Los mares de Titán y sus olas de tres milímetros

Por Daniel Marín, el 22 julio, 2024. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • Cassini • NASA • Saturno • Titán ✎ 38

Imagínate estar frente a las costas de los únicos mares y lagos que existen en el Sistema Solar fuera de la Tierra. Hablamos, por supuesto, de Titán, la mayor luna de Saturno, cuyo polo norte está repleto de lagos y mares de metano y etano. Si estuvieras en la orilla con un traje espacial que te permitiese sobrevivir a la falta de oxígeno y a los -180 ºC de temperatura media, podrías ver una superficie lisa, pero oscura, ya que, por un lado, el metano y el etano no son tan transparentes como el agua, y, por otro lado, porque los lagos estarían cubiertos de sustancias orgánicas, algunas caídas, literalmente, del cielo. Quizá, con suerte, podrías ver algún iceberg de hidrocarburos flotando en la lejanía. Pero, ¿y las olas? ¿Podríamos disfrutar del oleaje rompiendo en la costa de un mar alienígena?

Recreación de un lago de metano-etano de Titán (MIT).

Desde que la sonda Cassini confirmó la presencia de lagos y martes de metano en Titán, la cuestión sobre las olas de estas masas líquidas ha sido un asunto controvertido. Las imágenes de radar captadas por la sonda son compatibles con superficies líquidas prácticamente estáticas sin oleaje digno de mención, pero, al mismo tiempo, las olas están causadas por el viento y todavía no entendemos bien el comportamiento de la baja atmósfera de Titán y sus patrones estacionales. Ahora, un equipo de investigadores liderado por Valerio Poggiali ha vuelto a analizar algunos de los datos del radar de Cassini obtenidos entre 2014 y 2016 y han llegado a la conclusión de que, al menos durante los sobrevuelos de Titán por parte de la sonda, las olas en los mares de Titán llegaron a alcanzar unos impresionantes… 3 milímetros de altura. Sí, sí, milímetros, no centímetros, ni metros.

Los mares y lagos del hemisferio norte de Titán (Lorenz et al.).
Mapa global de Titán en infrarrojo según los datos de la cámara VIMS (NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona).

La altura de las olitas variaría según el mar: en las zonas al norte del mar de Kraken serían de 2,6 a 2,9 milímetros, mientras que en el mar Punga llegarían a 3,6 milímetros. Estos resultados están por encima de lo calculado hasta ahora, con olas del orden de 1 milímetro de altura —aunque con fuertes errores—, pero, en líneas generales, concuerdan con los modelos que prevén una superficie prácticamente lisa para estas masas de metano y etano. Eso sí, conviene aclarar que estos resultados corresponden a la superficie de los mares, no en las costas y los estrechos, donde las olas podrían ser algo mayores por la acción de corrientes de marea, hasta 5,2 milímetros (en todo caso, con una gravedad que es el 14% de la terrestre, estas olas se moverían más lentamente que en la Tierra y, en caso de hacer algún sonido, sonarían más graves por culpa de una mayor densidad atmosférica). Vale la pena mencionar que, aparte de los datos de radar, la cámara VIMS de Cassini obtuvo imágenes en las que parece que se aprecia el efecto de olas de unos pocos centímetros, pero estos resultados han sido muy discutidos.

Trayectorias de los sobrevuelos usados en el estudio (Poggiali et al.).
Imagen de la cámara VIMS de Cassini en la que se aprecia el posible efecto de olas de unos centímetros de altura (NASA).

De paso, el estudio ha permitido determinar que los ríos que desembocan en los mares y lagos tienen un mayor contenido en metano, mientras que en los mares de mayor tamaño (Kraken, Ligeia y Punga), la proporción de etano es mayor (el metano y el etano presentan diferentes propiedades dieléctricas al radar). No obstante, la constante dieléctrica de los mares que se ha medido es más baja de lo esperado, quizá por errores de calibración o porque la superficie de los mares está cubierta por abundantes trozos de hidrocarburos u otras sustancias. El problema es que las observaciones ópticas apuntan a una superficie lisa con pocos cuerpos flotantes, o ninguno (aunque estos datos ópticos son de Ontario Lacus, un lago situado en el hemisferio sur, no el norte). Por otro lado, recordemos que los mares de Titán son bastante profundos: Ligeia Mare alcanza los 180 metros de profundidad, mientras que Punga Mare llega a los 110 metros y Kraken, el más grande, podría alcanzar los 300 o 350 metros.

