La atmósfera menguante de Plutón y las extrañas estaciones dobles de un planeta enano

¿Te imaginas que la atmósfera de la Tierra desapareciese según las estaciones? Pues eso es precisamente lo que ocurre en Plutón. Uno de los grandes atractivos de este planeta enano es que es uno de los pocos cuerpos del sistema solar con atmósfera. Sí, es cierto que se trata de una atmósfera muy tenue -tanto que en la Tierra sería considerada un vacío francamente bueno-, pero en cualquier caso estamos ante la quinta atmósfera más densa de un mundo con superficie sólida en el sistema solar. Por delante solo están Venus, Titán, la Tierra y Marte, lo que no está nada mal si pensamos que existen miles de satélites y cuerpos menores alrededor del Sol. Pero, ¿cómo de densa es esta atmósfera? Pues la respuesta corta es que nadie lo sabe con certeza, así que deberemos esperar a la visita de la New Horizons este 14 de julio para salir de dudas. Y como dentro mes y medio todos nuestros modelos teóricos quedarán pulverizados tras el enfrentamiento con la realidad, no está de más repasar qué conocemos acerca de la misteriosa atmósfera de Plutón.

La sonda New Horizons pasando por Plutón y Caronte (NASA).
La sonda New Horizons pasando por Plutón y Caronte (NASA).

La atmósfera de Plutón fue detectada en 1988, cuando por entonces el planeta enano era un planeta a secas. La mayor parte de la misma -un 99% aproximadamente, pero se desconoce el porcentaje exacto- es nitrógeno molecular, algo normal puesto que el principal componente de la superficie es hielo de nitrógeno. Además de este elemento, el resto de la atmósfera está compuesta por metano y monóxido de carbono, aunque habrá que esperar a la New Horizons para averiguar la composición precisa (los instrumentos terrestres no son demasiado buenos a la hora de detectar la proporción relativa de componentes atmosféricos). La presión superficial es minúscula, del orden de unos 0,01 milibares, pero, y esto es lo llamativo, dista de ser constante. Esto se debe a que Plutón presenta unas variaciones estacionales sin precedentes durante los casi 248 años en los que tarda en dar una vuelta al Sol.

Órbita de Plutón. Los solsticios y equinoccios hacen referencia al hemisferio sur (Mike Brown).
Órbita de Plutón. Los solsticios y equinoccios hacen referencia al hemisferio sur (Mike Brown).

Por un lado tenemos la elevada excentricidad de su órbita (e=0,26), lo que implica que Plutón no está siempre a la misma distancia del Sol. Entre el punto más cercano -perihelio- y el más lejano -afelio- hay casi 1450 millones de kilómetros de diferencia. Por si esto fuera poco, el eje de Plutón está fuertemente inclinado, formando un ángulo de 123º. La Tierra posee una órbita casi circular, así que las estaciones están causadas exclusivamente por la inclinación del eje de nuestro planeta. Pero este no es el caso de Plutón, donde la combinación de estos dos factores causan el fenómeno único de las estaciones dobles.

Las estaciones debidas a la inclinación del eje de rotación son equivalentes a las terrestres. En este caso, el solsticio de verano del hemisferio norte de Plutón tiene lugar cuando el polo norte apunta hacia el Sol, algo que ocurrió por última vez en 1944. A partir de esa fecha las temperaturas del hemisferio norte comenzaron a reducirse drásticamente a medida que la insolación fue disminuyendo. Obviamente, en el hemisferio sur ocurrió todo lo contrario. El equinoccio de otoño del hemisferio norte, coincidente con el equinoccio de primavera del hemisferio sur, tuvo lugar 1987. Hasta aquí nada extraño, ya que es lo mismo que pasa en nuestro planeta. Sin embargo, es entonces cuando entra en juego el segundo mecanismo de variabilidad estacional relacionado con la distancia al Sol, causante de las estaciones ‘de excentricidad’. Y es que dos años después del equinoccio Plutón pasó por el perihelio. Por este motivo, las temperaturas globales aumentaron drásticamente a pesar de que el hemisferio sur no pasará por el solsticio de verano hasta 2029 (en este punto debemos recordar que las convenciones de ‘norte’ y ‘sur’ en Plutón varían según la literatura consultada).

