MW: Titán, la luna más grande de Saturno, más helada de lo que se pensaba

Artículo publicado por Louis Bergeron el 3 de diciembre de 2012 en la Universidad de Stanford

Un nuevo estudio basado en datos topográficos y gravimétricos de Titán, la luna más grande de Saturno, apuntan que la corteza exterior de hielo presenta el doble de grosor de lo que se pensaba hasta el momento.

La comunidad científica siempre ha especulado con la existencia de un gran océano de agua líquida bajo la corteza. El nuevo estudio propone que el calor interno generado que preserva al océano de la congelación tiene que ver en gran medida, y más de lo que se pensaba, con las interacciones que Titán establece con Saturno y con el resto de sus lunas.

Primera imagen de Saturno y Titán Crédito: NASA

Howard Zebker, profesor de geofísica e ingeniería electrónica en la Universidad de Stanford, presentó los resultados en el encuentro anual de la Unión Geofísica Americana (American Geophysical Union) (AGU) en San Francisco, el martes 4 de diciembre a la 13:40 h en la sala 2005 del Moscone Center West.

Zebker es parte del equipo dedicado a interpretar los datos de radar recibidos de Titán obtenidos por la sonda Cassini de la NASA, la cual ha estado orbitando Saturno desde 2004. Para su nuevo análisis, Zebker ha estudiado la topografía de Titán combinando unas mejoradas mediciones de radar de la superficie de la luna, con unas novedosas mediciones gravimétricas.

Titán ha despertado desde siempre la curiosidad de la comunidad científica por sus similitudes con la Tierra. Al igual que ella, Titán parece disponer de una estructura a modo de capas, muy parecidas, a groso modo, a las capas concéntricas de una cebolla, aunque muy lejos de ser comestibles.

“Probablemente Titán posee un núcleo mixto formado por roca y hielo”, afirma Zebker. El núcleo está recubierto por el océano y una capa de hielo.

Se cree que la roca del núcleo contiene elementos radiactivos provenientes de la formación del Sistema Solar. Al igual que en el núcleo terrestre, cuando los elementos se desintegran generan calor. En Titán, ese calor es fundamental para evitar que su océano se congele.

Al orbitar Saturno, Titán presenta un giro más lento en su eje, uno por cada vuelta que da alrededor de Saturno. A pesar de ello, ese giro es suficiente para que los instrumentos gravimétricos instalados en la sonda Cassini puedan medir la resistencia que presenta Titán a alterar su giro (también llamado momento de inercia).

“El momento de inercia depende fundamentalmente del grosor de las capas del material que compone Titán”, indica Zebker. De este modo, él y sus estudiantes de grado pudieron utilizar esos datos para calcular la estructura interna de la luna.

“La representación que obtenemos de Titán posee un núcleo de roca y hielo, con un radio ligeramente superior a los 2000 kilómetros, un océano en algún lugar, de entre 225 y 300 kilómetros de espesor y una capa de hielo de 200 kilómetros de espesor” afirma Zebker.

Modelos anteriores de la estructura de Titán estimaban un grosor de unos 100 kilómetros para la capa de hielo. Por lo que si hay más hielo, quiere decir que se genera menos calor desde el núcleo de lo que se pensaba. Una explicación para la menor generación de calor interno es que en el núcleo podría haber menos cantidad de roca y más hielo del que los modelos anteriores predecían.

Dicho así parece sencillo, pero hay algo más. Titán no es una esfera exacta. Su perfil está deformado por el tirón gravitatorio de Saturno, haciendo que la luna sea más bien oblonga, más alargada alrededor de su ecuador y más achatada en los polos.

A partir de las mediciones del campo gravitatorio observado en Titán, uno puede calcular cómo debería ser la forma de Titán. Sin embargo, los nuevos datos indican que Titán está mucho más deformado de lo que supondría la aplicación de un modelo gravitacional estándar.

La interpretación de esta discrepancia es que la estructura interna de Titán no es tan sencilla.

Para que se pueda ejercer sobre Titán el tirón gravitacional observado, la densidad media desde cualquier punto al azar hasta el centro del núcleo tiene que ser la misma, confirma Zebker.

Pero ese no es el caso, al estar Titán, de alguna manera, achatado. Para que los datos cuadren, la densidad del material por debajo de los polos debería ser ligeramente superior de lo que es por debajo del ecuador.

Al ser el agua más densa que el hielo, el equipo de Zebker argumenta que la capa de hielo debe ser más estrecha en los polos que en la zona central y la capa de agua, por tanto, más gruesa.

Los miembros del equipo calcularon que el grosor de la capa de hielo es aproximadamente 3000 metros inferior a la media en los polos y 3000 metros superior a la media en el ecuador. Por otra parte, la combinación de gravedad y topografía sugiere además que el grosor medio de la capa de hielo es de alrededor de 200 km.

Para que la capa de hielo pueda diferir en grosor a lo largo de la superficie de Titán, la distribución de calor en el interior de la luna debe también variar. Pero esta variación no parece que provenga del núcleo de la luna (el calor generado desde allí debe ser prácticamente uniforme en todas direcciones).

Zebker afirma que la variación en el grosor del hielo podría ser la consecuencia de la variación en la forma de la órbita de Titán alrededor de Saturno, que no es exactamente circular.

“La variación en la forma de la órbita junto con la ligera forma achatada de Titán, apuntan a que hay algún tipo de curvatura en el interior de la luna mientras está orbitando Saturno”, afirma Zebker. El resto de lunas también ejercen una fuerza de marea sobre Titán mientras se desplazan por sus órbitas, pero la fuerza de marea principal tiene su origen en Saturno.

“Mientras Titán orbita las fuerzas de marea se desplazan ligeramente y si mueves cualquier cosa generas algo de calor”.

Por ejemplo, si coges una fina tira de metal y la flexionas, comenzará a debilitarse y finalmente la puedes romper. Esta debilidad es el resultado del calor producido mientras flexionas el metal.

Las interacciones de las fuerzas de marea suelen concentrarse más en los polos que en el ecuador, lo que quiere decir que se genera algo más de calor en los polos, que a su vez va derritiendo algo de hielo del fondo de la capa de hielo, provocando su adelgazamiento en esa zona en comparación con otras partes del planeta, afirma Zebker.

La misión Cassini ha recibido recientemente nueva financiación para continuar operando hasta el 2017, lo que se traduce en otros cinco años más de datos recogidos, que pueden contribuir a perfilar con más detalle el modelo de Titán propuesto por Zebker.

Autor: Louis Bergeron
Fecha Original: 3 de diciembre de 2012
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