritmo que vemos desaparecer metano en las capas superiores por el proceso que acabo de describir, no debería haber metano en la atmósfera de Titán. Nuestros modelos sugieren que unas pocas decenas de millones de años deberían bastar para que no quedase apenas nada. La conclusión es clara: algo está liberando metano en la atmósfera del satélite. Tenemos varias hipótesis al respecto, pero para entenderlas debemos seguir sumergiéndonos en la atmósfera, de modo que paciencia.

Aunque, como digo, la opacidad de la atmósfera titaniana no se deba a que esté cubierta de nubes, sí que las hay. Por ejemplo, en el polo sur hay un vórtice nuboso bellísimo.

Vórtice en el polo sur de Titán
Vórtice en el polo sur de Titán (NASA).

Pero hay también nubes con estructuras parecidísimas a las terrestres: hay cirros bastante altos, cúmulos formados muy probablemente por corrientes de convección, tormentas estacionales –aunque las estaciones son muy largas, ya que tienen que ver con el movimiento de Saturno alrededor del Sol–… en muchas cosas es un clima con una apariencia muy parecida al terrestre.

Ahora bien, por supuesto que no puede ser realmente parecido: ¡la temperatura media en superficie es de -180 °C!Estas nubes no pueden estar formadas por gotitas de agua ni mucho menos. Los espectroscopios de Cassini han revelado que estas nubes están formadas fundamentalmente por metano, aunque también hay presente etano –que probablemente procede de lo que he explicado antes sobre las tolinas–.

Atmósfera
Atmósfera

Pero, si estas nubes están formadas por gotitas de metano y etano, ¿no podrían llover estos hidrocarburos sobre Titán? Y, si fuera así, ¿no podrían existir ríos, lagos o mares de hidrocarburos sobre su superficie? Habíamos sospechado esto desde hacía mucho tiempo, pero Cassini lo confirmó y nos reveló el mundo rocoso más complejo y maravilloso de todo el Sistema Solar después de la Tierra (el diagrama de la derecha es una modificación de un original de NASA).

Utilizando no sólo sus espectroscopios de visible, ultravioleta e infrarrojo, sino también el radar –una manera excelente de detectar masas líquidas porque suelen ser inusualmente lisas–, Cassini detectó una multitud de masas de hidrocarburos líquidos en Titán, en su mayor parte etano y también con metano. Hay un “ciclo etano-metanológico”, similar a nuestro ciclo hidrológico, en Titán. Como lo oyes: no sólo podrías volar à la Leonardo en la atmósfera titaniana, sino que luego podrías navegar por un mar de etano. Ciencia-ficción, ¡chúpate esa!

Naturalmente, esto no resulta tan sorprendente si nos paramos a pensarlo un momento. La temperatura media de la Tierra no está muy lejos de la temperatura del punto triple del agua, y la temperatura media de Titán no está lejos del equivalente para el metano y el etano. En ambos casos la sustancia existe en proporciones similares en la baja atmósfera, en ambos casos cambios leves de temperatura pueden producir evaporación y condensación… aunque sean moléculas diferentes, su comportamiento en su contexto es muy parecido.

No sólo estos dos hidrocarburos se comportan allí del modo que el agua aquí: al haber zonas más nubosas y otras menos, el calentamiento del suelo –por pequeño que sea– no es igual en todas partes, luego hay vientos. Hay cirros, cúmulos formados por convección, etc. En ocasiones Cassini ha llegado a ver, mirando la misma región durante un rato, moverse los cúmulos con el viento dominante.

Animación del movimiento de cúmulos sobre Titán
Animación del movimiento de cúmulos sobre Titán (NASA).

Uno de los modos más eficaces para identificar lagos y mares bajo la densa atmósfera es el uso del infrarrojo: atraviesa razonablemente bien la atmósfera titaniana, y Cassini puede detectar radiación infrarroja muy bien. La clave de la cuestión está en que los océanos –de agua, de etano o de lo que sea, siempre que sea líquido– tienden a ser muy lisos, muchísimo más que casi cualquier parte sólida de un planeta. A veces hay zonas sólidas algo más lisas que otras, pero nunca del tamaño y con la perfección de los líquidos.