¿Y qué tiene que ver todo esto con la atmósfera? Pues que dependiendo de la temperatura y su composición se cree que la atmósfera de Plutón se congela completamente sobre la superficie durante los periodos de menor insolación. Según los modelos más simples, la densidad de la atmósfera fue aumentando durante la mayor parte del siglo XIX hasta la primera mitad del siglo XX coincidiendo con el verano ‘solsticial’ -o sea, el normal- del hemisferio norte, alcanzando una presión de unos diez microbares. A partir de entonces decayó hasta prácticamente cero, hasta que volvió a crecer durante la segunda mitad del siglo XX coincidiendo con el verano ‘de perihelio’, logrando un valor máximo de 0,1 milibares alrededor del año 2000.

Variación de la densidad de la atmósfera de Plutón ().
Variación de la densidad de la atmósfera de Plutón (Frédéric Pont).

Estos mismos modelos predicen que la atmósfera de Plutón debería estar totalmente congelada otra vez en 2015, Mala suerte, ¡justo cuando debe llegar la New Horizons! De ahí el empeño que la NASA ha puesto durante las últimas décadas en lanzar una misión a Plutón cuanto antes. Pero como un mundo con atmósfera es mucho más interesante que uno sin ella, podemos respirar tranquilos después de que en 2013 observaciones de  telescopios terrestres demostraron que la atmósfera de Plutón todavía estaba en su sitio.

Variación de la densidad de la atmósfera de Plutón según los modelos más sencillos. Los puntos corresponden a observaciones de ocultaciones estelares de 2013 (Frédéric Pont).
Variación de la densidad de la atmósfera de Plutón según los modelos más sencillos. Los puntos corresponden a observaciones de ocultaciones estelares de 2013 (Frédéric Pont).

No nos debe sorprender, porque evidentemente la realidad siempre es mucho más compleja que los modelos teóricos. El factor determinante para saber cuándo se colapsará la atmósfera de Plutón es cuánto calor es capaz de retener la superficie del planeta enano, o lo que es lo mismo, su inercia térmica. La inercia térmica depende de la composición de la superficie y del tamaño de las partículas. Teniendo en cuenta estos datos, los científicos han elaborado nuevos modelos que predicen cómo debe ser el aspecto de Plutón cuando la New Horizons pase por sus cercanías. Si la superficie plutoniana está formada predominantemente por partículas finas -es decir, con baja inercia térmica- deberíamos ver un casquete polar de nitrógeno en el hemisferio sur. En caso contrario, es posible que se forme una banda de hielo de nitrógeno a latitudes elevadas, una característica nunca antes vista en un mundo del sistema solar.

Posibles configuraciones del casquete polar de Plutón según la inercia térmica de la superficie (Frédéric Pont).
Posibles configuraciones del casquete polar de Plutón según la inercia térmica de la superficie (Frédéric Pont).

¿Deberemos esperar hasta el 14 de julio para salir de dudas? Pues parece que no, porque si miramos las últimas imágenes de la cámara LORRI de la New Horizons parece que, efectivamente, Plutón tiene un casquete polar. O sea, su superficie tiene una baja inercia térmica y es de esperar que esté cubierta por partículas muy finas. No sería de extrañar por tanto que los débiles ‘vientos’ generados por el ciclo de sublimación del nitrógeno de hemisferio a hemisferio haya arrastrado estas partículas por la superficie de Plutón durante miles de millones de años creando características únicas. El nitrógeno debe sublimarse y depositarse como escarcha en los polos dependiendo del doble ciclo estacional, posiblemente dejando atrás depósitos de nieve y hielo de metano.

Últimas imágenes de Plutón por la New Horizons (NASA/JHUAPL/SwRI).
Últimas imágenes de Plutón por la New Horizons (NASA/JHUAPL/SwRI).

Casi todos los modelos predicen que Plutón tendrá una atmósfera cuando llegue la New Horizons, pero su densidad exacta es objeto de debate. Hagan sus apuestas (en los comentarios). Además de su atmósfera, Plutón esconde otro misterio: su extraño color rojo. A diferencia de Caronte, cuyos espectros sugieren una superficie dominada por hielos de agua y nitrógeno, la superficie de Plutón es rojiza. Se cree que la causa es la abundancia de partículas orgánicas complejas –tolinas– resultantes de la acción de la luz ultravioleta del Sol en los hielos de metano y nitrógeno, pero, una vez más, no podemos estar seguros hasta que la New Horizons nos proporcione nuevos datos. Con suerte, solo quedan seis semanas para aclarar estos misterios… aunque en el proceso seguramente surgirán muchos otros.

