Plutón: la enorme complejidad de un planeta enano

Parece que fue ayer cuando la sonda New Horizons pasó por Plutón mostrándonos el verdadero rostro de un objeto del cinturón de Kuiper por primera vez. Pero ya han pasado unos ocho meses y en este tiempo el equipo de la misión ha podido analizar los datos de la sonda con más calma y publicar varios artículos científicos. Los últimos, aparecidos en la revista Science, nos muestran un mundo pequeño, pero increíblemente complejo.

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La zona entre Sputnik Planum y Cthulhu Regio es increíblemente variada. Se pueden ver los hielos de nitrógeno de Sputnik, las montañas de hielo de agua de la parte superior, los cráteres de Cthulhu, las tolinas de color rojizo que cubren la región y la escarcha de metano de las zonas elevadas (siencemag.org/NASA).

Antes del encuentro con la New Horizons la densidad de la atmósfera de Plutón era todo un misterio. La presión superficial, calculada a partir de los datos de ocultaciones estelares, se estimaba que debía estar entre los 3 y los 60 microbares (μbar). De hecho, antes del sobrevuelo existía la preocupación de que la atmósfera se congelase totalmente para cuando pasase la New Horizons. Finalmente, ahora sabemos que la atmósfera de Plutón tiene una presión de solo 10-11 μbar (la diferencia se debe a los vientos predominantes), mucho más baja de lo que predecían la mayoría de modelos. Y también es más fría, entre -236º C y -228º C, mientras que las teorías favoritas sugerían una temperatura de entre -235º C y -218º C. Nadie sabe exactamente el por qué de estas bajas temperaturas, pero el caso es que gracias a ellas se explica que la atmósfera pierda menos partículas de lo esperado y que la zona de interacción con el viento solar esté más cerca de la superficie de lo esperado (a 7000 kilómetros).

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Capas de neblina vistas por la New Horizons (siencemag.org/NASA).

No obstante, lo más sorprendente es que la presión atmosférica podría aumentar y disminuir siguiendo ciclos climáticos y, aunque ahora se encuentra cerca de un mínimo, ocasionalmente subiría por encima de la presión atmosférica de Marte entre 4 y 40 veces (!), lo que permitiría lagos y ríos de nitrógeno líquido en la superficie. En realidad, todavía a día de hoy podrían existir pequeñas reservas de nitrógeno líquido bajo la superficie. Y es que no olvidemos que la inusual inclinación del eje de Plutón (57,5º, aunque realmente es de 122º) y su órbita excéntrica ocasionan un complejo ciclo de estaciones e ‘inviernos dobles’. Como resultado, las latitudes medias sufren un exótico clima de ‘ártico tropical’, provocando un complejo ciclo de sublimación y deposición de hielos.

(NASA/JHU-APL/SwRI).
La inclinación del eje de Plutón y su órbita provocan extrañas zonas climáticas y un ‘doble invierno’ (NASA/JHU-APL/SwRI).
Un depósito de hielo de nitrógeno que en el pasado pudiera haber sido un lago (NASA).
Un depósito de hielo de nitrógeno que en el pasado pudiera haber sido un lago (NASA).

La acción de los rayos ultravioletas del Sol y los rayos cósmicos crean, al igual que en Titán y Tritón, una gran variedad de sustancias orgánicas a partir del metano y el nitrógeno. Estas sustancias reciben el nombre de tolinas y son las encargadas de dar a la superficie de Plutón un color marrón o rojizo. Aunque la determinación exacta de la naturaleza de las tolinas escapa a las capacidad de la New Horizons, la sonda ha identificado la presencia de etano, eteno y etino. Una de las mayores sorpresas de la misión han sido las numerosas capas de neblinas que se han observado hasta una altura de unos doscientos kilómetros. Las principales capas se encuentran a alturas de 10, 30, 90 y 190 kilómetros, aunque se han identificado hasta veinte capas distintas de entre 1 y 4 kilómetros de espesor cada una. Estas capas se supone que se han formado por efecto de ondas atmosféricas (realmente ondas de gravedad) creadas por los vientos plutonianos al soplar sobre las montañas.

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Distintas capas de neblina en la atmósfera de Plutón vistas a contraluz (siencemag.org/NASA).
(siencemag.org/NASA).
Perfil de densidad y temperatura de la atmósfera de Plutón (siencemag.org/NASA).