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

En cualquier caso, modelos teóricos recientes sugieren que esta placidez en los mares de Titán sería temporal. Según la estación, las olas alcanzarían varias decenas de centímetros de altura e, incluso, un metro de altura durante el verano local, cuando los vientos son más fuertes. Una ola de un metro moviéndose a cámara lenta y rompiendo sobre la costa helada de Titán sería algo muy diferente a las insignificantes olas de unos pocos milímetros medidas por Cassini, pero, por ahora, la existencia de este tipo de olas «enormes» en Titán es una mera hipótesis. Los modelos que predicen estas olas de mayor tamaño son compatibles con la erosión costera observada, aunque, evidentemente, para salir de dudas es imperativo enviar nuevas misiones que recopilen más datos sobre los únicos mares y lagos que conocemos fuera de la Tierra.

Captura de pantalla 2014-06-17 a la(s) 19.21.40
Otra vista de los mares y lagos del hemisferio norte de Titán (Lorenz et al.).

Referencias:

  • https://www.nature.com/articles/s41467-024-49837-2
  • https://news.mit.edu/2024/study-titans-lakes-may-be-shaped-by-waves-0619


38 Comentarios

  1. 🎵Y navegar lalala🎵, y navegar……… 🎶Y se marchó…..🎵 Y a su barco le llamó Titan Mare Explorer, y en su superficie descubrió 🎶🎵🎶hidrocarbuuuuuros🎵
    🎶Pero lo cancelaron🎶

  2. Tsunamis apocalípticos para las hormigas titánicas.
    Muchas ganas de navegar los lagos, aunque no se puede negar que el dron nos ofrecerá mejores panorámicas y probablemente una mejor exploración.

    1. Esta entrada evidentemente dispara nuestra imaginación.

      «Tsunamis apocalípticos para las hormigas titánicas»: @Jimmy, te ha quedado un título como para la revista Astounding.
      «Exploración submetánica entre sardinas etílicas»: Éste, @iomismo, parece con influencias de Ph.K.Dick.
      Y abajo, @Cosmos provoca un brusco giro en la perspectiva con su alusión! xD

      También hay ingenio en este punto azul.

  3. Vientos más gotas de lluvia que golpean los mares. ¿Dónde están las olas?

    Aparentemente debido a los vientos muy suaves, la 1/7 parte de la gravedad de la Tierra y el aire frío y pesado del invierno.
    Tal vez inclusive, por alguna sustancia como el alquitrán que cubra los mares y amortigüe los movimientos.

    Habrá que esperar al verano…, pero si no se puede surfear, no vale la pena ir a Titán.

  4. “Mira ese punto. Eso es aquí. Eso es nuestro hogar. Eso somos nosotros. En él, todos los que amas, todos los que conoces, todos los que alguna vez escuchaste, cada ser titánico que ha existido, vivió su vida. Un punto amarillo anaranjado».

    1. El texto hace alución, con algo de humor, a las famosas palabras del libro «Un punto azul pálido» de Carl Sagan sobre la Tierra (para los que pudieron no entenderlo):

      “Mira ese punto. Eso es aquí. Eso es nuestro hogar. Eso somos nosotros. En él, todos los que amas, todos los que conoces, todos los que alguna vez escuchaste, cada ser humano que ha existido, vivió su vida. Un punto azul pálido».

  5. Es una pena que el dron Dragonfly no vaya a visitar estas «zonas costeras» y se limite a darse un paseo por una zona de dunas junto a un cráter de impacto en la región de Shangri-La, cuyo interés para el gran público y para parte de la comunidad científica es mucho menor (imaginaros que jna cultura alienígena mandara con dicho esfuerzo una sonda a la Tierra y en lugar de hacerla descender a orillas del Atlántico o del Mediterráneo lo hiciera en medio de Palencia o de Albacete…), pero es lo que hay. Lamentablemente, es muy probable que ninguno de los que estamos en este foro veamos imágenes reales de esos mares tomadas desde 20 metros de altura con «alitas» rompiendo despacito contra la costa helada.

    En fin, a llorar a la calle de la Llorería. 😭😭😭

    1. Con mucha suerte quizás alguna tormenta de metano en las regiones ecuatoriales de Titán, con las gotas de lluvia cayendo a cámara lenta debido a la baja gravedad de esa luna o algún lago o laguna alimentado desde el interior de Titán. Es lo que hay.

    2. Claro que tampoco existen muchas posibilidades de que ninguno de los aquí presentes vea en lo que le reste de vida a NAUKAS implementando de una puta vez un sistema de comentarios propio de la primera mitad del siglo XXI y no la putísima mierda que manejamos desde sus inicios, con tecnología propia de finales de los 90 del pasado siglo y que parece desconocer que existen los teléfonos móviles (que ya son el principal medio de acceso a internet de la inmensa mayoría de los humanos, y no el PC) y la existencia de la opción «Editar», presente en todos los foros medianamente serios (hasta en WhatsApp), convirtiendo cualquier intento de escribir un comentario de más de 5 líneas desde el móvil (por ejemplo, desde el Metro) en un jodido tormento.

