Plutón y su océano interno de agua líquida

¿Tiene Plutón un océano interno de agua líquida en la actualidad? Antes de que la sonda New Horizons pasase por el planeta enano en julio de 2015 algunos investigadores pensaban que era una hipótesis plausible, pero la mayoría de la comunidad científica se mostraba escéptica. Sin más datos era imposible saber si era cierta o no. Por otro lado, después de la visita de la New Horizons la superficie de Plutón resultó ser tan compleja y fascinante que su interior pasó a un segundo plano. Hasta ahora.

Fracturas en la región de Viking Terra de Plutón. ¿Evidencia de un océano? (NASA).
Fracturas en la región de Viking Terra de Plutón. ¿Evidencia de un océano? (NASA).

La New Horizons no ha aportado datos directos sobre la existencia de un océano interno, pero los investigadores han estado analizando las fracturas tectónicas que cubren las partes más antiguas de la superficie y han llegado a la conclusión de que Plutón podría tener hoy en día un océano de agua líquida bajo su corteza de hielo, tal y como predecían modelos teóricos propuestos en 2011.

Antes de nada conviene recordar que aunque hablemos de ‘océanos’ el término más adecuado sería ‘manto’. Efectivamente, Plutón, como muchos otros mundos ricos en volátiles del sistema solar exterior, posee una parte interna rica en minerales rocosos y otra externa en la que abundan hielos de diverso tipo, principalmente de agua. El hielo de agua juega por tanto en Plutón el mismo papel la roca en la Tierra. Como todos sabemos, el agua es uno de los pocos compuestos que se expande al pasar a estado sólido, de ahí que si Plutón tuvo alguna vez un océano de agua líquida interno, este debe haber afectado a la corteza externa.

Y vaya si lo ha hecho. La superficie de Plutón está repleta de fracturas tectónicas relativamente jóvenes de cientos de kilómetros de longitud y hasta cuatro kilómetros de profundidad que se corresponden con lo que cabría esperar si Plutón hubiera tenido un manto de agua líquida que se ha ido solidificando con el tiempo, provocando la expansión de la corteza y creando las fracturas que vemos hoy en día. Ahora bien, las cosas no son tan simples. A las presiones que se dan en el interior de Plutón el hielo que se forma no es el que nosotros conocemos, el ‘aburrido’ Hielo I, sino una forma un poco más exótica conocida como Hielo II y que presenta simetría romboédrica.

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Algunas de las fracturas que recorren Plutón en la zona de Viking Terra (NASA).

Pues bien, el Hielo II se forma solamente a altas presiones cuando la temperatura es baja, mientras que en caso contrario se forma el Hielo I de toda la vida. ¿Y cómo sabemos si se ha formado Hielo I o Hielo II? Pues porque el Hielo II es un 25% más denso que el hielo normal, así que al formarse se contrae en vez de expandirse. La ausencia de fracturas de compresión en la superficie sugieren que el interior de Plutón ha permanecido relativamente caliente para evitar la formación de Hielo II, por lo que tuvo que tener un manto de agua líquida que bien ha podido permanecer estable hasta la actualidad. O, dicho de otra forma, si Plutón no tuviese un océano ahora parecería una pasa arrugada. ¿Y de dónde viene el calor para mantener el interior de Plutón libre de Hielo II? Pues los cálculos indican que la tradicional desintegración de isótopos radiactivos sería más que suficiente para mantener una temperatura compatible con la existencia de agua líquida.

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Evolución del interior de Plutón. A la izquierda, el modelo caliente que prevé la existencia de un océano en la actualidad. A la derecha modelo ‘frío’ con Hielo II (Hammond et al.).
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Posible espesor del océano de agua de Plutón (Hammond et al.).

