Zoco de Astronomía: El océano de Plutón

Versión ampliada del artículo originariamente publicado el domingo 20 de noviembre de 2016 en el Suplemento “El Zoco” de Diario Córdoba.

Aunque la sonda estadounidense “Nuevos Horizontes” (New Horizons, NASA) sobrevoló al planeta enano Plutón el 15 de julio de 2015 hemos tenido que esperar 15 meses para recibir los datos que sus instrumentos tomaron en pocas horas. Como cuentagotas, New Horizons usó su pequeña antena para mandar poco a poco toda la información recogida durante el sobrevuelo. Era una apuesta algo arriesgada: si algo le pasaba a la nave en ese tiempo los datos se perderían para siempre. Por otro lado, al hacerlo así se abarataba mucho el coste de la misión. El 25 de octubre por fin llegó a la Tierra el último paquete de datos: New Horizons lo envió desde la friolera distancia de 5 mil millones de kilómetros (5 horas y 8 minutos a la velocidad de la luz), mientras se sigue alejando de nosotros a la caza del objeto transneptuniano 2014 MU69, donde llegará el 1 de enero de 2019.

Los datos enviados por New Horizons son una mina de oro para los científicos planetarios y están dando sorpresa tras otra, incluyendo volcanes de hielo, glaciares de metano, extrañas planicies, e incluso quizá nubes en la atmósfera plutoniana. ¿Quién iba a esperar que este diminuto cuerpo congelado en las fronteras del Sistema Solar llegara a ser tan interesante?

Imagen en falso color del planeta enano Plutón obtenida por la sonda New Horizons (NASA) el 14 de julio de 2015. La imagen combina datos en colores azules, rojos e infrarrojos tomados por la cámara Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC), desvelando un gran colorido y gran cantidad de detalles, lo que habla de la compleja historia climática y geológica de Plutón. Crédito:  NASA/JHUAPL/SwRI. Ligeros retoques de color, contraste, iluminación y sombras por Ángel R. López-Sánchez.
Imagen en falso color del planeta enano Plutón obtenida por la sonda New Horizons (NASA) el 14 de julio de 2015. La imagen combina datos en colores azules, rojos e infrarrojos tomados por la cámara Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC), desvelando un gran colorido y gran cantidad de detalles, lo que habla de la compleja historia climática y geológica de Plutón. Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI. Ligeros retoques de color, contraste, iluminación y sombras por Ángel R. López-Sánchez.

Esta semana se hizo público en la prestigiosa revista científica Nature un artículo que usa datos mandados hace meses por New Horizons para presentar nueva información de Plutón. Liderado por el científico planetario Francis Nimmo (Universidad de California Santa Cruz, EE.UU.) este artículo concluye que debajo de la superficie helada del planeta enano podría existir un océano de agua líquida.

Aunque la hipótesis del océano subterráneo de Plutón se había sugerido antes, Nimmo y colaboradores llegan a esta conclusión tras analizar con detalle los datos de la que posiblemente es la zona más curiosa de la superficie de Plutón, la gran cuenca Sputnik Planitia (la mitad occidental del famoso “corazón de Plutón”).

Según coinciden los expertos, Sputnik Planitia se originó hace miles de millones de años por el choque de un gran asteroide o cometa. Algunas estimaciones sugieren que podría haber sido como 20 veces mayor que el cometa que impactó con la Tierra hace 65 millones de años, asociado a la gran extinción que se llevó por delante a los dinosaurios. Poco a poco el cráter se fue llenando de hielo de nitrógeno, metano y dióxido de carbono. Al pasar millones de años esta estructura se fue moviendo hasta que se alineó directamente en el lado opuesto de Plutón que da a Caronte (su satélite). En el sistema Plutón – Caronte no sólo Caronte siempre muestra la misma cara a Plutón (como le pasa a la Luna con la Tierra) sino que Plutón muestra la misma cara a Caronte, ambos están “anclados por la gravedad”.

