Las dunas de metano de Plutón

Cuando la sonda New Horizons pasó por Plutón en julio de 2015 nos descubrió un mundo complejo y repleto de características llamativas que nadie creía posible en un mundo tan pequeño. Sin duda el gran descubrimiento fue Sputnik Planitia, el mayor glaciar del sistema solar. Compuesto principalmente por hielo de nitrógeno, Sputnik Planitia es inusualmente joven y destaca por sus estructuras poligonales de varios kilómetros de ancho y sus simas misteriosas de cien metros de profundidad. Ahora debemos añadir una nueva característica: dunas. Sí, como lo oyen, hay dunas en el cinturón de Kuiper. Naturalmente, debido a las gélidas temperaturas de Plutón —unos -230º C—, las dunas no están formadas por arena, sino por hielo de metano. Plutón se convierte así en el sexto mundo del sistema solar que sabemos que posee dunas después de Venus, la Tierra, Marte, Titán y el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

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Las ondulaciones en la parte de abajo pueden ser dunas de metano sobre el glaciar Sputnik Planitia de Plutón (Telfer et al.).

Pero un momento. Una duna no es solo una acumulación de partículas sólidas de pequeño tamaño con una forma particular. Para que estemos ante una duna propiamente dicha necesitamos viento. En el caso de Venus, la Tierra, Marte y Titán está claro que tienen atmósfera suficientemente densas para permitir la acción eólica. El caso del cometa 67P el fenómeno es más exótico y el “viento” está formado en realidad por el vapor generado por el hielo sublimado cuando el núcleo se acerca el Sol. Pero, ¿y Plutón?

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Posibles dunas en Sputnik Planitia (Telfer et al.).
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Sputnik Planitia en todo su esplendor (NASA/JHUAPL/SwRI).

El planeta enano también tiene una atmósfera, pero es extremadamente tenue. La presión en la superficie de Plutón es de unos 0,01 milibares, mientras que la de nuestro planeta alcanza los 1.013 milibares. O sea, la presión atmosférica en Plutón es cien mil veces menor que la terrestre. Formada principalmente por nitrógeno, la atmósfera de Plutón es no obstante lo bastante densa como para presentar una estructura compleja con diferentes capas de sustancias orgánicas en suspensión. Ahora bien, ¿es suficiente para explicar la formación de dunas?

Dunas terrestres (izquierda), marcianas y plutonianas. Las terrestres son dunas del desierto de Taklamakan (china)(derecha).
Dunas terrestres, marcianas y plutonianas. Las terrestres son dunas del desierto de Taklamakan (china)(derecha).
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Recreación artística de los glaciares Sputnik Planitia por Michael Carroll, pero sin las dunas (Michael Carroll).

Pues depende del material del que estén hechas las dunas y de otros factores como la gravedad de Plutón. La aceleración gravitatoria en la superficie de Plutón es de solo 0,62 ms-2, así que se podrían dar movimientos de saltación en partículas muy finas si hay vientos que soplen con una velocidad de entre 3,6 km/h y 36 km/h, una cifra que es perfectamente compatible con lo que sabemos de la atmósfera de Plutón. Las estructuras candidatas a dunas están situadas en la superficie de Sputnik Planitia. Tienen una longitud superior a los 20 kilómetros y están separadas entre 400 metros y un kilómetro. Su forma y tamaño podría explicarse si están formadas por partículas de hielo de metano o de nitrógeno de entre 200 y 300 micras. Sin embargo, es más probable que estén hechas de hielo de metano porque este compuesto es más rígido y denso que el nitrógeno a las temperaturas de Plutón —en estas condiciones el nitrógeno tiene una consistencia parecida a la pasta de dientes—. En cualquier caso, no se descarta que el nitrógeno también intervenga en su composición. En Plutón el hielo de metano también cubre la parte más elevada de ciertas montañas y también se encuentra en Sputnik Planitia junto con los hielos de nitrógeno y monóxido de carbono. Dada la edad de Sputnik Planitia las dunas no deben tener más de de medio millón de años de antigüedad. Al estar formadas por hielo de metano y situadas sobre hielo de nitrógeno, las dunas de Plutón son más parecidas a las dunas de nieve de la Antártida que a las dunas de arena del Sáhara.

Dunas en el sistema solar ().
Dunas en el sistema solar: Tierra, Marte, Venus, Titán, 67P y Plutón (Alexander G. Hayes/Science).