Referencias:

 

 

  • http://www.exoclimes.com/news/recent-results/plutos-atmosphere-last-models-before-new-horizons/
  • http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103515001359
  • http://arxiv.org/pdf/1309.0841.pdf
  • http://www2.lowell.edu/workshops/aug2011/workshop_abstracts/hansen.pdf
  • http://authors.library.caltech.edu/1476/1/BROareps02.pdf
  • http://iopscience.iop.org/2041-8205/766/2/L22/pdf/apjl_766_2_22.pdf


23 Comentarios

  1. No puedo esperar que el 14 de Julio para que la New Horizons devele en verdadero rostro de Plutón. Cada vez estamos develando secretos de este planeta enano. ¿Será que hagamos un descubrimiento tan espectacular que nos impulse a enviar mas sondas de mediano y largo plazo a Sistema Solar Exterior?

  2. Otro motivo más para ponernos los dientes largos con Plutón y la New Horizons. Y lo malo es que vamos a tener que esperar un rato largo para ver los datos interesantes por la baja tasa de trasmisión de la sonda. Como esta va a ser una misión que posiblemente no volveré a ver la estoy siguiendo con mucho interés y, Daniel, tu blog es la mejor referencia, Por cierto, no conocía el término “Tolinas” ni tampoco que lo había acuñado mi admirado Carl Sagan. ¿Los instrumentos de la NH son capaces de detectar estos compuestos o de recopilar datos que permitan deducir que existen?.
    Un abrazo.
    PD: ¿Subiste una foto?.

  3. Así que el parte del tiempo en Plutón vendría a ser algo así;

    “Para la próxima semana, y los siguientes 50 años también, se espera un descenso en la presión atmosférica por efecto de la congelación de la misma. Temperaturas habituales de verano solsticial, con unos cálidos -195ºC a la sombra, que recordemos que cae en todo el hemisferior Norte (o Sur depende de lo que uno prefiera) hasta la primavera equinoxiana. Posibilidades de nevadas de metano en las montañas a lo largo de las tardes y hasta que desaparezca la atmósfera. Hasta mañana y no se olviden de la crema solar porque 0,01 milibares de atmósfera no protegen bien de los rayos UVA.”

    Coñas aparte, el Sistema Solar exterior me parece infinitamente fascinante y lo peor es que tenemos la capacidad de estudiarlo in-situ y que con un poco más de voluntad política podríamos tener Voyagers y New Horizons mucho más a menudo y no cada 20 años…

    1. Hombre, por seguir la broma, se podria decir que en Pluton es donde se desarrolla la trama de “Juego de tronos” con esos veranos y esos inviernos tan largos, Jejeje 🙂

      Bromas aparte, yo tambien estoy esperando como un loco ver las imagenes de Pluton a partir del dia 14. Para mi sigue siendo el 9º planeta ya que eso es lo que me enseñaron en el colegio desde pequeño. Me da igual como lo califiquen ahora.

  4. Como siempre deseando que llegue el momento del día en que me dedico a leer tus noticias. ¡Muchas gracias por escribir dos en un día!

    Me estaba preguntando si puede haber objetos oscuros como asteroides o de entidad como Plutón, con tan poco albedo que no se hayan podido obsevar hasta ahora. ¿Podría la NH hacerlo? Otra pregunta Daniel, por favor: suponiendo únicamente en cuenta la atenuación de la señal y que funcionara todo bien, ¿hasta cuándo podría en la práctica una sonda actual ser capaz de transmitir datos con retorno cientíco? He encontrado cómo calcular el límite teórico pero me gustaría conocer tu opinión de experto. Muchas gracias por adelantado 🙂

    1. Para que te hagas una idea, Eris ( http://es.wikipedia.org/wiki/Eris_%28planeta_enano%29 ) fue descubierto en el 2003 y tiene el mismo tamaño que Plutón…
      Por lo que tengo entendido la New Horizon no es capaz de detectar este tipo de planetas, sus instrumentos son para estudiar los cuerpos que visitará: todo el sistema Pluton-Caronte + un objeto del cinturón de Kuiper. De hecho, para encontrar este último objetivo, fue necesaria una intensa campaña de observación que incluyó hasta al telescopio Hubble.
      Saludos!

    2. Si, el autor tiene esa capacidad para comunicar ciencia “de la buena”; De la que crea afición.

      Se observa un fenómeno, se busca un modelo explicativo, la tecnología nos permite validar o invalidar el modelo… Hay diversión para rato porque “en el proceso seguramente surgirán muchos otros (misterios)”.

  5. Tengo ganas ya de ver las fotos de ese mundo, es algo histórico para el conocimiento de nuestro vecindario solar, por primera vez la humanidad verá de cerca a ese planeta enano. Esta misión, la de Ceres y la de Rosetta son las que sigo con más interés.

    La lástima es que la visita será muy breve, la NH pasará a toda leche a través del sistema de Pluto. Breve pero intensa.