El argumento es sólido, salvo por un detalle. El Hielo II solamente se forma si el espesor de la corteza de Plutón es de 260 kilómetros como mínimo. De no ser así se forma Hielo I incluso a altas presiones. Es decir, si la corteza de Plutón es fina el océano de agua líquida primigenio se habría congelado hace tiempo sin crear fracturas de compresión que delaten el proceso. Afortunadamente, los modelos teóricos predicen que el espesor de la corteza debe ser de unos 300 kilómetros, suficiente para crear Hielo II. No obstante, se trata de un valor muy justo para mi gusto, así que yo no daría el asunto por zanjado. También se puede evitar la formación de Hielo II si el núcleo rocoso de Plutón tiene una densidad menor a 2,9 gramos por centímetro cúbico, una cifra que en todo caso está relacionada con el espesor de la corteza.

Otro factor crítico es la presencia en el océano de sales y otros volátiles como nitrógeno, metano o amoniaco que pueden afectar dramáticamente al punto de fusión del hielo. En este caso, si tenemos esto en cuenta las probabilidades de que el océano haya permanecido líquido hasta la actualidad aumentan considerablemente. Por supuesto, una hipótesis alternativa es que las fracturas tectónicas de la superficie no hayan sido causadas por un cambio de fase del agua, sino por otro fenómeno. El problema es saber cuál. Las fuerzas de marea son un buen candidato teniendo en cuenta que son las causantes de la actividad de lunas heladas como Encélado o Europa. Lo malo es que en el caso de Plutón no existen fuerzas de marea dignas de mención, ya que el sistema Plutón-Caronte hace eones que está en equilibrio (una posible alternativa es que un impacto haya alterado este estado recientemente y, en el proceso de alcanzar un nuevo equilibrio, las fuerzas de marea entrasen en acción).

La presencia de agua líquida en el interior de Plutón es notable por varios motivos. Primero, porque refuerza el caso de Plutón como un mundo vivo con criovolcanes que quizá todavía están activos (como Wright Mons y Piccard Mons). Segundo, porque no hace falta insistir en la relación entre el agua y la vida, por muy exótica que nos pueda parecer la idea de que haya vida en mundos del cinturón de Kuiper. Y es que si Plutón tiene un océano de agua líquida, otros cuerpos hermanos como Eris podrían tenerlo.

Referencias:

46 Comentarios

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GinésGinés

La geología comparada con su ‘gemelo’ Eris resultaría muy útil. Lástima que esté al triple de distancia y resulte inalcanzable con la tecnología actual.

Hilario GómezHilario Gómez

Un mar subterráneo en Plutón… Jo, a este paso, el único mundo sin un océano interior va a ser Venus.

Aunque quién sabe…

fisivi

No me convencen las razones que dan para que haya agua líquida en Plutón. La superficie está demasiado fría, y en cuanto al interior, ese mundo tiene tan poca densidad que no creo que tenga suficiente masa de elementos radiactivos como para calentarlo hasta fundir agua.
En las temperaturas de Plutón, el líquido que me parece más probable en su interior es el nitrógeno. A pocos metros de profundidad y unos pocos grados más que en la superficie tendría condiciones sificientes para fundir el nitrógeno.
El aspecto, de tanto barranco y hollas que parecen cráteres de impacto, a mi me sugiere una capa freática empapada de nitrógeno, con manantiales en los cráteres. Al manar, el nitrógeno se congelaría debido al frío externo. Quizá eso explique tantas formas que parecen churros retorcidos.

U-95U-95

Se podrían dar las dos cosas, el nitrógeno en las partes superiores de la atmósfera y el agua en su manto, en un océano subterráneo, de modo similar a lo que pasa en Titán donde hay metano atrapado en la corteza.

fisivi

Pero el agua líquida tiene menos densidad que el nitrógeno sólido. Creo que el agua tendería a flotar sobre el nitrógeno sólido y blando, y se helaría cerca de la superficie. De hecho se ven bloques de hielo grandes como montañas flotando en nitrógeno.

fisivi

Cuando dijiste “nitrógeno en las partes superiores de la atmósfera”, supongo que quisiste decir “nitrógeno en las partes superiores de la corteza” (nitrógeno líquido). En la atmósfera ya se da por hecho que hay nitrógeno, pero gaseoso.