La reflexión especular es una muy buena manera de identificarlos, sobre todo cuando se miran “de refilón”. Seguro que te has dado cuenta de esto alguna vez, si miras un charco de agua o un lago desde un ángulo rasante con la superficie: brilla como un espejo. Observa entonces esta fotografía en infrarrojo de la región del polo norte de Titán, y verás la reflexión especular clarísima en la parte superior, y con ella el inicio de tu instrucción en geografía titaniana:

Reflexión especular en Jingpo Lacus
Reflexión especular en Jingpo Lacus (NASA).

Se trata de Jingpo Lacus, un lago de etano y metano cercano al polo norte que recibe su nombre por un lago del mismo nombre que está en China. El lago Jingpo titaniano, a diferencia del terrestre, está compuesto por metano y etano, y su temperatura es un par de cientos de grados menor que la del Jingpo chino. Tiene unos 240 km de longitud y es uno de los lagos importantes de Titán –aunque no es tan grande como los llamados mares, de los que hablaremos en un momento–.

En esta imagen de color falso obtenida mediante el radar puedes ver la extensión de Jingpo Lacus. No la comparto sólo por este lago, sino para que observes otras estructuras geográficas que seguro que reconoces: ¡ríos!

Jingpo Lacus, por Cassini
Jingpo Lacus, por Cassini (NASA).

Prácticamente toda el agu… quiero decir, prácticamente todo el hidrocarburo líquido de Titán se encuentra en una región relativamente pequeña del hemisferio norte. Hay muy pocas masas de hidrocarburo líquido en el hemisferio sur. La razón es muy probablemente el hecho de que el hemisferio norte ha tenido un largo invierno (de unos 15 años de duración) que acabó en 2009, con lo que probablemente la cosa vaya cambiando y haya más lluvia en el hemisferio sur en los próximos años terrestres.

Cassini-Huygens antes de salir de casa (NASA).
Cassini-Huygens antes de salir de casa (NASA).

Las tres masas líquidas más grandes de Titán reciben el nombre de mares o maria. Si llevas tiempo con nosotros te darás cuenta de la ironía de la cosa: cuando observamos nuestra Luna, al principio vimos regiones que parecían mares, y que son realmente llanuras más o menos lisas, y las llamamos maria. Ahora usamos el mismo nombre en Titán, excepto que esta vez sí se trata de maria que hacen honor a su nombre…

Hay tres grandes mares en Titán, todos ellos en el hemisferio norte –al menos, por ahora– y todos ellos llevan nombres de monstruos marinos, lo cual los hace aún más entrañables. El más pequeño de los tres –no mucho mayor que Jingpo– es Punga Mare, uno de los hijos de Tangaroa, dios del mar, en la mitología maorí, y antecesor de los tiburones, las rayas y los lagartos. El mar de Punga tiene unos 380 km de largo.

Más impresionante que Punga es Ligeia Mare, nombrado por una de las sirenas de la mitología griega. Ligeia tiene unos 500 km de largo y, como veremos luego –se me pone la carne de gallina al escribirlo– es posible que en el futuro mandemos allí una sonda para que navegue por el mar y tome muestras de líquido.

Ligeia Mare, por Cassini (NASA).
Ligeia Mare, por Cassini (NASA).

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Aunque no haga falta que lo diga, no puedo evitar repetirlo: no estamos viendo aquí, como en Marte, los restos geológicos de cursos de agua que llevan millones de años desaparecidos. Estamos viendo un ciclo hidrológico, o hidrocarburológico, que está sucediendo ante nuestros ojos. Esos cauces no llevaron líquido “alguna vez”: esos cauces llevan líquido río abajo mientras lees este párrafo.

Se trata de ríos que, si no lo supiéramos, serían indistinguibles desde imágenes en órbita de ríos terrestres: tienen estuarios o deltas en sus desembocaduras, afluentes, meandros… aquí puedes ver uno, Vid Flumina, un río de unos 400 km de largo que desemboca en el mar de Ligeia:

Vid Flumina, por Cassini
Vid Flumina, por Cassini (NASA).

Finalmente, el mayor de los tres mares de Titán es, como no podría ser de otra manera, Kraken Mare, por el monstruo nórdico. Este mar tiene más de 1 100 km de largo y una superficie de unos 400 000 km2, es decir, es de un tamaño similar al del Mar Caspio. No tenemos un mapa detallado por radar de todo el mar, pero sí de gran parte de él, además de estimaciones por la reflexión de infrarrojos de la que hablamos antes.

