Los ríos, lagos y mares de metano en Titán.

Titán, con un diámetro de 5.150 kilómetros, es la luna más grande de Saturno y la segunda del sistema solar después de Ganímedes. Fue sobrevolada en numerosas ocasiones por la desaparecida misión Cassini/Huygens, que nos reveló datos fantásticos sobre su constitución y características principales. Justo es que brindemos un modesto homenaje a la veterana sonda, realizando un recuento de sus principales hallazgos en Titán, la joya de la corona del sistema de Saturno.

Titán es la única luna del sistema solar en poseer una atmósfera digna de ese nombre. La gruesa capa atmosférica es dos veces más densa que la atmósfera terrestre. Esta constituida en un 95% por nitrógeno con trazas de metano, que le brindan su característica tonalidad anaranjada. La densa atmósfera oculta la superficie del planeta, y esta es la razón de que la sonda espacial Voyager 1 no pudiese recabar gran cantidad de datos durante su visita de 1980.

Titán captado por la sonda Cassini. La gruesa neblina atmosférica oculta todos los detalles de la superficie en el visible(NASA/JPL).

Sin embargo, la sonda Cassini disponía de los instrumentos necesarios para explorar el satélite, entre ellos su radar de apertura sintética y el instrumento de infrarrojos (VIMS). El trabajo fue bastante arduo porque una porción de la superficie de Titán fue cartografiada en cada sobrevuelo, y las piezas se fueron ensamblando de la misma forma en que se arma un puzzle. La presencia de estas masas líquidas no fue evidente de inmediato.

Pronto las imágenes en radar e infrarrojo revelaron unas zonas oscuras que ofrecían el aspecto característico de masas de agua. Ya se había teorizado la existencia de estos mares, pero las pruebas se fueron acumulando y pronto se dictó el veredicto final: Titán, con temperaturas que andan por los -180°C, era el único mundo del sistema solar -aparte de la Tierra- en poseer líquidos sobre su superficie, aunque en este caso, en vez de agua, el elemento constituyente era metano. Por supuesto, estas reservas de hidrocarburos son docenas de veces superiores a las existencias comprobadas en nuestro planeta.

De hecho, en Titán existe un verdadero ciclo del metano, tal como en nuestro mundo tenemos el ciclo hidrológico. El metano presente en la atmósfera termina por condensar y precipitar sobre la superficie durante fuertes tormentas, alimentando cauces y ríos que desembocan en mares y lagos de metano. Hasta el momento la enorme mayoría de estas masas líquidas han sido descubiertas en el polo norte de Titán.

Mosaico de imágenes del polo norte de Titán (color falso), obtenido por el radar de apertura sintética de Cassini. Se divisan los principales mares  (NASA/JPL-Caltech, Agenzia Spaciale Italiana).

Kraken mare es la masa más extensa con unos 400.000 kilómetros cuadrados, esto es, más grande que el mar Caspio en la Tierra. Su profundidad ha sido estimada gracias al radar de Cassini y se calcula en unos 160 metros. En realidad Kraken está compuesto por dos sectores separados por un estrecho de 17 kilómetros de ancho bautizado como Seldon fretum. Kraken Mare posee islas y ríos que desembocan en él como un verdadero mar terrestre. 

Ligeia Mare es el segundo más grande, con una extensión de unos 120.000 kilómetros cuadrados y unos 350 de diámetro. El tercer puesto lo ocupa Punga Mare con un diámetro de 380 kilómetros. El sistema fluvial más extenso descubierto hasta ahora, que todos han denominado un "Nilo extraterrestre" tiene unos 400 kilómetros de largo y su recorrido termina a orillas del mar de Kraken.

Las mareas originadas por estas masas deben ser importantes, de unos cinco metros, pero si les entraron ganas de surfear en los mares titanianos les advertimos que pueden dejar la tabla de surf en casa: pese a su densa atmósfera los vientos en Titán no superan los 3-4 km/h, y en consecuencia, algunos estudios señalan que las olas en Titán, si es que realmente existen... ¡no superan el centímetro de altura!

Ligeia Mare, segunda masa líquida en extensión de Titán (NASA/JPL).

El "Río Nilo" de Titán, curso de metano con 400 km. de largo (NASA/JPL).