EtxazpiEtxazpi

Pienso igual que fisivi. No lo veo muy posible. Es claro que los astros exterores del sistema solar tienen bastante mas agua en su composición que los interiores y eso creo que se debe a las bajas temperaturas que han conservado el agua como hielo impidiendo que se pierda en el espacio.
Creo que la única manera de fundir esos hielos vienen del calor interior del astro en cuestión. Y para conseguirlo o tenemos un buen remanente de calor, objetos grandes o tenemos fuerzas de marea(cercanos a planetas gigantes).
Yo no he hecho los cálculos pero un planeta enano como plutón con gran parte de agua(hielo) en su composición no me parece que tenga suficiente actividad radioactiva despues de 4600 millones de años para fundir el agua.
Oceano interior de nitrógeno, quizas; de agua, hoy en día, no lo veo la verdad.

Erick

Pero cabría la posibilidad que hace X millones de años, hubiera tenido un gran impacto de un meteorito y que este haya activado el interior de Pluton, fundiendo el Océano de hielo…¿es posible no?

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

El calor radiogénico terrestre lo produce la desintegración del Th232 (vida media 1,40×10^10 años), del U238 (vida media 4,51×10^9 años), del U235 (vida media 7,03×10^9 años) y del K40 (vida media 1,25×10^9 años). Si en su origen Plutón contuviera esos isótopos de Torio y Uranio -¿y por qué no?-, actualmente seguirían desintegrándose y proporcionando calor interno.

fisivi

Con una densidad de 1,75, parece probable que Plutón tenga una proporción de elementos pesados, entre ellos los que citas, muy inferior a la que tienen en la Tierra. El calor que generasen sería escaso y se evacuaría mucho más rápido que en la Tierra por ser más pequeño.

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Se cree que Plutón tiene un núcleo rocoso de unos 1700 Km de diámetro, lo que constituye el 70% de su tamaño. Según Guillaume Robuchon y Francis Nimmo, de la Universidad de California en Santa Cruz (EEUU), si ese núcleo contiene POTASIO en una proporción de una décima parte de la que presentan los meteoritos primitivos, el calor generado por la desintegración de sus isótopos radiactivos sería suficiente para mantener una capa de agua líquida bajo la envoltura de hielos de Plutón.

fisivi

Gabriel Domínguez:
Gracias por la información.
Admito que parte del calor lo podrían generar esos isótopos radiactivos, pero me da la impresión de que para contener el calor interno, el núcleo debería estar herméticamente cerrado, sin apenas interación con el exterior. Si ese calor es el que genera la orografía que se ve en Plutón, el flujo de calor desde el interior debería ser tan grande que se hubiera enfriado hace mucho más tiempo que la edad que parece tener la corteza.

Todo esto solo son conjeturas mías como aficionado. Pido perdón si he confundido a alguien que aún no lo supiera.

Saludos

CarlosCarlos

Parece que ahora lo que debería sorprendernos es que un planeta rocoso o satélite no contenga un océano líquido.

Hilario GómezHilario Gómez

No está exactamente orbitando la Tierra; se trata de un asteroide (HO3) con una órbita alrededor del Sol muy parecida a la de la Tierra, inclinada unos 8º respecto a la de nuestro planeta. Su distancia media que le separa del Sol es casi la misma y tarda 365,93 días en completar una vuelta a nuestra estrella, es decir, sólo 16,6 horas más de lo que dura un año terrestre. Como su órbita es elíptica y está inclinada respecto al eje de nuestro planeta, a veces se acerca algo más al Sol, y se mueve un poco más rápido que la Tierra, y otras veces está un poco más lejos y se mueve más lentamente. Nunca se acerca a menos de 14 millones de kilómetros, ni se aleja a más de 40 millones de kilómetros.

Tienes más información en:

http://www.astrobitacora.com/la-tier...gunda-luna/

Erick

Hola Hilario, ¿este asteroide, es familia o parecido al asteroide “amigo” 164207 ?

Increíble también lo cegatos que estamos en cuanto a detección de NEOs, me parece increíble que no tengamos satélites de reconocimiento en el espacio para descubrirlos y clasificarlos…estamos completamente indefensos y sin embargo no paramos de gastar en “defensa” es hasta cierto punto irónico…

s2

YAGYAG

Sé que no es así, pero por hacer la broma: “la Tierra no ha limpiado su órbita…”.