Costa del mar de Kraken
Costa del mar de Kraken, por Cassini (NASA). La imagen tiene 270 km de ancho.

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Como ves en la imagen hay islas, que además siguen la dirección de la península cercana, lo que probablemente significa que era una pequeña cordillera antes de que la región fuera inundada. El mar de Kraken parece ser el más profundo de todos –los mares y lagos titanianos no son muy profundos–, ya que en otros es común recibir una segunda reflexión de radar desde el fondo cuando no hay mucha profundidad, y en este caso es posible que Kraken Mare tenga varias decenas de metros.

Posición de los mares y lagos más grandes de Titán
Posición de los mares y lagos más grandes de Titán (NASA).

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Puedes ver en el mapa lo que decía antes: aunque hay lagos en el hemisferio sur, nada parecido al norte. El mayor del sur es Ontario Lacus, pero no se acerca a los tres grandes mares septentrionales… al menos, por ahora. Tal vez en una década o dos veamos un escenario muy diferente.

Hablando de mapas, como puedes imaginar Cassini ha elaborado uno bastante bueno de Titán en el tiempo que lleva allí, a pesar del espesor y turbiedad de la atmósfera. No son mapas que utilicen luz para obtener imágenes, claro, porque la atmósfera es casi opaca en ese espectro, sino de infrarrojos y radar.

Además de los lagos, mares y ríos, las imágenes obtenidas por Cassini revelan un mundo variado. Hay regiones que no contienen mares de hidrocarburos, pero que son bastante lisas y no muy elevadas, lo cual sugiere que tal vez en el pasado sí los contuvieron –en una estación diferente–, pero que luego se secaron, como pasa en algunas regiones terrestres. Este tipo de áreas, algunas de ellas muy extensas, son bastante oscuras en los mapas de Cassini, como sucede con la más grande de todas, llamada Shangri-la –nombrada por el paraíso tibetano–, que es casi imposible de ignorar cuando se ven imágenes de Titán al completo, como ésta:

Shangri-la en todo su esplendor
Shangri-la en todo su esplendor, por Cassini (NASA).

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Otras regiones, por el contrario, tienen un albedo muy alto –es decir, son muy reflectivas–. En la foto de arriba puedes ver una de las más famosas, llamada Xanadú –por la Xanadú de Coleridge, que a su vez proviene de la Shangdu china–, justo al sudeste de la oscura Shangri-la.

A diferencia de Shangri-la, que como decía antes es bastante lisa, la región de Xanadú es rugosa, con cañones, colinas y zonas muy abruptas. No sabemos exactamente por qué: puede haber sido actividad tectónica –y de eso hablaremos más adelante–, puede haber sido la erosión debida al agu… quiero decir, al metano y etano, puede haber sido erosión eólica… no estamos seguros.

Titán, asomándose tras los anillos de Saturno, con Epimeteo por encima (NASA).
Titán, asomándose tras los anillos de Saturno, con Epimeteo por encima (NASA).

Desgraciadamente, aunque por supuesto voy a compartir el mapa que ha ido obteniendo Cassini, no es demasiado bueno. Por una parte esto se debe a la opacidad atmosférica, y por otra a que gran parte de las estructuras interesantes, como los mares, están muy cerca de los polos, y esas regiones son las que peor se ven en mapas de este tipo.

Mapa de Titán, por Cassini (NASA).
Mapa de Titán, por Cassini (NASA).

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De lo que no hay duda, examinando fragmentos de ese mapa y todas las imágenes de superficie que ha ido obteniendo la sonda, es de lo siguiente:

  • La superficie de Titán es geológicamente jovencísima, de entre 500 y 1 000 millones de años. Apenas hay cráteres grandes y la atmósfera no es suficiente para explicar esto.
  • No hay grandes cadenas montañosas, y la superficie tiene a ser bastante llana. Los desniveles son muy ligeros.
  • La erosión está presente por todas partes, sobre todo debido a flujo de hidrocarburos líquidos.