Cuando Cassini arribó a Titan el hemisferio norte estaba sumido en las tinieblas de la noche, pero a medida que pasaron los años llegó la primavera y poco a poco quedaron al descubierto estos lagos, que ahora suman unos 400. El hecho de que la mayoría de los mares esté situado en el polo norte se ha explicado debido a las temperaturas reinantes en el invierno titaniano. El satélite tiene su eje de rotación inclinado 27°, estableciendo unas estaciones bien diferenciadas. A medida que los rayos del Sol hagan subir la temperatura un porcentaje importante de estos mares podría sublimarse y otro porcentaje filtrará a través del material poroso que compone el suelo de Titán. Por otra parte, y en consistencia con esta teoría, en el hemisferio sur de Titán (en verano) apenas se han encontrado lagos comparables. El más importante sería Ontario Lacus, de unos 15.000 kilómetros cuadrados y que, a diferencia de sus compañeros del polo norte, estaría formado principalmente por etano.

Concepción artística: las regiones lacustres de Titán, todo un hallazgo de la misión Cassini/Huygens.

El año 2004 la sonda de exploración Huygens, construida por la ESA, se separó de Cassini y en enero de 2005 aterrizó sobre la superficie de Titán. La zona de descenso fue bautizada como Hubert Curie y estaba situada en las proximidades de Xanadu Regio, una zona alta y llena de elevaciones. La sonda europea se abrió paso entre la gruesa capa de nubes y analizó la composición atmosférica del mundo. A unos 100 kilómetros de la superficie abrió el último de sus tres paracaídas y se dejó caer en un viaje que demoró unas dos horas. Reinaba una gran expectativa en el control de la misión durante el descenso, pues ya se había teorizado la existencia de masas líquidas sobre la superficie del satélite. Incluso se pensó que la sonda podría aterrizar directamente sobre una de estas masas. Al final Huygens descubrió un paisaje dominado por montañas y estructuras similares a canales de drenaje, logró transmitir durante más de una hora, pero ni rastro de mares, lagos ni lluvia. Habría que tener paciencia: esas maravillas se dejarían ver con el tiempo gracias a los constantes sobrevuelos de Cassini.

Otro aspecto notable de Titán es que las regiones ecuatoriales y tropicales del satélite albergan enormes dunas de compuestos orgánicos. Tienen un color oscuro y alcanzan alturas de 150 metros, unos cinco de ancho y se extienden a lo largo de cientos de kilómetros. Hasta un 15% de la superficie de Titán esta cubierto por estas estructuras que se orientan en sentido oeste-este, formando un paisaje similar a los campos de dunas de los desiertos de Sahara o Namibia. Por supuesto, no están formadas por la típica arena que nos es tan familiar en la Tierra, (la superficie de Titán está compuesta por hielo de agua duro como el acero), sino por granos de hidrocarburos congelados que terminan por caer sobre la superficie de Titán y que son agrupados por el régimen de vientos.

Concepción artística de las dunas de Titán (Kees Veenenbos).

Dunas de Titán (Walters Myers).

Asi que Titán ofrecería un panorama extrañamente familiar para sus eventuales turistas. Bajo un cielo anaranjado (la neblina atmosférica te impediría divisar a Saturno en el cielo) un observador podría distinguir nubes, ver caer la lluvia y refrescar sus pies a la orillas de mares de hidrocarburos. Algo parecido a ondas que apenas superan el centímetro de alto se extienden por estas masas de metano, que el resto del tiempo ofrecerían superficies tan lisas como las de un espejo. Enormes campos de dunas extendiéndose hasta donde alcanza la vista, sin duda que será un espectáculo digno de verse.

Solidaridad con México.

Quiero dedicar esta entrada para expresar mi solidaridad con el pueblo mexicano en estos momentos difíciles. Nosotros los chilenos conocemos (demasiado bien) la cara amarga y brutal de los terremotos con su secuela de destrucción. También sabemos lo que significa levantar un país desde las ruinas.

A mis lectores mexicanos les envío un gran abrazo. No tengo otras formas concretas de ayudar, pero sepan que mi oración y pensamientos están con ustedes.

Bendiciones.