Stewie GriffinStewie Griffin

Un tema recurrente con esto de las capas líquidas (agua en mayor o menor proporción), es por supuesto la conducción de calor desde el interior del planeta hacia la cara interna de la corteza (estamos todos de acuerdo que alguna fuente de calor tiene que haber para que el tinglado no se congele). Veo que barajan espesores hipotéticos de hasta 200 km, eso es más que suficiente para crear células de convección o mecanismos similares (y todo dependerá de lo homogéneamente que el núcleo irradie calor), que de alguna manera tienen que dejar huella en la superficie expuesta al espacio (porque aquí no hay fenómenos de marea como en Europa o Encélado, que pueden crear efectos de cojinete). No tengo mucha idea de hasta qué punto se pueden predecir cosas en los modelos, pero incluso un océano de sólo 50 km de espesor (mucho espesor de Dios) puede hacer virguerías dada la conductividad térmica del agua y amigos. De hecho un volcán sería una prueba de esto (y debería haber varios por zonas).

Así que tendremos novedades pronto.

fisivi

También podría ser que la fuente de calor sea externa. La radiación solar, sobre todo en los años del perihelio, que es más del doble que en el afelio, combinada con el efecto invernadero de los compuestos de carbono que cubren buena parte de Plutón, puede que caliente el hielo de agua de la corteza. Se transmitiría ese calor por conducción hacia abajo y fundiría el nitrógeno sobre el que flota el hielo de agua. El nitrógeno fundido también formaría criovolcanes y fracturas de la corteza.
No soy capaz de calcular si es verosímil que la energía que altera la corteza de Plutón venga de fuera, pero me es más fácil de imaginar el efecto medible del Sol que un enigmático calor interno, de cuya fuente no sabemos nada, ni hay forma directa de estudiarla.

Stewie GriffinStewie Griffin

No, no lo es. El calor se quedaría en la superficie porque la derretiría y dada la baja gravedad escaparía al espacio. Todos los planetas siguen calientes dentro, es su parte externa siempre la más fría. Es lo lógico además. De hecho, todos siguen enfriándose aún, aunque algunos ya lo hacen tan lentamente que es un detalle cuasi académico.
El problema a veces es que al construir un modelo se hacen hipótesis y después estimaciones sin más base empírica que “pues es que no se me ocurre otra cosa / no sé otra forma”, entonces va una hipótesis sobre otra y, si el puzzle más o menos encaja, pues guay, ya lo van puliendo cuando haya datos de verdad. El problema es que puedes levantar todo un tinglado que se te viene abajo cuando una sola de las hipótesis es falsa.
Pero bueno, es lo divertido también.

fisivi

Me parece más cercano al método científico hacer el modelo de la geología de Plutón con los datos que conocemos (p.ej., radiación solar y albedo) que en una suposición de que el interior está caliente, suposición que nadie puede refutar ni probar, porque el interior está fuera de nuestro alcance. Sería como achacar a una creencia algo que no sabemos explicar.

El calentamiento necesario para fundir el nitrógeno de Plutón es sólo de unos 20°K, desde los 50 a que está en la superficie. Este aumento de temperatura no sería suficiente para fundir o evaporar las sustancias orgánicas que cubren su superficie, y el hielo conduce el calor tan bien hacia dentro como hacia afuera.
EL nitrógeno sólido es muy buen aislante térmico, así que bajo la capa de hielo de agua se podría fundir una capa fina de nitrógeno sin perder apenas calor. Ese líquido, menos denso que el hielo de agua ascendería por flotación, como lo hace la lava en nuestros volcanes, con una diferencia de temperatura con el exterior muy pequeña, quizá no más de 30°.

Stewie GriffinStewie Griffin

Sí que tenemos pruebas del calor interno: la topografía superficial. Muchas características son obligadamente porque el flujo térmico es del interior hacia fuera, no pueden explicarse en contrario.

