Las maravillas de Plutón entran en foco

Aug 03, 2023

La misión New Horizons de la NASA ha entregado un tesoro de datos del planeta enano

En julio pasado, la nave espacial New Horizons de la NASA sobrevoló Plutón, el último mundo no visitado del sistema solar clásico. Como el miembro más grande conocido del cinturón de Kuiper, Plutón es también la puerta de entrada a una nueva frontera, una colección escasamente estudiada de cuerpos primordiales helados lejos del sol que constituye la "tercera zona" del sistema solar después de los reinos del interior rocoso. planetas y los gigantes gaseosos exteriores.

Como la mayoría de los primeros atisbos de nuevas fronteras, Plutón deparaba tantas sorpresas para New Horizons que en los últimos ocho meses se ha producido un flujo constante de descubrimientos provenientes de la misión, a medida que el pequeño transmisor de radio de la nave espacial transmite los datos recopilados a casa. Las mayores sorpresas han sido la superficie y la atmósfera de Plutón, que son inquietamente activas y diversas a pesar de las temperaturas promedio de solo decenas de grados por encima del cero absoluto. Algunos científicos esperaban que New Horizons encontraría a Plutón como poco más que un orbe inerte y hambriento de luz solar. En cambio, la nave espacial se encontró con un mundo donde los glaciares de nitrógeno fluyen hacia llanuras de metano congelado desde imponentes montañas de hielo de agua. Océanos semicongelados sin sol acechan en las profundidades de la superficie, y múltiples lunas se precipitan sobre los cielos rojos cubiertos de hidrocarburos que se tiñen de azul al amanecer y al atardecer.

Pero más allá de celebrar la emoción visceral del sobrevuelo de Plutón, o el escalofrío intelectual de contemplar primeros planos a todo color de un lugar tan extraño y lejano, la mayoría de estos descubrimientos de New Horizons hasta ahora han encontrado una recepción pública silenciosa. La historia ha sido simplemente que fuimos a Plutón y fuimos testigos de maravillas. Lo que realmente significan esas maravillas, para nuestra comprensión de Plutón, para la evolución planetaria y para la amplia historia del sistema solar, es algo que los propios científicos de la misión todavía están trabajando. Ellos resumen sus últimos pensamientos en la edición de esta semana de la revista Science, con un quinteto de artículos que constituyen la síntesis de nuestra comprensión actual de Plutón.

Aquí están las tres conclusiones generales de nuestro retrato emergente de este mundo extraño y congelado:

New Horizons solo pudo estudiar de cerca un hemisferio de Plutón mientras pasaba zumbando, revelando una extensa llanura en forma de corazón de nitrógeno mixto, monóxido de carbono y hielo de metano rodeada por montañas y un terreno lleno de cráteres. Apodado Sputnik Planum, el lóbulo occidental del corazón de 1.000 kilómetros de ancho se ve casi burbujeante, como una olla de avena cremosa o espuma espumosa en una pinta de cerveza Guinness.

Sputnik Planum no tiene cráteres, y es probable que tenga menos de 10 millones de años, probablemente se formó a partir de nieve fresca y glaciares que se deslizaron desde las cercanas tierras altas escarpadas. Sus burbujas son celdas de convección impulsadas por el calor que asciende a través del espeso hielo desde las profundidades. Una pequeña "cadena montañosa" en el borde noroeste de Sputnik Planum son, de hecho, bloques de hielo de agua que parecen flotar en los hielos de mayor densidad como cubos en un vaso. Estos bloques son quizás la corteza fracturada y volcada por algún levantamiento tectónico. Hacia el sur, los científicos de New Horizons han avistado lo que parecen ser dos criovolcanes jóvenes, Wright Mons y Piccard Mons, montículos de kilómetros de altura relativamente intactos que rodean pozos centrales al menos tan profundos.

En conjunto, estas características muestran que más de cuatro mil millones de años después de su formación, Plutón aún retiene de alguna manera suficiente calor interno para mantener una geología activa y, aquí y allá, una superficie muy joven repuesta por el criovulcanismo y la sublimación estacional y la deposición de hielos volátiles. . En las profundidades del mundo, el calor de Plutón podría ser suficiente para sostener un océano de agua rica en amoníaco debajo de un grueso techo de lecho rocoso de hielo de agua. Las largas estrías lineales en partes de la superficie de Plutón sugieren que cualquier océano subterráneo puede congelarse lentamente, deformando el suelo y liberando calor latente adicional a medida que se convierte en hielo.

La juventud de rasgos suaves de Sputnik Planum es excepcional. La mayor parte del resto del exterior de Plutón es mucho más escarpado y antiguo, alterado extensamente a lo largo de cientos de millones o miles de millones de años. Las diferentes mezclas y combinaciones de nitrógeno, agua, monóxido de carbono y metano que componen la corteza de Plutón crean diferentes variedades de hielo y terreno, de forma similar a cómo las rocas en la Tierra pueden formar acantilados de tiza suave o montañas de granito duro. Estos sustratos variables pueden luego ser texturizados con pozos, surcos y canales producidos por la sublimación del hielo, la erosión de los glaciares y la precipitación de escarcha, efectos impulsados ​​​​por el clima de Plutón, que fluctúa en temporadas de décadas.