El adiós de Cassini

El 15 de Septiembre, la sonda de exploración Cassini se hundió en la atmósfera del planeta Saturno, colocando punto final a una de las expediciones científicas más exitosas de la humanidad. La nave exploró durante 13 años al señor de los anillos y su sistema de lunas, cosechando enormes éxitos que han ampliado de manera considerable nuestro conocimiento de aquellos alejados rincones del sistema solar.

Concepción artística: la sonda espacial Cassini se desintegra sobre la atmósfera de Saturno (NASA-JPL-Caltech).

Estaba decidido de antemano que Cassini tendría este final dramático. Los hallazgos en Titán y Encélado han abierto la posibilidad de que, bajo la gruesa capa de hielo superficial de ambas lunas, se agiten enormes océanos subterráneos que podrían albergar microorganismos extraterrestres. El protocolo de protección planetaria establece que debía eliminarse toda posibilidad de que Cassini (ya sin combustible para maniobrar) contaminase ambas lunas con microbios terrestres, y la mejor solución era incinerar la sonda sobre la atmósfera de Saturno.

El Gran Final de Cassini comenzó el 22 de abril, cuando la sonda realizó un sobrevuelo a 1.000 kilómetros de Titán. El propósito era cobrar el impulso gravitatorio necesario para corregir su trayectoria y dar inicio a 22 órbitas que la llevaron a cruzar por el espacio existente entre el planeta y su sistema de anillos. La disposición de estas órbitas permitió llevar a cabo un análisis cuidadoso de la masa real del sistema de anillos, amén de obtener datos que valen oro sobre la composición interna del gigante saturnino y su magnetósfera. Terminada la órbita 22 se produciría la órbita kamikaze.

En azul, las 22 órbitas del Gran Final de Cassini.

El 15 de septiembre de 2017, Cassini se sumergió a toda velocidad sobre la capa superior de nubes de Saturno. Estaba previsto que la sonda trasmitiese sus datos durante el mayor tiempo posible y esto requería mantener abierta la comunicación con nuestro planeta. Para lograr esto Cassini debió encender su propulsor para apuntar su antena de alta ganancia hacia la Tierra y contrarrestar las brutales fuerzas de fricción con la atmósfera de Saturno. Pero esta opción tenía sus límites. Poco después la sonda perdió control y comenzó a rotar incontroladamente mientras caía velozmente sobre Saturno. Algunos segundos después la sonda fue desintegrada y se transformó en una estrella fugaz... una insospechada mensajera de la humanidad a 1.400 millones de kilómetros de su planeta madre.

La zambullida kamikaze no ha dejado imágenes. Era imposible transmitirlas con la rapidez requerida hacia la Tierra, además, para fotos Cassini ya nos dejó satisfechos, ahora había que emplear todos los recursos de la sonda en captar la mayor cantidad posible de datos sobre la atmósfera del planeta, tal como la sonda Galileo hizo con Júpiter en su momento. Durante sus últimos segundos Cassini recolectó valiosa información sobre la magnetósfera, temperaturas reinantes y la composición interna de Saturno.

La desintegración de Cassini tuvo que ocurrir a unos 1.500 kilómetros de altura sobre la capa superficial de nubes de Saturno, a unos 10° sobre el ecuador. La señal de telemetría de la sonda se interrumpió a las 11:55 GMT, confirmación oficial del fin de la misión. Por supuesto, el control de la misión (pese al dramatismo de aquellas horas) sabía que no registraba la muerte de la sonda en tiempo real. Debido a la enorme distancia que nos separa de Saturno la transmisión de datos desde Cassini tenía un desface de 83 minutos, es decir, cuando se registró el cese de comunicaciones de Cassini lo cierto es que la sonda ya tenía minuto y fracción de "fallecida" sobre el gigante de gas. 

La esperada  trayectoria de Cassini, cayendo sobre Saturno. Los círculos son marcas de posición cada diez segundos (NASA/JPL).

Ultima imagen de Saturno captada por Cassini el 14 de septiembre, a una distancia de 634.000 kilómetros. Es el sector elegido para zambullir la sonda. Es de noche, pero la luz reflejada por los anillos brinda iluminación (NASA/JPL).

La emoción en el control de la misión. (NASA/JPL).