      Vuelvo a poner el comentario anterior SIN gazapos:

      Es una pena que el dron Dragonfly no vaya a visitar estas «zonas costeras» y se limite a DAR un paseo por una zona de dunas junto a un cráter de impacto en la región de Shangri-La, cuyo interés para el gran público y para parte de la comunidad científica es mucho menor (imaginaros que UNA cultura alienígena mandara con MUCHO esfuerzo una sonda a la Tierra y en lugar de hacerla descender a orillas del Atlántico o del Mediterráneo lo hiciera en medio de Palencia o de Albacete…), pero es lo que hay. Lamentablemente, es muy probable que ninguno de los que estamos en este foro veamos imágenes reales de esos mares tomadas desde 20 metros de altura con «OLITAS» rompiendo despacito contra la costa helada.

      En fin, a llorar a la calle de la Llorería. 😭😭😭

      1. G agente comunista dice:
        22 julio, 2024 a las 9:25 am

        «Claro que tampoco existen muchas posibilidades de que ninguno de los aquí presentes vea en lo que le reste de vida a NAUKAS implementando de una …*

        Pero le da un aire nostálgico, cutre, vintage…. ¡y exige improvisación estilo wordperfect!
        ¡El desafío está ahí, tú puedes con DOS, ayer, hoy y mañana!…. ;-)))

    3. Eso mismo he pensado. De Shangri-La a los mares hay miles de kilómetros y Dragonfly está previsto que vuele 8 km por vuelo. Recordemos, además, que la sonda se va a pasar la mitad del tiempo incomunicada de la Tierra y durante esos periodos dudo mucho que vuele. En resumen, incluso si volara en línea recta hacia allá tardaría bastante años en llegar. En fin, una lástima. Saludos.

  6. ! Que bonita entrada “veraniega” ! Olas y alcohol , digo alcanos, en Titán! El paraíso de las hormigas surferas!

    Gracias por esta otra excursión por nuestro sistema solar.

    ¿Me pregunto si habrá también mareas?

    1. Pues si, me lo pregunto. No sé si con los sobrevuelos de la sonda Cassini o de la misión Huygens puede conocerse, pero me imagino que por cálculos astronómicos puede deducirse. Yo no sé calcularlo en todo caso.

    1. Me ha costado imaginar que la baja gravedad haga que las olas vayan más lentas… aunque luego he recordado la Luna y el polvo flotando y cómo se mueven los astronautas.
      Joer, tiene que molar bañarse en una piscina en la Luna XD…
      Marte tiene el 38% del gravedad terrestre. Habría sido interesante darse un chapuzón marciano. Igualmente, en el futuro lejano, molaría ver los mundiales de natación de la Luna o Marte.

      1. En Marte azul, vuelan con trajes de pájaro.
        Los saltos de piscina o la gimnasia artística serán espectaculares. Así como los deportes estilo balón mano en cero g en una Starship o Orbital Reef.

  7. El único mundo del sistema solar además de la tierra con superficie el estado líquido. Los demás o son bolas sólidas o bolas de gas comprimido por la gravedad. Tal vez europa si tenga mares líquidos solo que escondido tras una corteza congelada

  8. Me falta un poco de definición de los parámetros del tamaño de las olas para visualizarlas.
    Solo hablan de altura pero de una manera un poco vaga ya que no se sabe si hacen referencia a la altura real de un ola (diferencia entre su pico o parte mas alta y su valle, parte mas baja entre olas) o a su amplitud, que es la mitad (la parte que se eleva la ola sobre el nivel medio).
    Y sobre todo, no dicen nada de la longitud de onda o distancia entre los picos de dos olas consecutivas y este es un dato tan importante como la altura. SI su longitud de onda fuera muy pequeña del orden de pocos milímetros, la visión de la superficie sería como ver crepitar el liquido, si la longitud de onda fuera de varios metros o decenas de metros, la visión de la superficie seria la de ligerísimas ondulaciones pero con una muy baja rugosidad.
    Por otro lado se dice que debido a la baja gravedad su oscilación vertical sería lenta, pero ¿y su translación horizontal?¿Sabemos si se desplazan rápido o lento?
    Es flipante pensar en mundos tan extraños. Me encantaría ver esos lagos sobrevolados o navegados por un dron con cámaras en 8k

    1. Seguro que existe algún exoplaneta parecido a Titán pero con mayor gravedad y oleajes más intensos.
      La de cosas que desconocemos y no llegamos ni a imaginar, de mundos exóticos como bien dices.