Ahora, lo que no sabemos y todo son conjeturas es el origen del calor interno. A falta de otras fuentes conocidas, y descartando otras que no son posibles a no ser que se nos pase algo por alto (pues yo qué sé, que Plutón haya sido movido de su órbita recientemente y que eso haya dislocado el sistema, ya te lo explica Daniel), lo único que conocemos que puede seguir generando calor es la desintegración de elementos radiactivos. Entonces hacemos cálculos en función de las proporciones que pensamos debe haber etc.etc. Hipótesis que esperan verse afirmadas o refutadas.

Si tú calientas Plutón (que es lo que estás diciendo), es lo mismo que si calientas un trozo de madera, o carne en el horno. El calor fluye de fuera adentro, para empezar el flujo tiene que ser muy considerable para penetrar hondo (igual que es jodidillo asar carne dejándola al sol, otra cosa es que uses un horno solar), y ese sentido de flujo dejaría unas huellas clarísimas en la superficie que no se aprecian.

Por poder, pueden ser muchas cosas, realmente imposibles hay muy pocas cosas, ahora, está la Sra. Probabilidad y la Sra. Estadística para venir con las tijeras.

fisivi

Si pones una cazuela con agua al sol, destapada, costará mucho que se caliente. Pero si la pones cubierta por film plástico del que se usa para proteger alimentos, se calienta enseguida.
En Plutón hay esa película plástica y es notable el efecto del calor donde esa película es visible. Por ejemplo en la foto del artículo
“Algunas de las fracturas que recorren Plutón en la zona de Viking Terra”
el color rojo que hay en el fondo de los barrancos y cráteres corresponde a las famosas tolinas. Si se hubiera captado calor gracias a la cubierta de tolinas, podría explicar que se fundiera el nitrógeno bajo el suelo, se evacuara ese nitrógeno bajo el peso del hielo de agua y la zona se hundiera, como se ve en la imagen en los lugares con color más intenso.

Stewie GriffinStewie Griffin

Ah, ya, me estás proponiendo una especie de efecto invernadero a través de materia cuasi sólida (un acumulador, realmente). Pues no lo sé. Habría que hacer cálculos detallados para poder decir que eso no puede ser y no me fiaría mucho de los míos. En principio la radiación solar por m² en Plutón no da para mucho, menos para fundir una capa apreciable superhidratada o de agua directamente, tampoco acierto a ver un mecanismo por el cual el calor se acumule de forma tan sibilina.

Pero mira, no sé. Acaban de descubrir que la exosfera de Venus tiene un campo eléctrico del carajo y eso muy bien puede dar cuenta de la falta de agua (puesto que extrae oxígeno de la atmósfera, es decir, agua), la cosa es que no saben por qué hay ese campo (si la Tierra lo tiene, es muchísimo más débil). ¿Algún mecanismo retorcido por el cual Plutón puede acumular calor proveniente del Sol? Ni flowers. Desde luego, en las casas de apuestas no se iba a comer un colín, pero ya ves que de vez en cuando la cagan por todo lo alto…

fisivi

Stewie, Pelau:
Gracias por compartir una noticia tan interesante.

Siempre me ha intrigado la separación de iones y electrones del viento solar, y que efecto tendría esta separación al pasar por los planetas.
Desde mi simple punto de vista como aficionado, entiendo que es como si el viento solar hiciera electrolísis del agua de Venus y luego arrastrara consigo los iones producto de esa electrolísis.

Saludos.

Pedro

Hombre, habrá que ver exactamente cuál es la temperatura del interior de Plutón y cuál es exactamente el origen pero que el interior está más caliente no es una mera “suposición”. Todos los grandes cuerpos del sistema solar son más calientes en su interior que en su superficie. Y el motivo es doble:

1) En el pasado estaban más calientes. En primer lugar porque van perdiendo calor residual. En segundo, porque generaban más calor por desintegración radiactiva. Por tanto, la superficie debe estar más caliente que el interior.
2) En el interior se genera calor. Por desintegración radiactiva seguro. Por mareas, también (no parece el caso de Plutón). Por movimientos internos, también (tampoco parece el caso de Plutón). Por impactos, también (tampoco parece el caso de Plutón).