Precisamente en la misma edición de Nature otro artículo, dirigido por James Keane (Universidad de Arizona, EE.UU.), también defiende la reorientación de Plutón usando como evidencias fracturas observadas por la superficie del planeta enano. Se ha calculado que la probabilidad de que esta alineación sea una coincidencia es del sólo 5%, por lo que los científicos creen que es real. Pero hay un problema: como Sputnik Planitia es una gran depresión no tiene suficiente masa como para conseguir la orientación observada hoy. Hay algo que falta.

Estos diagramas esquemáticos muestran como la anomalía gravitatoria encontrada en Sputnik Planitia es consecuencia de un océano subterráneo debajo de una capa de nitrógeno. El diagrama (a), que muestra una capa de nitrógeno (Sputnik Planitia) dentro de una capa de hielo sobre un núcleo rocoso (la idea original de la estructura de Plutón), tiene una anomalía gravitatoria muy negativa que New Horizons no ha observado. Si la capa de nitrógeno es muy profunda (40 km), como se muestra en el diagrama (b), la anomalía gravitatoria sigue siendo negativa, lo que no está de acuerdo con las observaciones. Pero suponiendo que existe un océano de agua líquida debajo de una capa de hielo que incluye una capa de nitrógeno de unos pocos kilómetros de profundidad (diagrama c) la anomalía gravitatoria sí es la que encuentra New Horizons. Imagen extraída del artículo de Nimmon et al., Nature 2016.
Estos diagramas esquemáticos muestran como la anomalía de la gravedad encontrada en Sputnik Planitia podría ser consecuencia de un océano subterráneo debajo de una capa de nitrógeno. El diagrama (a), que muestra una capa de nitrógeno (Sputnik Planitia) dentro de una capa de hielo sobre un núcleo rocoso (la idea original de la estructura de Plutón), tiene una anomalía de gravedad muy negativa que New Horizons no ha observado. Si la capa de nitrógeno es muy profunda (40 km), como se muestra en el diagrama (b), la anomalía de gravedad sigue siendo negativa, lo que no está de acuerdo con las observaciones. Pero suponiendo que existe un océano de agua líquida debajo de una capa de hielo que incluye una capa de nitrógeno de unos pocos kilómetros de profundidad (diagrama c) la anomalía de gravedad sí es la que encuentra New Horizons. Imagen extraída del artículo de Nimmon et al., Nature 2016.

¿Dónde está esa masa perdida? Nimmo y colaboradores exploraron las “anomalías de la gravedad” alrededor de Sputnik Planitia siguiendo varios escenarios (ver figura superior). Si el enorme cráter se hubiese llenado de hielo de nitrógeno tendría que tener una profundidad de 40 kilómetros, lo que no es posible con los datos que se tienen de Plutón (diagrama b). Sin embargo, una capa de nitrógeno de 7 kilómetros de profundidad sobre un océano subterráneo (diagrama c) sí explicaría las anomalías de la gravedad encontradas en Sputnik Planitia por New Horizon. El agua líquida, con material como amoniaco que actúa como anti-congelante, se encontraría debajo de una gruesa capa de hielo de unos 150 kilómetros de espesor.

La hipótesis del océano subterráneo explica que Sputnik Planitia se desplazara 1200 kilómetros de su lugar de origen para alinearse con el eje de las mareas de Plutón y Caronte, colocándose en la cara que no mira al satélite. No obstante sólo observaciones detalladas con una sonda futura podrán confirmar estas ideas y verificar que existe el océano subterráneo de Plutón.


2 Comentarios

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Hola Ángel,
Cuando dices q Sputnik Planitia se desplazó 1200 Km ¿quieres decir q el planeta rotó?

Roberto García Valencia

Hola Angel.
Escuchando un podcast de cofee break te oí que hay un ranking cientifico sobre si las diferentes áreas del conocimiento son científicas o no.
He intentado encontrar ese ranking pero no he podido hacerlo.
¿Me podrías pasar un enlace a ellas?
Muchas gracias por adelantado.

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