Plutón, el otro planeta -enano- rojo. O cómo sabemos de qué está hecho Plutón.

¿De qué color es Plutón? La New Horizons ya está a menos de doce millones de kilómetros del planeta enano y, a medida que vemos más detalles de su superficie, mucha gente se ha sorprendido al descubrir que Plutón tiene un color rojizo que recuerda al de Marte. De hecho, en las imágenes de la cámara LORRI Plutón recuerda mucho al planeta rojo visto a través de un telescopio de aficionado. O, si nos ponemos más románticos, hasta podríamos decir que se parece mucho al Marte que veían los astrónomos pioneros del siglo XIX como Giovanni Schiaparelli o Percival Lowell. Pero, ¿realmente es así?

Plutón visto por la New Horizons el 25 de junio (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Plutón visto por la cámara LORRI de la New Horizons el 25 de junio y posteriormente coloreada con datos de la cámara Ralph (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Bueno, evidentemente, hay diferencias. Primero, en el color propiamente dicho. Como comentábamos en una entrada anterior, Marte es bastante más rojizo que Plutón, algo que queda patente en la siguiente tabla obtenida a partir de imágenes del telescopio espacial Hubble:

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Colores de ciertas zonas de la superficie de Plutón vistas por el telescopio Hubble (aquellas indicadas por la designación Io) comparado con el de Caronte y otros objetos astronómicos. Pholus es un centauro, o sea, un objeto del cinturón de Kuiper como Plutón pero con órbitas situadas entre Júpiter y Neptuno (NASA).

Los puntos amarillos son distintas regiones de Plutón vistas por el Hubble, mientras que el color medio de Marte aparece representado por un punto a la derecha. El segundo punto a tener en cuenta es que las imágenes a color de la New Horizons no son ‘reales’, es decir, han sido creadas combinando imágenes en blanco y negro y alta resolución de la cámara telescópica LORRI con imágenes a color y en baja resolución de la cámara Ralph. O sea, que por ahora el color que podemos ver es un promedio y no refleja las distintas variaciones de color que sin duda presentará la superficie de Plutón. Durante los días previos al encuentro y, por supuesto, durante el 14 de julio, Ralph obtendrá imágenes en glorioso color de todo el disco de Plutón y Caronte y, entonces sí, podremos saber el auténtico color de cada región del planeta enano.

Proceso de coloreado de las imágenes LORRI con los datos del instrumento Ralph (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Proceso de coloreado de las imágenes LORRI con los datos del instrumento Ralph (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Pero incluso en este caso debemos ser cautos, y es que las imágenes del instrumento Ralph no son en verdadero color. Me explico. Para hacer una imagen a color las sondas espaciales usan cámaras con tres filtros centrados aproximadamente en las longitudes de onda de los colores rojo, verde y azul (las cámaras más modernas como la Pancam de Curiosity no usan filtros, pero el principio es el mismo). El problema es que las imágenes de Ralph se obtienen mediante la cámara MVIC (Multi-spectral Visible Imaging Camera), que posee cuatro filtros distintos: azul (400-550 nm), rojo (540-700 nm), infrarrojo cercano (780-975 nm) y metano (860-910 nm). Evidentemente, nos falta el filtro verde, así que no podemos hacer una imagen a color ‘real’. ¿Y qué es lo que hacen los miembros del equipo de New Horizons para solucionar este problema? Pues la solución más simple es coger la imagen obtenida con el filtro infrarrojo y transformarla en verde (o usar el rojo como verde y el infrarrojo como rojo). Y, voilà, tenemos una imagen en color. Otra solución, más elaborada, consiste en extrapolar el verde a partir de la información de los filtros azul y rojo.

Cámara Ralph (NASA).
Cámara Ralph (NASA).

La idea no es tan tramposa como pudiera parecer, ya que es muy raro que las superficies planetarias presenten fuertes gradientes de color justo en la parte pequeña del espectro visible alrededor del verde. Debido a la presencia de vegetación y otros factores, la Tierra es una excepción y no es casual que nuestros ojos hayan evolucionado para ver los colores que podemos percibir y no otros. Además, el equipo de la misión ha tenido mucho cuidado de ajustar los valores de los colores para que la imagen sea lo más parecida posible a lo que vería un ojo humano. En cualquier caso, la elección de filtros de la sonda no es casual. A la New Horizons le interesa mucho más ver otros ‘colores’ relacionados con la temperatura y la presencia de metano que serán claves para estudiar la composición de la superficie. No obstante, deberemos tener siempre presente estas limitaciones a la hora de valorar las imágenes a color de la New Horizons.