Los resultados suelen ser extraños y difíciles de descifrar. Al noreste de Sputnik Planum, más allá de tramos de llanuras picadas, la superficie está arrugada con crestas estrechamente espaciadas que se elevan afiladas y como cuchillos medio kilómetro en el aire. Este "terreno aplanado" puede ser vestigio de una antigua capa de material altamente duradero, una vez enterrada, exhumada y desgastada por una combinación de hielo abrasivo, vientos arremolinados y luz solar deslumbrante. O puede ser más nuevo, formado a partir de escarcha de metano en el aire que reviste crestas rígidas de hielo de agua. Lo que está claro es que el paisaje de Plutón no se puede entender sin estudiar también de cerca su clima, su atmósfera.

New Horizons ha revelado que la tenue atmósfera de nitrógeno gaseoso y metano de Plutón es más fría y compacta de lo que se pensaba anteriormente, y está cubierta de neblinas de partículas de hidrocarburos similares al hollín producidas por la luz ultravioleta y los rayos cósmicos. Las partículas son rojizas, pero al amanecer y al atardecer, cuando la luz del sol atraviesa las neblinas más espesas, dispersan la luz para dar al cielo de Plutón un tinte azul. Las partículas también son pegajosas y crecen como copos de nieve durante decenas de miles de años, hasta que finalmente se vuelven lo suficientemente pesadas como para caer, acumulándose como lodo carmesí en los terrenos más antiguos del mundo.

La parte más primordial de la superficie de Plutón puede ser una salpicadura roja que se extiende por el hemisferio llamada Cthulhu Regio, una región tan completamente pulverizada por cráteres que se cree que tiene unos cuatro mil millones de años. Curiosamente, está directamente adyacente al borde occidental de lo que podría ser el accidente geográfico más joven de Plutón, los hielos frescos de color crema del Sputnik Planum. Incluso Sputnik Planum, resulta que tiene raíces sorprendentemente antiguas: su hielo joven llena una cuenca profunda que puede ser el cráter de impacto más antiguo y más grande que aún existe en Plutón.

Además de Cthulhu Regio, la otra característica antigua, rojiza y generada por impacto más notable de Plutón no se encuentra en absoluto en el planeta enano: es la luna más grande de Plutón, Caronte. Durante mucho tiempo se pensó que era el producto de un impacto cataclísmico del mismo tipo que hizo que la luna de la Tierra, los orígenes violentos de Caronte han sido casi confirmados por New Horizons. La mayor parte de la superficie de Caronte es en realidad hielo de agua grisáceo brillante, con cráteres que indican que tiene más de cuatro mil millones de años, un fuerte indicio de que se fusionó a partir de pedazos rotos y expulsados ​​de la corteza de hielo de agua de Plutón. Sin embargo, su conexión con Plutón no se ha cortado por completo: Mordor Macula, una capa de hidrocarburos de color rojo oscuro en su polo norte, probablemente se produce por la reacción de la luz ultravioleta con volutas de la atmósfera superior que se alejan de la gravedad de Plutón y se congelan en Caronte. acumulándose como capas de barniz rojo durante miles de millones de años.

Al igual que Plutón, Caronte también parece tener un océano subterráneo, o al menos solía tenerlo. New Horizons descubrió una herida profunda que serpentea a lo largo de unos 1.800 kilómetros de la superficie de la luna, un surco cuatro veces más largo que el Gran Cañón en una luna del tamaño de Texas. La herida parece ser de una época en que el océano interior de Caronte se congeló, abultándose mientras se convertía en hielo y rompía la corteza de la luna desde dentro.

Además de Caronte, Plutón tiene cuatro lunas mucho más pequeñas: Styx, Nix, Kerberos e Hydra. New Horizons ha descubierto que son mucho más brillantes y pequeños de lo que esperaban la mayoría de los investigadores. Todos giran rápidamente y tienen inclinaciones axiales extremas tan descentradas con las de Plutón y Caronte que no se explican fácilmente. Estas lunas más pequeñas probablemente también fueron producidas por el gran impacto de formación de Caronte. Al igual que Caronte, parecen poseer superficies azotadas por cráteres de hielo de agua de cuatro mil millones de años de antigüedad, y son oblongas en lugar de esféricas, como si fueran menos lunas y más montones de escombros fusionados que apenas se mantienen unidos. Al menos uno de ellos, Kerberos, tiene forma de mancuerna, lo que indica su formación a partir de dos cuerpos más pequeños que se fusionaron después del impacto cataclísmico.

¿Qué sigue para todos estos extraños mundos de asombrosa riqueza geológica? Lo averiguaremos pronto. La mitad de los datos que tomó New Horizons permanecen a bordo, aún esperando la transmisión. Mientras tanto, la nave espacial continúa su misión, navegando hacia una cita con un objeto del cinturón de Kuiper más pequeño y distante en 2019. Lo mejor puede estar por venir.

lee facturacion es editor senior de espacio y física en Scientific American. Crédito: Nick Higgins

Rina Diane Caballar

Archon Fung, Lawrence Lessig y The Conversation US

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Luke Taylor y la revista Nature