La sonda Cassini fue un producto conjunto de 27 naciones (aunque la mayoría del público la asocia de forma injusta exclusivamente con la NASA). Despegó de la Tierra el 15 de octubre de 1997 abordo de un cohete Titán IV con rumbo al sexto planeta del sistema solar. Con un coste de 3.900 millones de dólares fue la sonda más cara construida por la NASA y también la más pesada: al momento del despegue la masa de la sonda era de 3860 kilogramos.

Ahora Cassini es un capítulo más de la aventura humana por el sistema solar exterior. Sin duda que la sonda costó un ojo de la cara, pero es difícil concebir una cantidad de dinero que haya producido tantos réditos para la humanidad como conjunto. En sus 13 años de investigación efectuó 294 órbitas alrededor del planeta Saturno y otros 162 sobrevuelos sobre sus lunas. La misión produjo unos 625 GB de datos y captó unas 450.000 imágenes de Saturno y su cohorte de satélites. En mi opinión algunas de estas imágenes son los productos más notables que nos pudo heredad la sonda y se han transformado en verdaderos iconos de nuestra era tecnológica...¿quién no ha visto alguna vez los anillos de Saturno a contraluz?...¿quién no recuerda las imágenes a toda resolución del sistema de anillos?....¿cómo olvidar los géiseres de Encélado levantándose a cientos de kilómetros de altura sobre la superficie de la luna helada?, ¿los lagos y mares de metano de Titán captados por Huygens?... publicamos algunas de nuestras favoritas aquí.

El problema es que Cassini nos deja su puesto sin relevo. No hay de momento una misión para explorar los fabulosos hallazgos reportados por la sonda. Posiblemente la vida se agite en las oscuras aguas subterráneas de Encélado y Titán, pero no lo sabremos hasta un par de décadas más, y eso en el caso más optimista. Una misión a Neptuno y Urano -objetivos de importancia fundamental para la comunidad científica- es por ahora un esqueleto sin mucha carne. Nos queda Europa, la prometedora luna de Júpiter, pero una misión que logre "olfatear" los probables géiseres que se levantan sobre la superficie no pasa de estar en  fase de power point.

De todas formas Cassini nos dejó la mesa servida y la comunidad científica tardará un tiempo en procesar el banquete. La enorme extensión de datos debe transformarse en información útil y este proceso tardará años. Por ahora se han publicado unos 4.000 estudios gracias a los descubrimientos de Cassini y no cabe duda que ese número se incrementará. Aunque la sonda ya no esté, tendremos Cassini para mucho tiempo más.

Visiten la página de NASA con información sobre el gran final de Cassini. Fotos para regodearse.

La impresionante hoja de servicios de Cassini, ¿puede haber dinero mejor gastado? (NASA/JPL)

Visita del asteroide Florence

El pasado 1 de septiembre, el asteroide 3122 Florence nos visitó de una pasada. En el momento de mayor acercamiento llegó a estar a unos 7 millones de kilómetros de la Tierra (la Luna está a 380.000 kilómetros), por lo tanto nuestro planeta no corrió realmente peligro. 

Poniendo las cosas en perspectiva: Florence pasó a una distancia que equivale a unas 18 veces la distancia que separa la Tierra y la Luna (NASA / JPL - Caltech)

La mayoría de nuestros lectores ya saben que el sistema solar incluye un cinturón de asteroides ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter. De cuando en cuando alguno de estos asteroides sufre variaciones en su órbita y puede aproximarse hasta la Tierra. En el caso del asteroide Florence, fue descubierto el año 1981 y tiene un diámetro de 4,4, kilómetros, suficiente masa para causar un cataclísmo en caso de colisión con nuestro planeta. Es un objeto próximo a la Tierra (NEO, Near Earth Object) y por lo tanto está catalogado entre los asteroides potencialmente peligrosos (PHA, Potentially Hazardous Asteroid, siglas en inglés), esto es, todos aquellos objetos que pueden acercarse a 0,05 UA -unos 7,5 millones de kilómetros- de nosotros. 

La órbita de Florence tiene una inclinación de 22° respecto al plano de la eclíptica y completa una vuelta al Sol en 859 días. Florence pertenece a los asteroides Amor, esto es, asteroides que durante el perihelio se acercan a la Tierra, pero en su afelio se alejan hasta más allá de la órbita de Marte, ingresando incluso en la de Júpiter.