Cobertura espectral de los filtros de la cámara MVIC de Ralph (NASA).
Cobertura espectral de los filtros de la cámara MVIC de Ralph (NASA).

Ahora bien, ¿por qué Plutón tiene este color? El tono rojizo de Marte se debe a la abundancia de polvo rico en óxidos de hierro -especialmente trióxido de hierro formando hematita y otros minerales similares-, que, lógicamente, presenta un color marrón tirando a rojo. Pero Plutón es completamente distinto a Marte. A una temperatura media de -230º C, la superficie de Plutón está formada por una mezcla de sustancias que en la Tierra serían líquidas o gaseosas (agua, nitrógeno, metano, dióxido de carbono y monóxido de carbono). Ahora bien, todos estos compuestos son transparentes, así que seguimos sin explicar de dónde viene el color rojizo de Plutón.

Plutón y Caronte vistas por la cámara LORRI el 1 de julio (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Plutón y Caronte vistas por la cámara LORRI el 1 de julio (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

La respuesta tiene que ver con el metano. Las moléculas de metano tienen una curiosa tendencia a formar cadenas de hidrocarburos más largas y complejas gracias a la acción de la luz ultravioleta solar y de los rayos cósmicos. La mezcla de moléculas orgánicas resultante tiene un color marrón rojizo y recibe el nombre de tolinas, un término acuñado por Carl Sagan para explicar el color anaranjado de la atmósfera de Titán, la mayor luna de Saturno. Efectivamente, Plutón es más parecido a Titán que a Marte. De hecho podemos decir que Plutón es una especie de Titán sin atmósfera. En Titán las tolinas se forman por la luz ultravioleta del Sol al actuar sobre el metano en la alta atmósfera de esta luna, pero Plutón está mucho más lejos del Sol que Titán (4900 millones de kilómetros frente a 1500 millones), por lo que podríamos pensar que el ritmo de formación de tolinas es muy inferior. Y así debería ser, pero precisamente el espectrómetro ultravioleta Alice de la New Horizons acaba de descubrir un brillo difuso en la línea espectral Lyman alfa que rodea todo el planeta enano, un brillo que se debe a la interacción con los rayos cósmicos. Así que misterio aclarado: además del Sol, Plutón tiene rayos cósmicos para producir tolinas de sobra.

Animación de Plutón y Caronte realizada a partir de imágenes tomadas entre el 23 y el 29 de junio. Pincha en la animación para verla (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).
Animación de Plutón y Caronte realizada a partir de imágenes de LORRI tomadas entre el 23 y el 29 de junio y posteriormente coloreadas. Pincha en la animación para verla (NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute).

Pero que nadie se piense que el color rojizo de Plutón es una novedad. En una fecha tan temprana como 1933 el astrónomo Vesto Slipher estudió la reflectividad de Plutón en diferentes longitudes de onda y llegó a la conclusión de que el planeta enano tenía un tono amarillento. Nadie supo por qué hasta que en 1976 Dale Cruikshank, David Morrison y Carl Pilcher obtuvieron un espectro de Plutón en el infrarrojo mediante el telescopio de cuatro metros de Kitt Peak (Arizona) y pudieron confirmar la presencia de metano. El descubrimiento fue toda una sorpresa, no tanto por la existencia de metano en sí, sino porque fueron incapaces de detectar hielo de agua o amoniaco, en teoría mucho más abundantes en el sistema solar exterior. O sea, podemos decir que hasta hace menos de cuarenta años nadie sabía de qué estaba hecha la superficie de Plutón.

El metano tiene un punto de fusión muy bajo (-183º C) comparado con el agua, el amoniaco o el dióxido de carbono, así que la abundancia de este compuesto en la superficie de Plutón hizo pensar a los investigadores que Plutón no pudo formarse cerca del sistema solar interior. De haber sido así, el metano se habría sublimado y escapado al espacio exterior hace ya eones (no obstante, sabemos que Plutón nació más cerca del Sol de lo que está actualmente y posteriormente fue desplazado hacia el exterior cuando Neptuno migró hasta su órbita actual). Ahora bien, con rayos cósmicos o sin ellos, en los años 80 los investigadores llegaron a la conclusión de que, sin un ciclo de sublimación y deposición -o sea, que el metano se evapora de una zona para precipitarse en otra-, todo el metano se habría transformado en tolinas en unos cien mil años por culpa de la luz ultravioleta. O, dicho de otra forma, Plutón debe tener una atmósfera que permita este ir y venir del metano. Y, efectivamente, la tiene. Su existencia fue confirmada en 1988 gracias a la ocultación de una estrella por Plutón. En principio se pensó que la atmósfera debía ser íntegramente de metano, pero a las temperaturas de Plutón una atmósfera de este compuesto sería prácticamente inexistente. Debía existir otro gas que diese cuenta de la densidad observada durante las ocultaciones de estrellas (del orden de 0,003 milibares).