    2. Todo respuestas que, si bien son para coger con muchas pinzas visto lo poco que se conoce de la fluídica titánica, se tocan en el paper referenciado en el artículo de Daniel 🙂

      Lo más llamativo para mí del estudio es que la observación no se realizó con la Cassini en sí, que «sólo» sirvió de emisor de la señal de radar… sino que fueron receptores en la Tierra los que recibieron la señal rebotada desde los lagos titánicos (!!!). No sé cuántos fotones radio contendría una señal así, pero no deberían de ser muchos. Si ya me parece alucinante que un transmisor radar en un satélite LEO sea capaz de «iluminar» la superficie y recibir la señal reflejada desde varios cientos de km de distancia, supliendo las limitaciones de mi mente a base de imaginarme el símil de una «linterna» en el satélite como emisor y una «cámara» como receptor, y que la potencia sea suficiente para permitir reconstruir una imagen… con las distancias y potencias del caso Titán-Tierra, me explota la tapa cránica.

      Pero a lo que íbamos: lo que este estudio ha conseguido medir ha sido in primis la relación entre polarización circular dextrógira y levógira de la señal recibida, que antes de reflejarse era únicamente dextrógira. Esto, junto con la geometría del camino seguido por la señal (conocida por la órbita de la nave y por los tiempos de aparición de la señal, pues son estudios de reflejo rasante al salir de ocultación tras Titán), permite derivar la constante dieléctrica efectiva del material sobre el que se refleja el radar. El hecho de que el ensanchamiento del espectro de frecuencias de la señal sea prácticamente nulo (o sea, que la señal recibida tiene casi la misma frecuencia que la emitida), dentro de la resolución disponible, quiere decir que la superficie es muy lisa (<1 mm, orden de magnitud) en escalas de "cientos de longitudes de onda", donde la longitud de onda se refiere a la del señal radar. En este caso, cientos de longitudes de onda equivale a escalas de metros, para una señal radar de banda X. O sea, que la superficie es muy lisa en escalas de metros, indicando la ausencia de olas significativas a gran escala (es decir, que no se verifica la segunda hipótesis que planteas, "ligerísimas ondulaciones con baja rugosidad"). Pero esto es una primera aproximación, para entender los valores de algunos mm en escalas más cortas hay que ir un poco más allá.

      La rugosidad ("roughness") de la que depende la constante dieléctrica efectiva está definida como la media cuadrada (rms) de las variaciones de altura superficial. O sea, que es 1/√2 el valor de la amplitud de la ondulación, si la asumimos aproximadamente sinusoidal, que es la mitad de la distancia entre la cresta y el valle de la "ola". O sea, las alturas observadas por el estudio (de 3.6 a 5.2 mm) corresponderían a una altura máxima para un "surfista titánico" de entre 1 y 1,5 ¡centímetros! de desnivel entre la cresta de la ola y el valle siguiente. Vertiginoso 😉

      La longitud de onda sería efectivamente como comentaba antes más similar a tu primera hipótesis que a la segunda: "previous analyses […] didn’t reveal any significant surface roughness at large-scale (tens of km) but only at cm-scales or shorter". Así que tendríamos "oleaje" similar al que obtendrías en tu bañera al cerrar el grifo después de llenarla. Eso sí, como la velocidad de las ondas superficiales depende de la aceleración gravitatoria y el período (v = gT/2π), es fácil calcular que para una longitud de onda de 1 cm en la gravedad titánica del 15% de la terrestre, sea cual sea su amplitud, una ola viajará a unos 5 cm/s. Pausadito.

      Al final, el efecto visual me lo imagino personalmente como si le pones cerca un ventilador al agua de la bañera, sólo que a cámara lenta y en amplias superficies. Relajante, o inquietantemente "plástico", depende de cómo tengas el día…

  9. Se estima [1] que Kraken Maris tiene una superficie de 4x10E11 m2 (400.000 km2) y una profundidad de 300 m, su cuenca podría albergar 12x10E13 m3 de metano/etano (120.000 km3). Las reservas petrolíferas de la Tierra se valoran [2] en 270 km3. Aproximadamente.
    Dejad que E.Musk vaya a Marte, financiadme un petrolero espacial que yo me voy a Titán.

    [1] Hayes, A. G. (2016). The lakes and seas of Titan. Nature Astronomy, 1, 177. doi:10.1038/s41550-017-0177
    [2] BP Statistical Review of World Energy 2023. BP p.l.c.Extraido de https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

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Por Daniel Marín, publicado el 22 julio, 2024
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