Ya hace dos años se planteó la posibilidad de que pudieran existir dunas en Plutón, aunque por entonces se creía que ciertas formaciones superficiales podían estar formadas por tolinas, al igual que en Titán. Pero la atmósfera de Plutón no es lo suficientemente densa como para crear dunas a partir de estas partículas orgánicas. Las dunas de metano se hallan paralelas a las montañas de Al-Idrisi, una cadena de montes formados por hielo de agua que probablemente flotan como cubitos de hielo en el hielo de nitrógeno. La resolución de las imágenes de la cámara LORRI no permite disponer de más detalles, pero las formaciones son consistentes con la hipótesis de que se trata de dunas. Justo es en las cercanías de cadenas montañosas como Al-Idrisi donde es más probable encontrar vientos veloces sobre Plutón, vientos que se verían reforzados por la sublimación del nitrógeno de Sputnik Planitia.

Recreación artística de las montañas de hielo de agua de Plutón sobresaliendo del hielo de nitrógeno de Sputnik Planitia (John Kaufman).
Recreación artística de las montañas de hielo de agua de Plutón sobresaliendo del hielo de nitrógeno de Sputnik Planitia (John Kaufmann).

Pero aunque los vientos en Plutón puedan formar estas dunas, no son suficientemente fuertes para arrancar las partículas de metano del hielo de nitrógeno circundante. Es posible que el mecanismo responsable sea la sublimación del hielo de nitrógeno subterráneo, que ocasionaría chorros de gas relativamente densos capaces de expulsar las partículas de metano. Algo similar ocurre en Tritón, el mayor satélite de Neptuno, y en el casquete polar marciano del polo norte (en este último caso con el hielo de dióxido de carbono). Plutón ha demostrado ser un mundo apasionante gracias a su complejidad geológica. Glaciares, tolinas, montañas de hielo de agua flotantes y, ahora, dunas de metano.

Referencias:


27 Comentarios

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NoelNoel

Impresionante Plutón… y pensar que lo degradaron de planeta a cuerpo menor…

¿Qué maravillas nos tendrán reservadas Eris, Make Make, Quaoar, Sedna…?

Hilario GómezHilario Gómez

En dos palabras: a-cojonan-te.
¡Huy! Eran tres…
Fuera de tonterías, lo de Plutón está resultando fascinante se mire como se mire.

exforococheroexforocochero

Acojonante que con un solo sobrevuelo se pueda obtener tanto conocimiento

U-95

Es tan fascinante como deprimente pensar que posiblemente no veamos otra sonda alli en nuestras vidas.

RafaelRafael

No entiendo mucho cómo se aprovecha el tirón gravitacional, pero he oído que si mandaran las sondas con un cohete suficientemente potente, podría ahorrarse mucho del tiempo que tarda en llegar. Es más caro, mucho, pero creo que quizás pueda estar en menos tiempo. Con el SLS o un futuro BFR (casi presente).
No obstante, coincido en la sensación deprimente alrededor de la anémica financiación de los proyectos espaciales, y lo que parecen ganas de los políticos de quitarle el tacataca al anciano que representa el programa espacial.
Que levanten la mano quienes han salido de la órbita terrestre. Que levanten la mano quienes lo han hecho los últimos 30 años. Pero bueno, mejor no me quejo. Enviar robots, también es fascinante.

U-95U-95

No es por lo que se tarde en llegar -la New Horizons dentro de lo que cabe llego rapido-, el problema es que para ponerse en orbita dado el pequeño tamaño de Pluton habria que llevar mucho combustible para la insercion orbital (=sonda pesada) asi que, a menos que se usara algun sistema de propulsion tipo iones para acelerarla y luego empezar a frenarla mucho antes que ahorrara llevar combustible, habria que practicar alguna maniobra complicada de sobrevuelos al estilo de lo que paso con Galileo o Cassini.

RafaelRafael

Gracias por la aclaración.
Entonces entiendo que se llega relativamente rápido, pero que luego para ponerse en órbita tienen que dar muchas vueltas, algo como la Exomars TGO que tardó unos pocos meses en llegar a Marte y un año dando vueltas alrededor de Marte hasta posicionarse en órbita. Galileo y Cassini tuvieron ambos que realizar ese tipo de maniobras, entiendo.