La atmósfera de Plutón se alimenta de la sublimación de los hielos que forman la superficie, principalmente nitrógeno, monóxido de carbono y metano. Puesto que el nitrógeno molecular es el compuesto con una mayor presión de vapor es normal que la atmósfera esté formada casi íntegramente por esta sustancia. La New Horizons fotografió el hemisferio iluminado de Plutón con una resolución de unos 450 metros por píxel, aunque en ciertas zonas la cámara LORRI alcanzó una resolución de 80 metros por píxel, lo que nos permite apreciar las características geológicas del planeta enano con una enorme precisión.

La New Horizons fotografió el hemisferio iluminado de Plutón con una resolución de unos 450 metros por píxel, aunque en ciertas zonas la cámara LORRI alcanzó una resolución de 80 metros por píxel.
Algunos terrenos destacados en Plutón y Caronte (sciencemag.org/NASA).
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Albedo de las distintas zonas de Plutón (sciencemag.org/NASA).

Como ya sabíamos, la superficie de Plutón destaca por su increíble contraste en cuanto a composición y edades. Mientras que hay zonas geológicamente muy jóvenes, como la espectacular planicie Sputnik, con una edad inferior a diez millones de años, otras regiones tienen numerosos cráteres que sugieren una edad de varios miles de millones de años. En cuanto a la composición, tenemos más de lo mismo. Los hielos de nitrógeno, monóxido de carbono y metano se distribuyen de forma muy distinta por motivos que no se comprenden del todo. Sputnik Planum, formada principalmente por hielo de nitrógeno fluyendo con una consistencia similar a la de la pasta de dientes, también está compuesta por hielos de metano y monóxido de carbono.

Mapa geomorfológico de Sputnik Planum (NASA/JHUAPL/SwRI).
Mapa geomorfológico de Sputnik Planum (NASA/JHUAPL/SwRI).

Sputnik Planum tiene una superficie de 870 000 kilómetros cuadrados y posee una elevación entre tres y cuatro kilómetros por debajo del radio medio del planeta enano, de ahí que sea una cuenca donde se depositan los hielos de forma natural. La parte norte y el centro de Sputnik están dominadas por células de convección, mientras que en el sur son más frecuentes agujeros debidos a la sublimación de los hielos. Sputnik es famosa por presentar glaciares de hielo de nitrógeno que fluyen desde las regiones montañosas adyacentes hasta la planicie.

(siencemag.org/NASA).
Distribución de los hielos en la superficie de Plutón. A: metano; B: nitrógeno; C: monóxido de carbono (siencemag.org/NASA).
(siencemag.org/NASA).
Diferentes tipos de terreno y glaciares en Sputnik Planum (siencemag.org/NASA).

El hielo de metano, el menos volátil de los tres, también aparece en forma de escarcha —o ‘nieve’— cubriendo las cotas más altas de algunas cordilleras y bordes de cráteres. Aunque la detección directa del hielo de agua es complicada por culpa de la interferencia espectral del metano, sabemos que este compuesto es el que forma las principales cadenas montañosas del planeta enano —ningún otro hielo tiene la consistencia necesaria— y, de hecho, varias zonas de la superficie están formadas por hielo de agua puro. Algunas de las montañas que flanquean Sputnik no solo están hechas de hielo de agua, sino que probablemente sean en realidad bloques de esta sustancia flotando en el hielo de nitrógeno, más denso. O sea, serían montañas de hielo de agua que flotan en el hielo de nitrógeno como cubitos en una bebida (el hielo de agua no flotaría en un glaciar de hielo de metano, de ahí que se infiera que la cantidad de esta sustancia presente en Sputnik es mínima). Eso sí, todo indica que las cordilleras más grandes y altas están ancladas a la corteza originaria de hielo de agua de Plutón y no son ‘montañas-cubito’.

(siencemag.org/NASA).
Los montes Al-Idrisi, en el borde de Sputnik Planum, son bloques de hielo de agua que flotan en un glaciar de nitrógeno (siencemag.org/NASA).
(siencemag.org/NASA).
Distribución del hielo de agua en la superficie de Plutón (siencemag.org/NASA).

El resto de la superficie es mucho más antigua, pero presenta una gran variedad de paisajes, especialmente en la oscura región de Cthulhu. El casquete del polo norte de Plutón es evidente en las imágenes de la New Horizons, pero no así su composición. Este casquete presenta gran numero de oquedades, quizás debidas a la sublimación, pero si es así no puede estar formado solamente por hielo de nitrógeno, ya que en este caso las paredes verticales de estos huecos no podrían tener tanta altura (de hasta 4 kilómetros). ¿Será gracias al metano? Otro misterio plutoniano. Una de las mayores limitaciones a la hora de desentrañar las complejidades de Plutón es nuestra pobre comprensión del comportamiento de los hielos de nitrógeno, monóxido de carbono y metano a muy bajas temperaturas. Para enredar las cosas, los tres hielos son miscibles y, aunque se comprende relativamente bien las características de la mezcla de nitrógeno y metano, por ejemplo, no tenemos datos sobre las propiedades de una mezcla de hielos de nitrógeno, metano y dióxido de carbono.