Para que tu hipótesis fuera plausible necesitarías que la superficie se hubiera oscurecido de repente. Además, si Plutón se estuviera calentando de fuera a adentro sería problemático explicar la existencia de células de convección.

Saludos

U-95U-95

¿Y qué hay del calor ejercido por las fuerzas de marea de Caronte?. Puede que algo tuviera que ver.

fisivi

No se si tentrá algún efecto la atracción de Caronte en calentar Plutón por dentro. Por lo que sé, Plutón no oscila ni gira respecto a Caronte. Ambos cuerpos se muestran la misma cara, así que no parece haber fuerzas de marea.
En el caso de Titán sí que hay una oscilación, al menos de la corteza, que quizá sea la fuente de calor que parece mantener un mar interior.

Stewie GriffinStewie Griffin

El propio Daniel te lo dice:

“Lo malo es que en el caso de Plutón no existen fuerzas de marea dignas de mención, ya que el sistema Plutón-Caronte hace eones que está en equilibrio (una posible alternativa es que un impacto haya alterado este estado recientemente y, en el proceso de alcanzar un nuevo equilibrio, las fuerzas de marea entrasen en acción).”

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Como se dice en el artículo no hay fuerzas de marea, hay desintegración radiactiva. No entiendo por qué se cuestiona este punto, salvo que sepamos más que los científicos. Y los científicos han calculado que si el núcleo rocoso de Plutón contiene una concentración de potasio radiactivo de 75 partes por mil millones, su decadencia podría producir suficiente calor para fundir parte del hielo que lo envuelve. ¿Tiene Plutón tanto potasio radiactivo? No se sabe, pero el núcleo terrestre contiene una concentración 10 veces mayor a pesar de haberse formado en una región del sistema solar con menos presencia de este elemento volátil, luego es razonable suponer que el núcleo de Plutón contenga una concentración incluso mayor. De hecho el quid de la cuestión no es tanto la fuente de calor interno como las condiciones fisico-químicas del hielo que envuelve el núcleo rocoso.

JordiJordi

Fascinante todo lo que se está descubriendo con Plutón. Si un planeta aparentemente aburrido nos está regalando “océanos de pasta de dientes” y “océanos” de agua líquida o hielo II, que no nos deparará la exploración espacial fuera del sistema solar?
Me declaro fan absoluto de este planeta (enano) y de todos y cada uno de los artículos que se le dedican en este blog. Daniel, enhorabuena .

Marcos BuchinMarcos Buchin

perdonen, pero ¿estamos hablando de agua por encima de los cero Celsius?

Stewie GriffinStewie Griffin

Sí, pero puede haber agua líquida por debajo de cero grados centígrados, de muchas formas. Una que la ves en la experiencia cotidiana es el anticongelante (en las carreteras, vulgar sal). El problema con las cañerías que llevan agua cuando se baja por debajo del punto de fusión (congelación) es que revientan, porque el hielo se expande, por tanto es imprescindible echar mano de las llamadas propiedades coligativas, es decir, disolver algo que hace bajar el punto de fusión (y subir el de ebullición, se ensancha el intervalo de temperaturas donde el agua es líquida). O eso, o calientas el agua, pero como te reviente un circuito hidráulico estás jodido.

Santiago BaleaSantiago Balea

Ola, y claro, cuando hablamos de agua en estado líquido no podemos dejar de pensar en la posibilidad de que pueda existir algún tipo de vida…. Puede ser una de las grandes tareas de la exploración del Sistema Solar: encontrar realmente agua en estado líquido, no por predicciones teóricas (caso luna Europa) sino ver, tocar agua líquida extraterrestre. De momento, hasta donde sabemos, la Tierra es el único sitio en que la hay, y mucha…

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

La NASA confirmó en marzo del año pasado (2015) la presencia de agua subsuperficial (a 100 Km de profundidad) en Ganímedes y, en septiembre, la presencia de auga líquida en la superficie de Marte. En ambos casos las pruebas son indirectas pero la cofirmación es oficial.

Santiago BaleaSantiago Balea

Gracias Gabriel, no conocía que hubiera constancia de esos datos de forma tan precisa.
Un saludo!

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