U-95U-95

No me he explicado bien. Una sonda de sobrevuelo cómo la New Horizons se puede permitir llevar una gran velocidad. Un orbitador no entre la buena cantidad de masa que debe de llevar cómo combustible para frenar y entrar en órbita, debido a la baja masa de Plutón y no sabiendo si en Plutón se podría aerofrenar, a menos que usara un sistema de propulsión avanzado (iónico/eléctrico) tanto para propulsarse cómo para después frenar; en cualquier caso esa masa también supone que seguramente debería de dar muchas vueltas cómo hicieron Galileo y Cassini por tanto más tiempo de viaje.

RafaelRafael

Vaya … se inició su desarrollo en 2001, y se lanzó en 2006 … y llegó en 2015 … eso son 14 años para cumplir su misión.
No existe, que haya visto, ninguna otra misión para explorar Plutón prevista, así que creo que será la última misión que veré de este planeta.
Lo cierto es que tampoco es el ‘planeta’ más interesante para mi gusto. Pequeño, con un frío que congela el nitrógeno … sin atmósfera … no habitable. Ojalá la administración estadounidense apoyara más Space-X en su propósito de enviar un vuelo tripulado para 2024 a Marte.

XabiXabi

Sabes que Marte es pequeño, frio, casi sin atmósfera e inhabitable, verdad?

BinBin

Comparado con Plutón es grande, cálido, con una densa atmósfera y quizá habitable.

JMAJMA

Pensar que pasarán décadas, antes de que tengamos un orbitador alrededeor de este pequeño y fascinante planeta.

danieldaniel

excelente articulo Dani 🙂 quisiera saber si hay un pagina como la de Junocam o LRO, pero del NH en donde ver las imágenes. gracias.

PelauPelau

Por ejemplo:

nasa.gov/mission_pages/newhorizons/images/index.html

pluto.jhuapl.edu/Multimedia/Science-Photos/view.php?gallery_id=2

Saludos.

CuervoCuervo

A mi me gustaría saber , dado el “enorme” tamaño del sistema Plutón-Caronte , esta Luna debe tener mucha repercusión en la geología de Plutón, digo una luna de ese tamaño proporcional y tan cerca (a pesar de su baja masa) debe tener muchos efectos radicales sobre plutón (y demás cuerpos del sistema plutioniano)
No habrá alguna caracteristica que se pueda saber o inferir o algún estudio acerca de esta relación?

PelauPelau

Sí, se sabe que orbita en torno a Plutón 🙂

Ahora en serio, abundante info en este mismo blog:
danielmarin.naukas.com/?s=Caronte

Y en la Wikipedia, con montones de links y referencias, especial atención a la sección Physical characteristics:
en.wikipedia.org/wiki/Charon_(moon)

Saludos.

PelauPelau

Entonces debo suponer que ya estabas al tanto de “efectos radicales” tales como que Plutón-Caronte es un sistema binario (Tierra-Luna no es un auténtico sistema binario o “planeta doble” pues el baricentro no está en el espacio sino en el interior de la Tierra) y que ambos cuerpos presentan acoplamiento de marea mutuo (en Tierra-Luna sólo la Luna presenta acoplamiento de marea).

Infiero, pues, que estás buscando OTROS “efectos radicales” además de los mencionados, vale decir, más radicales que los efectos dados en el sistema Tierra-Luna (como las mareas y el efecto estabilizador de la Luna sobre el eje de rotación de la Tierra), y presumiblemente más o menos igual de “radicales” que la hipótesis de formación de Plutón como resultado de la aglomeración de cometas y otros objetos del cinturón de Kuiper.

Ese es el primer “truco” de tu pregunta: determinar QUÉ preguntaste. En otras palabras, ¿cómo puede alguien calibrar el alcance de tu pregunta… sin tener idea del alcance de tus conocimientos? De ahí que en mi “respuesta rápida y concisa” me limité a indicarte sitios donde probablemente podrías encontrar… lo que sea que estuvieras buscando, sabrás tú lo que es.

La página de Charon enlaza (entre otras muchas cosas) a la página de Pluto, que a su vez enlaza a las páginas de Earth y Moon. Así pues, además de la información explícita también se puede extraer información implícita que emerge al comparar datos como tamaños, distancias… y masas.

Ese es el segundo “truco” de tu pregunta: pones todo el énfasis en la “enorme” proporcionalidad de los tamaños, sin ponderar adecuadamente cuán “baja” es la masa del sistema.

