Midiendo la profundidad del Kraken Mare de Titán

Por Daniel Marín, el 23 enero, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Saturno • Sistema Solar • Titán ✎ 115

Fuera de la Tierra, solo conocemos un mundo con mares y lagos en su superficie. Obviamente hablamos de Titán, la mayor Luna de Saturno. Y de entre todos sus lagos y mares de este fascinante satélite destaca Kraken Mare, la más extensa de las masas de metano líquido de Titán. Con una superficie de medio millón de kilómetros cuadrados —una extensión mayor a la del mar Caspio—, el mar Kraken es un gran lago de metano situado en el polo norte de este satélite. Pero, ¿cuál es su profundidad? Esta cantidad es fundamental a la hora de calcular el volumen de líquido del Kraken Mare y otros lagos de Titán y, por tanto, nos permite discriminar entre los distintos modelos de formación de los mismos y estimar cuál será su futuro. ¿Y cómo medimos esta profundidad? Pues para eso tenemos a nuestra disposición los datos de radar que la sonda Cassini reunió entre 2004 y 2017. A lo largo de esos trece años la nave realizó 127 sobrevuelos de la luna, lo que permitió levantar un mapa de la superficie mediante radar de apertura sintética.

Recreación de un mar en Titán (NASA/John Glenn Research Center).

El instrumento RADAR de Cassini fue construido conjuntamente entre el JPL estadounidense y la agencia espacial italiana (ASI) y trabajaba en banda Ku (13,78 gigahertzios). Hacía uso de la antena de alta ganancia principal de la nave, de cuatro metros de diámetro. Desde que Cassini finalizó el cartografiado del polo norte de Titán en 2013 se han sucedido las estimaciones de profundidad de los lagos de metano. Hay que señalar que el radar de Cassini no fue diseñado originalmente para esta tarea —denominada batimetría radar—, de ahí los resultados contradictorios de muchos de estos estudios. Ha sido necesario analizar los datos cuidadosamente para filtrar los ecos provenientes del fondo de los lagos y mares de menor profundidad. Esta medida depende de la energía del radar disipada por el medio líquido de los lagos, un factor que a su vez depende de la composición de los mismos. En un principio se pensaba que los mares y lagos debían estar compuestos principalmente por etano, ya que el metano es muy volátil en la superficie de la luna y el metano se transforma en etano en la atmósfera de Titán en un periodo inferior a diez millones de años. Sin embargo, los datos de Cassini han sorprendido a propios y a extraños al revelar que los mares y lagos están formados principalmente por metano y no por etano.

Perfil de batimetría del Kraken Mare y Moray Sinus obtenido por la Cassini (Poggiali et al.).
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Los mares del hemisferio norte de Titán (Lorenz et al.).

A la hora de medir la profundidad, en principio esta se estimó entre 100 y 350 metros (como comparación, la profundidad media del mar Caspio es de unos 190 metros). Pero, en realidad, estamos hablando de una ‘no medida’, es decir, a partir de los datos de Cassini solo se pudo poner un límite inferior a esa profundidad, pero no calcularla directamente. El fondo de los mares estaba a demasiada profundidad para que el eco radar pudiese volver a la nave. Pero en un reciente paper publicado por un equipo de investigadores liderado por Valerio Poggiali se refuerza la hipótesis de que el Kraken Mare tiene una profundidad de, como mínimo, 300 metros para el Kraken Mare. Este resultado es otra estimación, o sea, otra ‘no medida’, que se basa en el sobrevuelo de Cassini T104, el último que la sonda llevó a cabo sobre este mar el 21 de agosto de 2014. Este sobrevuelo causó bastante revuelo en su momento por la aparición de la ‘isla mágica del Kraken’, una isla que no había aparecido en los mapas anteriores. No era la primera vez que el radar de Cassini detectaba una formación fantasma —también está la ‘isla mágica de Ligeia’—, pero en este caso se cree que la ‘isla’ fue en realidad una zona con pequeñas olas de unos pocos centímetros (los lagos y mares son casi planos, por lo general con olas muy pequeñas).