Pese a su respetable tamaño, Florence en ningún momento superó la magnitud de 8,7 y por tanto no fue visible a simple vista. Hubo que utilizar telescopios de cierta potencia para divisarle como un débil punto que progresaba lentamente sobre el cielo nocturno. 

No obstante la disponibilidad de los grandes telescopios, la mejor forma de estudiar un objeto de esta calaña es por radar...si, la pasada de Florence fue seguida muy de cerca por los radiotelescopios de Arecibo y Goldstone (NASA) cuyas imágenes permitieron una resolución de hasta 10 metros. Descubrieron que en realidad Florence es un asteroide triple, esto, es, que el cuerpo principal mantiene otros dos fragmentos menores orbitando a su alrededor. Ambas lunas tendrían entre 100 y 200 metros de díametro. La luna más cercana tendría un período de 8 horas y la exterior entre 22-27 horas. Por otra parte, se confirma que Florence gira sobre su eje una vez cada 2,4 horas.

Imagen generada por radar de Florence y sus dos lunas (NASA/JPL-Caltech)

Otras imágenes de Florence, generadas por el radiotelescopio de Goldstone (NASA/JPL).

En este momento Florence se aleja de la Tierra y no volveremos a saber de él hasta el año 2.500. Que sea potencialmente peligroso implica que en algún momento, quizá dentro de miles de años más, el asteroide intercepte nuestra órbita y genere un rumbo de colisión. Otro asteroide potencialmente peligroso es Bennu, un cuerpo de unos 500 metros de diámetro y objetivo de la sonda de exploración OSIRIS Rex. Existe una muy pequeña posibilidad de que Bennu impacte con la Tierra el año 2175, mientras tanto no debemos (como humanidad) perderle ojo al cielo, que en el momento menos esperado nos podemos llevar una muy desagradable sorpresa.

Buscando un sucesor para el robot Curiosity

El robot de exploración Curiosity va por su quinto año por la superficie de Marte. Su carrera ha sido exitosa y sus selfies sobre el suelo marciano son una postal conocida por la mayoría de la población terrícola.

El robot MSL (Mars Science Laboratory) aterrizó en el fondo del cráter Gale el año 2012. Su trabajo de exploración se ha limitado en exclusivo a estudiar las condiciones imperantes en el cráter Gale -en la zona de Elysium Planitia- y su montaña central conocida como Aeolis Mons (aunque los astutos de la NASA lo han rebautizado como Monte Sharp). El cráter Gale es una cuenca de unos 150 kilómetros de diámetro, con el Aeolis, de unos 5.000 metros de altitud, ubicada en el centro. La misión primaria del Curiosity no está enfocada en descubrir rastros de vida marciana, sino en analizar si el mundo alguna vez fue habitable. 

El cráter Gale, lugar de las andanzas de Curiosity. En el pasado fue un extenso lago (NASA).

Los hallazgos de Curiosity han sido divulgados en extenso y son muy interesantes: encontró que, en épocas pasadas, el cráter Gale fue un antiguo lago que albergó cantidades variables de agua, que en algún momento se elevó hasta 800 metros sobre el fondo del cráter. Asi que Marte fue capaz de mantener agua líquida sobre su superficie durante extensas cantidades de tiempo, el asunto es dilucidar si estas características fueron acompañadas por el desarrollo de formas de vida. 

El punto es que Curiosity carece de los instrumentos necesarios para detectar los restos de antiguos microorganismos marcianos. El aspecto primordial de su misión ya lo cumplió en su totalidad: demostró que en el pasado Marte albergó agua líquida y que las condiciones del planeta fueron mucho más amigables que hoy. Ahora Curiosity asciende lentamente por las faldas del Monte Aeolis, a ver que otras sorpresas nos puede entregar.

Desde la NASA ya están pensando en futuras misiones que exploten los hallazgos de Curiosity. Los europeos tampoco se han quedado atrás y la ESA espera enviar su misión ExoMars 2020 (con colaboración rusa), que también incluye un rover para rodar sobre Marte y buscar huellas de antiguas formas de vida.