Lo cual en principio es entendible, dado que:

El radio medio de Caronte es 51% el de Plutón (el de la Luna es 27% el de la Tierra). La distancia Caronte-Plutón (tomando como referencia el semi-major axis) es 16,5 veces el radio de Plutón (la distancia Luna-Tierra es 60 veces el radio de la Tierra). La masa de Caronte es 12,2% la de Plutón (la de la Luna es 1,23% la de la Tierra).

Pero aquí viene lo interesante:

La masa de Caronte es 2,16% la de la Luna. La masa de Plutón es 0,22% la de la Tierra (17,7% la de la Luna). O sea que la masa de Plutón+Caronte es 0,24% la de Tierra+Luna (19,86% la de la Luna).

Y ello implica (pese a que la relación de tamaños y distancias pueden sugerir intuitivamente lo contrario) que la fuerza de gravedad “bruta” en el sistema Tierra-Luna es MUY superior a la del sistema Plutón-Caronte.

¿Cuán superior, exactamente? No es difícil de calcular. Pero como sigo ignorando el alcance de tus conocimientos, te lo hago bien fácil. A continuación listo datos extraídos de las mencionada páginas, ya convenientemente convertidos para ser introducidos al vuelo aquí:
https://www.vcalc.com/wiki/vCalc/Force+of+Gravity

Earth mass: 5972370000000000000000000 Kg
Moon mass: 73420000000000000000000 Kg
Separation distance: 384399000 m
Force of Gravity: 1,98 x 10^20 N

Pluto mass: 13030000000000000000000 Kg
Charon mass: 1586000000000000000000 Kg
Separation distance: 19591000 m
Force of Gravity: 3,59 x 10^18 N

La diferencia es de 2 órdenes de magnitud. Grosso modo la fuerza de gravedad que se ejercen mutuamente la Tierra y la Luna es 100 veces mayor que en el caso Plutón-Caronte.

A eso sumémosle el hecho de que Plutón y Caronte están mutuamente acoplados. O sea que la fuerza de sus mareas no sólo es débil en términos de gravedad “bruta”, sino que además es un efecto no dinámico (tomando como “dinamico” el caso Tierra-Luna) porque Caronte siempre ofrece la misma cara a Plutón, y viceversa, Plutón siempre ofrece la misma cara a Caronte.

Todo esto apunta a que Caronte ha de tener menos repercusión en la geología de Plutón de la que la Luna tiene en la de la Tierra. Puedo estar equivocado, ojo. Los datos disponibles son escasos. La observación de Plutón es muy difícil. Tiempo al tiempo.

Saludos.

CuervoCuervo

Eso era lo que queria saber ….
El primer parrafo es una perdida de tiempo. Pero lo demás si es interesante. Por algo dije lo de “baja masa” …
Luego me quedo con lo que dice SB. Crear un modelo del sistema plutoniano (el unico sistema planetario binario del sistema solar?)
De hecho seria interesante saber los efectos a pesar del “trabe” (deben ser bastante enhuevados en ese punto ambos).
Y verlo junto a los otros satelites de este sistema. Todo un mundo complejo.

De no tener trabe los efectos de un satélite de esa proporcion en un sistema mas masivo, serian lo suficiente como para crear calor y geologia activa para dar vida aunque no haya calor exterior?

SBSB

Sería ideal poder reproducir en laboratorio las condiciones de Plutón y extraer conclusiones. Hablo desde el desconocimiento porque es fácil entender que faltan variables a la hora de componer un marco con el que establecer esas características ya que algunas de las ideas sobre lo que pasa allí son deductivas. Pero quizá sería posible una aproximación…

mortadelo y filemónmortadelo y filemón

Si plutón y Caronte son un planeta binario, ¿por qué se ha habla tanto de Plutón y tan poco de Caronte? ¿Tan aburrido es el mundo de Caronte?

OrioOrio

¿Y no hay fotos de la cara oculta de Plutón? Solo vemos fotos y datos de la misma cara.

CuervoCuervo

Recuerda que la Sonda solo sobrevoló Plutón.. No lo orbitó… Asi que no.. hay una porción de Plutón que no conocemos..

eduideaseduideas

Muy interesante como de costumbre. Creo que deberían promoverse más misiones múltiples para visitar diversos cuerpos y no tenernos esperando tanto

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