Y es que la superficie de Plutón no está hecha solamente de metano. En 1993 un grupo de astrónomos liderado por Tobias Owen descubrió usando el telescopio UKIRT de Mauna Kea que la superficie de Plutón estaba cubierta por nitrógeno y monóxido de carbono, además de metano. De paso, confirmó que, como sospechaba, el nitrógeno también es el principal componente de la atmósfera (99,5%). La mayor parte de la superficie -un 98%- es hielo de nitrógeno, mientras que el metano alcanza el 1,5% y el monóxido de carbono el resto. Otras sustancias, como etano, también están presentes en menor cantidad. Paradójicamente, el hielo de agua, que forma aproximadamente un tercio de la masa de Plutón, no se halla presente en la superficie en cantidades apreciables. A medida que Plutón pasa por su complejo conjunto de estaciones, la proporción de estos hielos debe variar de forma dramática. Esto es lo que se cree que sucedió en el misterioso periodo de enrojecimiento que sufrió Plutón entre 2002 y 2003, probablemente debido a la sublimación y precipitación de escarcha de nitrógeno -muy brillante- en distintas zonas del planeta enano. Un mecanismo que se explica quizá por la sublimación de nitrógeno que deja al descubierto depósitos de tolinas más profundos.

Recreación artística de la superficie de Plutón (ESO).
Recreación artística de la superficie de Plutón con su tenue atmósfera de nitrógeno (ESO).

Y es que una característica fundamental de Plutón es su elevado albedo. Aunque pueda no parecerlo al ver imágenes de este cuerpo celeste, Plutón es muy brillante, con un albedo medio del 55% (para que nos hagamos una idea, la Luna tiene un albedo de solo el 12%). Sin embargo, al mismo tiempo presenta contrastes de brillo inusuales en la mayor parte de cuerpos del sistema solar. Esto significa que su superficie debe estar cubierta por casquetes polares o campos de escarcha de nitrógeno. En las últimas imágenes de la New Horizons no se aprecia claramente un casquete polar en el hemisferio iluminado -aunque bien podría ser un casquete sutil como el de Tritón-, pero sí regiones muy brillantes. Todo indica que estas regiones deben ser de color más bien blanco, mientras que las zonas oscuras corresponderían a depósitos rojizos de tolinas.

Pero, ¿cómo es capaz de mantener un mundo tan pequeño una atmósfera, por tenue que sea? La respuesta es que no lo hace. Plutón pierde continuamente su atmósfera al espacio, y eso a pesar de las temperaturas cercanas al cero absoluto que reinan a semejante distancia del Sol. Es muy probable que a lo largo de su historia Plutón, cual cometa gigante, haya perdido por sublimación varios kilómetros superiores de su corteza. Otra posibilidad más interesante es que existan criovolcanes en la superficie de Plutón, o sea, puntos ‘calientes’ por los que ‘lava’ de agua y amoniaco podría alcanzar la superficie. Plutón es un mundo muy pequeño y nadie sabe si logró diferenciarse durante su formación gracias al calor procedente de la desintegración de isótopos pesados. Algunos modelos predicen que el planeta enano tendría un núcleo de roca y metales hidratado con hielos rodeado de una corteza de hielo de agua. En este caso, bien podría existir un océano de agua líquida en el interior de Plutón situado justo entre la corteza y el núcleo rocoso. Eso sí, para que exista este océano interno es necesario, además de que el planeta sufriese un proceso de diferenciación, que haya abundante amoniaco en la corteza (para rebajar la temperatura del punto de fusión del agua). Otros modelos optan por un Plutón inerte con un interior homogéneo no diferenciado formado por roca y hielos.

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Modelos del interior de Plutón y Caronte (NASA).