  6. Hola Daniel:
    Siempre se dice que la New Horizons visitará también un cuerpo del cinturón de Kuiper, pero ¿se tiene ya localizado el cuerpo que va a visitar? ¿No le han puesto ningún nombre todavía? Es que me extraña que no se mencione en ninguno de los artículos que he leído pero también me parece raro que no lo tengan más o menos localizado, ya que parece que la NH no puede maniobrar mucho.
    Un saludo a todos.

    1. Hola Javier. Vete arriba del todo, a la barra de búsqueda, y pon New Horizon. Te saldrán una serie de artículos. Busca: “La New Horizons ya tiene un nuevo objetivo más allá de Plutón”. Es el artículo de Daniel sobre el tema. Un saludo.

  7. Apasionante. Me inclino también a que habrá una atmósfera aunque sea muy tenue alrededor de Plutón, que quizás pudiera llegar hasta Caronte aunque mucho más débil.

    OT: para los curiosos, como se nombrarán los rasgos de superficie de Plutón y sus satélites: http://planetarynames.wr.usgs.gov/Page/Categories

    También los de Ceres están ahí -deidades de la agricultura y vegetación para los cráteres como era de esperar y de festivales de agricultura del mundo para el resto-

    1. Pues parece que han descubierto que los satélites del “planeta enano doble” Plutón-Charon Nix e Hydra son sometidos a un campo grabitatorio poco habitual( el producido por Plutón y Charon) que hace que puedan tener forma de balon de Rugby y girar caóticamente. Con lo que se ha especulado en la ciencia ficción sobre planetas en orbitas de estrellas dobles resulta que tenemos un modelo a pequeña escala no “muy lejos”. Esta misión va a ser emocionante y excitante como pocas.

      1. Ñej, yo me esperaba algo nuevo… Se han limitado a especular sobre los datos obtenidos estos años por el Hubble… Y comparar el sistema Pluto-Charon con un supuesto Jupiter-Neptune, luego con un sistema binario de estrellas, para acabar hablando de Tatooine xDD
        ¿Publicidad? 😉

  8. Hola Daniel, podrías aclarar (quizás en algún futuro artículo) el tema del metano? Porque en Marte por ejemplo es un indicador de que el planeta está “vivo” ya sea biológicamente o geológicamente… es esa afirmación válida para todos los cuerpos celestes? El metano en Plutón indica que está “vivo”?

    Por cierto es la primera vez que comento, y quería aprovechar no sólo para felicitarte por el blog, sino también para agradecerte que lo escribas, realmente haces un trabajo sensacional, lo descubrí hace no mucho y ya no pude dejarlo 😀

    PD: Bajo riesgo de ser catalogado como “grammar nazi”, tienes un errorcillo, es “acerca” y no “a cerca”

  9. Como todos sabéis (doy por supuesto pero lo recuerdo acerca de lo que voy a opinar) se hipotetiza que Plutón fuera un satélite de Neptuno, que recibió el impacto de uno de esos cuerpos del cinturón de Kuiper (Caronte) quedando separado en su propia órbita alrededor del Sol. Por eso sería tan excéntrica, se acercaría más que Neptuno en una parte de la misma cruzando la altura de este del Sol un par de veces en su año plutoniano. De los fragmentos unos caerían en Neptuno otros saldrían desperdigados, otros caerían entre Plutón y Caronte y otros hubieron formado varias pequeñas lunas extra al sistema de Plutón-Caronte

    ¿por qué recuerdo esta hipótesis?

    Bueno, en ese caso Plutón (o una parte considerable) habría pasado altivajos y vida con Neptuno ligada a Neptuno. Aparte de algunos materiales que hubiera pillado Plutón al ser atraídos por Neptuno y de alguna vicisitud de este. Podría ser, digo que creo que podría. Que Plutón hubiera tenido un fuerte calentamiento interno durante miles de millones de años a causa de los efectos de las mareas del gigante Neptuno. Y no dispersara el calor muy rápido pudiendo primero afectar durante su periplo al lado de Neptuno y ahora permitiendo tal vez un poco más del calor que correspondería a un objeto en esa posición y permitiendo que ahora, en esta época, aún tenga algo de su tenue atmósfera y algunas propiedades muy individuales de él comparadas con los cuerpos de su cercanía

  10. pluton representa una historia,una tradicion ,caronte su componente binario,su sistema de lunas,es todo un planeta.representa tambien la incertidumbre expedicionaria de la humanidad.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 2 junio, 2015
Categoría(s): ✓ Astronomía • New Horizons • Plutón • Sistema Solar