(siencemag.org/NASA).
Tipos de terreno alrededor de Sputnik (siencemag.org/NASA).

¿Existe criovulcanismo activo en Plutón? No lo sabemos, pero hay dos montañas, Wright Mons (4 kilómetros de altura) y Piccard Mons (6 kilómetros), que se parecen sospechosamente a criovolcanes, aunque por su altura deben estar formados principalmente por hielo de agua.

(siencemag.org/NASA).
Wright Mons (arriba), y Piccard Mons, dos candidatos a criovolcanes en Plutón (siencemag.org/NASA).

En cuanto a Caronte, el mayor satélite de Plutón, la New Horizons ha confirmado la ausencia de atmósfera y que su superficie está formada principalmente por hielo de agua con leves trazas de amoniaco, pero ha transmitido un paisaje mucho más convulso de lo esperado. La mancha rojiza del polo norte, conocida como Mordor Macula, es todo un misterio. Se supone que su color se debe a la presencia de sustancias orgánicas complejas creadas a partir de hielo de metano, pero no está nada claro cómo ha llegado ese metano —y ya que estamos, el amoniaco— a la superficie de Caronte (¿procesos internos o transferencia desde Plutón?). Caronte se halla dividido por una red ecuatorial de cañones y fracturas. Las más importantes son los cañones Serenity Chasma (de 50 kilómetros de ancho y 5 de profundidad) y Mandjet Chasma (de 7 kilómetros de profundidad). El hemisferio sur de Caronte presenta menos cráteres, sobre todo Vulcan Planum, y en él destaca la presencia de una extraña montaña rodeada por un ‘foso’.

Los colores de Caronte. En el norte destaca Mordor Macula (sciencemag.org/NASA).
Los colores de Caronte. En el norte destaca Mordor Macula (sciencemag.org/NASA).
Hemisferio sur de Caronte (sciencemag.org/NASA).
Hemisferio sur de Caronte (sciencemag.org/NASA).
Cráteres identificados en Caronte (NASA/JHU-APL/SwRI).
Cráteres identificados en Caronte (NASA/JHU-APL/SwRI).
El sistema de lunas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
El sistema de lunas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
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Cráteres identificados en las lunas de Plutón (NASA/JHU-APL/SwRI).

Los albedos del resto de pequeños satélites es bastante elevado, entre el 50% y el 80%, muy superiores a los albedos del resto de los oscuros cuerpos del cinturón de Kuiper. Este hecho apoya la hipótesis de que estas lunas se formaron como resultado de la colisión que dio origen a Caronte. Cerbero ha resultado ser una luna doble, formada por la unión de dos pequeñas lunas, mientras que Nix destaca por un curioso cráter de color rojizo (nadie sabe si el color proviene del interior de la luna o como resultado del impacto).

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Las imágenes de más alta resolución disponibles de las pequeñas lunas de Plutón (sciencemag.org/NASA).
(sciencemag.org/NASA).
Los colores de Nix (sciencemag.org/NASA).

Por otro lado, el sistema de Plutón ha resultado estar sorprendentemente libre de polvo. La New Horizons no descubrió ningún satélite adicional, pero es que además el detector de polvo Venetia Burney solo captó el choque de una partícula durante el sobrevuelo. Eso significa que el sistema de Plutón presenta una densidad de partículas similar al espacio vacío del sistema solar exterior.

Después del sobrevuelo de la New Horizons ahora sabemos que en el cinturón de Kuiper hay enormes montañas de hielo de agua flotando en glaciares de hielo de nitrógeno, además de nubes de partículas orgánicas que caen sobre montañas cubiertas por nieve de metano. Y, quizás, de tanto en cuanto haya ríos y lagos de nitrógeno líquido. Sin duda, es difícil imaginar un lugar más extraño que sea al mismo tiempo tan fascinante.