Caronte, por su parte, no tiene atmósfera digna de mención y es de color grisáceo. Puesto que no se ha detectado metano en su superficie, se supone que carece de tolinas rojizas. A diferencia de Plutón, sabemos desde 1987 que la superficie de Caronte está formada principalmente por hielo de agua, con trazas de hielo de amoniaco. Eso sí, curiosamente su albedo es muy inferior al de Plutón, y apenas alcanza el 35%. La proporción entre hielo cristalino y hielo amorfo hace pensar a algunos investigadores que, a pesar de su pequeño tamaño, podría existir algún proceso interno que esté renovando la superficie de Caronte. De hecho, también hay modelos que sugieren la existencia de un manto de agua líquida, aunque bien es cierto que la inmensa mayoría apuestan por un interior no diferenciado.

Tolinas, colores rojizos, posibles criovolcanes… uno pudiera pensar que Plutón y Caronte son unos auténticos bichos raros en el sistema solar. Pero no es así. Si a Plutón ya no se le considera un planeta es precisamente porque en realidad es, junto a Eris, el mayor miembro conocido del cinturón de Kuiper, también conocido como la tercera zona del sistema solar. Desde que el primer objeto del cinturón de Kuiper (KBO) fue descubierto en 1992 se han descubierto numerosos cuerpos cuyos espectros delatan superficies rojizas como la de Plutón o grisáceas como la de Caronte. Y eso es lo interesante de la misión de la New Horizons: por primera vez seremos capaces de estudiar de cerca dos tipos de objetos distintos -además de otras cuatro lunas- del cinturón de Kuiper.

Vídeo sobre el coloreado de las imágenes de la New Horizons:

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Ya casi estamos ahí (NASA).

9 Comentarios

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GinésGinés

Si Plutón no pudo formarse mucho más cerca de lo que está actualmente debido a su abundancia de hielos de metano… ¿Quiere eso decir que el disco de acrección que dió origen al sistema solar medía más de 30 UAs de radio? Eso parece mucho ¿no?

Daniel Marín

Con más cerca me refería a cerca del sistema solar interior. Sabemos que Plutón y el resto de KBOs se formaron más cerca del Sol y fueron desplazados hacia el exterior por Neptuno cuando migró. Cambiaré el texto para que quede más claro.

Stewie GriffinStewie Griffin

Los modelos con los que se trabaja hablan de discos de 200 UA. Obviamente, no todas las partes del disco tienen para nada la misma densidad. Piensa que la nube que dio origen al Sol y otras estrellas hermanas se piensa también que tenía más o menos sobre 75 años-luz (cómo elaboran estas hipótesis es harina de otro costal, pero en general se basan en objetos astronómicos).

Y por último piensa que el Sistema Solar dista mucho de estar cerrado. No sólo no sabemos si podrían existir planetas de tamaño considerable por descubrir a grandes distancias, sino incluso toda clase de objetos que ni imaginamos (por invisibles, por ahora, precisamente).

StencilStencil

¿Porque en el última imagen aparece 32,82 AU en la distancia con respecto al Sol y 31,81 AU la distancia a la Tierra? Si 1 AU es la distancia del Sol a la Tierra, la diferencia no deberia de ser exactamente 1 AU, no?

Francisco GalueFrancisco Galue

Y yo crecí con la creencia que Plutón y Caronte eran blancos como la leche!!!! Además de pensar en ellos como un planeta y una luna

MarcosMarcos

Daniel deberias dar un mitin sobre ciencia y exploracion espacial.Estoy leyendo en diversos diarios noticias sobre la new horizons y solo leo comentarios de incultos despotricando, ¿Y tantos millones de dolares para esto?¿Para que vale?¿Non han llegado ya?”Que despilfarro de dinero….”.
Lo siento gente pero es que estoy indignado con los comentarios, no pocos, que se pueden leer en este paisucho de pandereta llamado España.Terrible la incultura en este pais.Terrible.
Estamos ante uno de los hechos mas asombrosos de la ciencia a nivel general del año y diria que de la decada y que desprecio….pufff….

EtxazpiEtxazpi

Tranquilo Marcos. es importante saber donde se vive y la promoción de la ciencia que se hace desde siempre para no cabrearse mucho.. Nosotros a disfrutar 😉

Jesús Marín.Jesús Marín.

Yo ya me he cansado de responder a ese tipo de gilipolleces, incluso comparando el gasto de las misiones con otros con los que pocos nos escandalizamos.
Reconocedlo: somos 4 locos, pero a mucha honra.

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