NASA tiene en agenda el envío del rover Mars 2020, una especie de gemelo de Curiosity con esteroides. Las principales diferencias con Curiosity estarán dadas por la inclusión de un sistema de recolección de muestras y unas ruedas reforzadas para prevenir el desgaste provocado al rodar por el suelo marciano.El principal objetivo de la misión sería detectar la presencia de biomarcadores que delatasen la presencia de antiguos microorganismos marcianos. Efectivamente, desde NASA han propuesto que el rover sucesor de Curiosity recolecte una serie de muestras del suelo marciano que dejará repartidas por diversos lugares.   Las muestras recolectadas quedarán resguardadas en unas cápsulas especialmente diseñadas para garantizar su integridad durante décadas si es necesario. Una misión posterior sería la encargada de recoger estas muestras y llevarlas de regreso hasta nuestro planeta. A primera oída todo el proceso puede sonar complejo y engorroso, pero las realidades financieras se imponen: NASA no tiene dinero para financiar una misión capaz de traer de inmediato las muestras.

El rover Mars 2020, un Curiosity con esteroides pensado específicamente para encontrar restos de antiguos microorganismos marcianos (NASA).

El rover Mars 2020 extrae muestras de suelo marciano en busca de biofirmas (NASA).

Todavía no está claro cuál será el lugar de aterrizaje del rover 2020 (tampoco se ha definido un nombre apropiado para la misión) pero al comienzo se barajó una lista con una veintena de opciones. Posteriormente la lista se redujo a ocho y finalmente a tres posibilidades: cráter Jezero, la zona de Syrtis Major y las colinas Columbia

El cráter Jezero tiene unos 50 kilómetros de diámetro. En el pasado fue un lago con presencia de sedimentos y un delta de un antiguo río marciano. Al parecer el agua de este cráter tuvo un PH neutro y sería el lugar favorito para hacer descender el rover.

El sector noreste de Syrtis Major. Es una de las regiones más antiguas de Marte. La actividad volcánica habría permitido la existencia de agua a alta temperatura. Asunto no menor cuando pensamos en los ingredientes en la receta de la vida.

Las colinas Columbia (en el centro del cráter Gusev) ya fueron visitadas por el rover Spirit, que descubrió señales de fuentes hidrotermales en el lugar, es decir, aguas subterráneas.

La decisión entre los tres candidatos corresponde a NASA, que deberá anunciar al ganador durante 2018 o principios de 2019.

Los tres sitios candidatos para el aterrizaje del rover en 2020 (NASA)

El cráter Jezero, un antiguo lago marciano, con presencia de sedimentos y evidencias de un antiguo delta (NASA).

Curiosity demostró la habitabilidad pasada de Marte, falta precisar si hubo huéspedes que se beneficiasen de estas condiciones.

Los principales cambios del rover Mars 2020 respecto a Curiosity (NASA).

El prematuro desgaste en las ruedas del Curiosity prendió las alarmas en la Tierra. La situación ya estaría controlada, pero el control de misión se vio obligado a modificar el itinerario y los ritmos de marchas del rover para no correr riesgos innecesarios. Hasta la fecha Curiosity ha rodado un total de 10 kilómetros por el suelo marciano, pero la expectativa es que su gemelo se desplace bastante más (unos 20 kilómetros en su misión primaria). Para evitar problemas, el rover Mars 2020 llevará unas ruedas más gruesas y con tracción mejorada. También incluirá un micrófono que nos permitirá escuchar por primera vez los sonidos de Marte. Otro aspecto simpático es que Mars 2020 incluirá un experimento para producir oxígeno a partir del dióxido de carbono marciano. Esto ultimo será fundamental cuando llegue el momento de enviar misiones tripuladas al planeta rojo.

La fecha de despegue de la misión sería julio de 2020. Se esperaba que Mars 2020 costase una fracción del valor de Curiosity (de hecho, este era el aspecto más atractivo de la misión), pero como ya se pueden imaginar el presupuesto no ha cesado de trepar y ya va por los 2.400 millones de dólares, y es que NASA ha mostrado una inclinación imbatible a producir sobrecostes en todas sus misiones. Es probable que este contexto imponga retrasos y que el lanzamiento se produzca recién en 2022. El método de aterrizaje sería el de Sky Crane, que tan buenos resultados dio con Curiosity.

Sin duda que la próxima década traerá varios hitos para la exploración del sistema solar. La conjunción de dos misiones especializadas: ExoMars 2020 (Europa) y Mars 2020 (Estados Unidos) sobre suelo marciano podrá despejarnos definitivamente la incógnita de si Marte fue alguna vez un mundo habitado.