Referencias:

  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aad8866.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aad9189.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/1284.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aad9189.full
  • http://science.sciencemag.org/content/351/6279/aae0030.full

25 Comentarios

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ZZ

si es tan complejo porque no hay volcanes , lava , campo magnético , atmósfera que no se congele en una temporada y otra si :v

JofaserimonJofaserimon

Teniendo en cuenta que se esperaba una “simple” roca espacial repleta de cráteres (más o menos como Mercurio), y poco más……… para el tamaño que tiene, es mucho, pero mucho más lo descubierto de lo que se esperaba.

Simplemente espectacular, una de las sondas más “rentables” de los últimos tiempos.

Y una pregunta que dejo caer…….¿algún equipo de fuera publicó algo “robando” los descubrimientos de la NH al publicar la Nasa las imágenes casi en tiempo real o ese es un miedo infundado que tiene la ESA?

Stewie GriffinStewie Griffin

Sí que hay volcanes, ya te han apuntado dos. Por supuesto que hay lava, ahí tienes Sputnik. Lo que los hace diferente de los terrestres son los materiales, que son diferentes, dado que en el entorno también lo es (la temperatura es considerablemente más baja, yo diría). De campos mejor no hablamos que eso ni con pinzas lo tenemos cogido (los de los planetas jovianos son un carnaval, aceleran y frenan cuando les da la gana).

La atmósfera no se congela… condensa xD. Es como la humedad en la Tierra, el sitio más seco del planeta es precisamente la Antártida. Es difícil que pueda haber una atmósfera de algo a esas temperaturas, pocas sustancias se mantienen como gas en grandes cantidades en esas condiciones, y con suficiente masa molecular como para no escapar al espacio, me temo que ninguna.

Los planetas no parece que estén “vivos o muertos” (en el sentido de presentar geologías muy activas en superficie) en función de su ubicación respecto a su estrella, ni tampoco por su tamaño intrínseco: Mercurio está pegado a su estrella y está seco y requebrado, Marte tiene mucho más que decir y no es mucho más grande y muchísimo más frío, Titán es más pequeño y aún más frío y mira. Tritón está mucho más caliente que Plutón y mira las diferencias. Es más, probablemente tenga más calentamientos internos por marea (sin duda), y ya ves.

El Universo nos toma el pelo porque somos idiotas xD. Por eso todo el mundo echa de menos la infancia, es la única época de la vida que estás abierto a todo, sin prejuicios (poco dura la cosa). Después nos llenamos la cabeza con tonterías y claro, nos salen cisnes negros debajo de las piedras. Pero eso no es un fenómeno natural, es un subproducto de nuestra cultura, que le sobra arrogancia un rato. Alguien tendría que mirar estas diferencias con los pueblos esos llamados “primitivos”, seguro que nos llevábamos… otro cisne negro de tómbola.

Todo es contingencia. Todo es accidente. No sabes, nunca, donde va a saltar la liebre. Y luego hay gente que dice que todo esto no vale para nada. Tenía toda la razón Carl Sagan cuando decía que no hay otra disciplina del conocimiento que te imbuya de más humildad que la astronomía: es demoler todos nuestros prejuicios, sin misericordia, a una velocidad inigualada por cualquier otra.

Eso mola, ¿eh?

cacho_perrocacho_perro

Yo esperaba también un simple pedrusco fracturado tipo Mercurio y llevo meses aplaudiendo hasta con las orejas del mundo tan sumamente fascinante, complejo y EXTRAÑO con el que nos hemos topado, que ha dejado a toda la comunidad científica mundial con el culo torcido literalmente (perdón por la expresión, jaja)

De verdad que es gracias a cosas como esta que amo la astronomía, no puedes dar nada por sentado ni ninguna teoría por inamovible… te encuentras cosas como esta y tienes que volver a repensar muchas cosas lo cual te da a conocer por pensamiento lateral muchas más… Me encanta!

La pena es que los de la NASA nos prometieron una nueva “edad dorada” de grandes misiones automáticas cuando dieron de baja ese sumidero de dinero y recursos llamado transbordador y maldita la hora que decidieron que todo se lo tragara el dichoso telescopio James Webb… ya puede valer la pena, ya…

Francisco CentenoFrancisco Centeno

Z en verdad no te parece complejo? Creo que en esta entrada las explicaciones dadas de cada fenómeno que suceden en Pluton deja muy en claro lo complejo que es este mundo, que hasta hace poco se creía que era solo una inmensa y nada interesante bola de roca flotando en los confines de nuestro sistema solar.