El reflejo de la luz del Sol en el Kraken Mare (NASA).

Islas mágicas aparte, el sobrevuelo T104 estudió la zona de Moray Sinus, una bahía situada al norte del Kraken Mare y que probablemente se halla conectada mediante un canal con el Ligeia Mare, situado más al norte. En este caso, Poggiali y sus colegas sí que han identificado algunos ecos radar procedentes del fondo del mar, lo que les ha permitido calcular que su profundidad es de 85 metros (o, teniendo en cuenta el error, entre 67 y 113 metros). Entonces, ¿de dónde sale ese valor de 300 metros para el resto del mar Kraken? Pues, como decíamos es una estimación, pero si Moray Sinus, que es una zona relativamente cercana a la costa y, por tanto, relativamente poco profunda, tiene una columna de 85 metros de líquido, las zonas centrales del Kraken deben ser mucho más profundas, de ahí que se favorezca el extremo superior de la estimación, que va de 300 a 350 metros de profundidad. De ser así, el Kraken Mare no solo sería el mayor mar de Titán, sino también el más profundo, con el 80% de las reservas superficiales de metano y etano líquidos de Titán. Ligeia Mare tiene una profundidad máxima de 180 metros, una cifra que se calculó a partir del sobrevuelo T91 de mayo de 2013, mientras que Punga Mare se cree que tiene una profundidad máxima muy similar, de 110 metros.

Prototipo de submarino para Titán (NASA).

Además, la zona de Moray Sinus tiene una proporción de metano de 70%, muy similar a la encontrada en Ligeia Mare, por lo que se refuerza la hipótesis de que haya una conexión entre ambas masas de líquido. Punga Mare está formado en un 80% por metano, mientras que en el otro extremo tenemos a Ontario Lacus, situado en el hemisferio sur, con menos de un 60% de metano y una profundidad media mucho menor. Con estas profundidades, se abre la posibilidad de explorar Titán no solo con drones, como la misión Dragonfly, o barcos, sino también con submarinos. Desgraciadamente, el hemisferio norte de Titán se sumirá en los próximos años en las sombras del otoño y el invierno. No olvidemos que Saturno tarda treinta años en dar una vuelta al Sol, por lo que los mares del hemisferio norte no volverán a estar en bajo el Sol hasta la década de los 40. Mientras, la sonda Dragonfly no tiene planeado visitar los mares de Titán, así que todavía nos queda mucho para volver a visitar los únicos mares alienígenas que conocemos.

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La misión TiME podía haber explorado los mares de Titán, pero no fue aprobada (NASA).

Referencias:

  • https://news.cornell.edu/stories/2021/01/astronomers-estimate-titans-largest-sea-1000-feet-deep
  • https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JE006558


115 Comentarios

  1. «el metano es muy volátil en la superficie de la luna y el metano se transforma en etano en la atmósfera de Titán en un periodo inferior a diez millones de años. Sin embargo, los datos de Cassini han sorprendido a propios y a extraños al revelar que los mares y lagos están formados principalmente por metano y no por etano»
    Me imagino que habrá muchas hipótesis sobre como se repone el metano de los mares de Titán. A mi se me ocurren las siguientes:
    – Algún proceso interno que rompe hidrocarburos más pesados.
    – Acreción reciente de metano interplanetario.
    – Una forma de vida en un océano interior.

    Supongo que el interior de Titán debe de estar a una temperatura mucho más alta que el exterior, quizá debido a isótopos radiactivos, como ocurre en la Tierra. Eso podría mantener líquida el agua bajo la corteza de hielo.
    Algo líquido debe de haber bajo la corteza, que explique su bamboleo (no gira totalmente, sino que hace un vaivén) con las fuerzas de marea entre Saturno y Titán.

  2. OT : Transporter -1 Lanzada y sus 143 Satélites insertados en las órbitas designadas, la primera etapa aterrizo sin problemas en la Drone Ship

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