De hecho, incluso cuando Cassini ha detectado cráteres de impacto, es difícil estar seguros de que lo son: la erosión los ha ido modificando hasta hacerlos casi irreconocibles, como sucede también en la Tierra. Se trata de una superficie en continuo cambio, como la nuestra, a diferencia de algunas de las “bolas de nieve sucia” que hemos estudiado una tras otra en esta serie.

Muchas regiones se parecen bastante a otras similares de la Tierra o Marte. Por ejemplo, varias de las regiones oscuras y llanas están cubiertas de arena que forma dunas debidas al viento, como sucede en tantos desiertos terrestres y marcianos:

Dunas en Titán, por Cassini (NASA).
Dunas en Titán, por Cassini (NASA).

El principal enigma de la geografía titaniana es la aparente ausencia de volcanes. Por una parte, como he dicho antes, la cantidad de metano en la atmósfera sugiere que algo está liberando metano al aire: ese algo debería ser, con toda lógica, actividad volcánica. Muy probablemente, dadas las condiciones de Titán, debería tratarse de criovulcanismo, un fenómeno del que hablamos en más detalle en el artículo sobre Encélado.

Pero, por otra parte, ¿dónde están todos esos criovolcanes? En el caso de Encélado no hay duda alguna, porque se ven por todos lados. Es cierto que en aquel satélite no hay una atmósfera “puré de verduras” que nos impida ver las cosas con claridad, pero sigue resultando sospechoso que no encontremos estructuras que sean, con total seguridad, volcanes titanianos.

Sotra Facula, un posible cráter criovolcánico,
Sotra Facula, un posible cráter criovolcánico, por Cassini (NASA).

Hay algunos lugares que tienen cierta apariencia de cráter volcánico, pero en ningún caso estamos totalmente seguros de que se trate realmente de un volcán y no de una simple colina: recuerda que hay muy poco desnivel en el relieve titaniano. Los instrumentos de Cassini han detectado este tipo de estructuras sospechosas, pero nunca la emisión localizada de penachos volcánicos ni nada parecido –algo que, por supuesto, sería difícil desde el espacio–.

El segundo problema para justificar el criovulcanismo en Titán es el que posiblemente ya te estés planteando, porque ya tienes un buen saco de planetología a las espaldas a estas alturas de la serie: ¿de dónde proviene la energía necesaria para tener un interior geológicamente activo? Cuanto más pequeño es un objeto celeste, más rápido se enfría desde su formación, y Titán no es muy pequeño pero sí mucho más que la Tierra, por ejemplo.

En el caso de Encélado, o uno más extremo como el de Ío en Júpiter, la energía proviene en último término de las fuerzas de marea que deforman una y otra vez los satélites. Pero en Titán, que está bastante lejos de Saturno y además tiene una excentricidad muy pequeña, estas fuerzas probablemente no tienen suficiente intensidad para producir vulcanismo.

De existir un interior activo y volcanes, nuestra mejor hipótesis es la presencia de isótopos radioactivos en el interior de Titán, como sucede en nuestro propio planeta: e incluso así, la temperatura interior no podría producir volcanes tan calientes como en la Tierra, pero sí al menos criovolcanes que liberasen metano, amoníaco y agua a la atmósfera de la luna.

Titán frente al gigante Saturno [NASA].
Titán frente al gigante Saturno [NASA].

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Hay una hipótesis alternativa: que el interior de Titán está geológicamente muerto, y que el metano es liberado muy gradualmente según escapa de debajo de la superficie. De ser esto así, lo único que renueva constantemente la superficie titaniana es la erosión del viento y los hidrocarburos líquidos, y nunca encontraremos volcán alguno que esté activo. Como digo, no estamos seguros.

Gran parte del problema es la opacidad de la atmósfera de Titán, que impide que podamos ver con luz –en contraste con ondas de radio o infrarrojos– lo que pasa en el suelo. Ésa es la razón de que la sonda Cassini no viajase sola, sino con su “hija” Huygens: para descender hasta la superficie del satélite y ver con nuestros propios ojos lo que había allí.

Pero del descenso de Huygens y el mundo que se nos reveló entonces hablaremos en la tercera parte de este artículo ladrillesco. ¡Hasta la semana que viene!

 

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Pedro Gómez-Esteban González. (2009). El Tamiz. Recuperado de: https://eltamiz.com/el-sistema-solar/

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