FerFer

Perdonad por el **off topic** pero supongo que a Dani le interesará: ¡Anda que te lo vas a pasar mal esta noche con Pan STARRS y 252P/Linear!

http://neo.jpl.nasa.gov/orbits/twocomets.html

Cito: “Con los telescopios ópticos del Observatorio del Teide se realizará un seguimiento de los cometas. Los cielos limpios de Canarias permitieron contemplar el espectáculo que ofreció Lovejoy a finales del año 2014 y Catalina hace unos meses. Ahora, se espera la visita de la pareja PanSTARRS y Linear de forma fugaz durante las dos últimas semanas de marzo.”

josejuanjosejuan

Fascinante como siempre. En el mapa de alturas en “Diferentes tipos de terreno y glaciares en Sputnik Planum (siencemag.org/NASA)”, a la zona que está encima del cuadrado c-b-b habría que llamarla Europa ¿no creéis? 😀

fisivi

A mi lo que más me asombran son las formaciones que parecen artificiales, como el “tubo” o “churro” que sale del centro del cráter más grande de la primera imagen, “La zona entre Sputnik Planum y Cthulhu Regio”. En muchos cráteres de Plutón se ven churros similares. Ya se que puede ser una ilusión (pareidolia), pero muchos parecen letras o cifras.

¿Alguien tiene una explicación “geológica” para esos “churros”?

fisivi

Gracias.
Me parece difícil que ocurriera así, porque el chorro central de la salpicadura se debería quedar congelado, casi intacto, no como suele verse en los cráteres de impacto, donde lo que suele quedar en medio es un montículo.

U-95U-95

Ten en cuenta también las escalas y la navaja de Occam -¿qué es más probable, que una estructura que no se ve como más que un puñado de píxeles y de decenas de kilómetros de largo sea artificial (nave espacial/ruinas/etc) o que simplemente sea algo natural por completo?-

fisivi

Gracias por el intento de tranquilizar. Yo también prefiero buscar explicaciones sencillas, pero en este caso no la encuentro. Claro que sólo soy un aficionado con pocos conocimientos. Por eso pregunté.
Soy consciente de la escala de esa imagen, pero no estoy de acuerdo en que sean unos pocos píxeles. Si se pincha en la imagen se accede a una de más resolución que se puede ampliar bastante antes de verla pixelada:
http://danielmarin.naukas.com/files/...large-2.jpg

En ese cráter se ve un vástago casi recto, inclinado a la derecha, que sale del centro de la base del cráter y llega a la ladera derecha. Del extremo inferior parte también lo que parece su sombra sobre el fondo. Rodeando la base del cráter por la izquierda hay otra forma similar, que acaba por arriba en una boca acampanada. De esta sale una línea blanca intermitente. El fondo del cráter aparece muy liso y llano, ¿como un lago de lava?
Por buscar una explicación fácil, se me ocurre que pueden ser tubos generados por criovulcanismo. Algo similar a las chimeneas que se forman en las zonas volcánicas submarinas.

Hay muchas formas extrañas hechas en muchas imágenes de Plutón hechas como de chorretones de una pasta. En broma, es como si alguien hubiera adornado ese mundo con una manga pastelera.

YAGYAG

Y es que a esas temperaturas el nitrógeno es una pasta de dientes (la crema pastelera). El montículo central del impacto, si no es estructuralmente estable, quedará reducido a un charquito (o similar) en el fondo del cráter. Y si algo ha rebordado, quedará bien liso, como un lago.

La congelación depende de la materia. El punto de fusión del nitrógeno es lo suficientemente bajo como para que ni las temperaturas de Plutón sean muy frías. De hecho, el mejor refrigerante que tenemos, a excepción del helio, es el nitrógeno líquido.

Rengel

Y pensar que muchos comentaristas de este foro, antes del sobrevuelo, estaban desilucionados porque serian solo unas cuantas fotos borrosas y si a caso alguna informacion.

M.I.M.I.

Espectacular resumen… ¿Faltan más fotos por llegar? Como hace tiempo que no veo ninguna nueva… ¿Sigue transmitiendo datos del encuentro?

JMAJMA

Fantástica entrada, es un placer leerla y releerla; un millón de gracias Daniel por el curre.

CarlosCarlos

Dani llegaron las fotos del lado nocturno de Pluton? O llegaron y no se ve un pimiento? Saludos desde Euskadi

Jimmy MurdokJimmy Murdok

La sonda pasó tan rápido que no pudo fotografiar la otra cara decentemente (solo de muy lejos). Habría que haber mandado dos sondas con medio día de desfase o ponerla en órbita.

U-95U-95

Impresionante y digno de una buena novela de ciencia-ficción. Y pensar que solo diez años antes no sabíamos nada de esto -o de Ceres/Vesta-

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