martes, 15 de enero de 2013

Arcoiris en Titán, la luna más grande de Saturno

 Un arco iris infrarrojo en la Tierra, fotografiado por el Profesor Robert Greenler."Un arco iris en Titán se vería como este", indica Les Cowley. "Sería mas grande que el 'arco' visible del metano con un radio ligeramente mayor a 49-52 grados".

La luna Titán de Saturno es húmeda, de acuerdo a la sonda Huygens de la ESA, pero el "agua" de Titán no es como la de la Tierra.

Cuando la sonda Huygens de la Agencia Espacial Europea visitó la luna Titán de Saturno, se lanzó en paracaídas a través de húmedas nubes. Fotografió canales de ríos y playas y cosas que parecían islas. Finalmente, descendiendo a través de niebla que remolineaba, Huygens aterrizó en el fango.

Para abreviar una larga historia, Titán es húmeda.

Christian Huygens no se habría sorprendido para nada. En 1698, trescientos años antes que la sonda Huygens dejara la Tierra, el astrónomo holandés escribió estas palabras:

    "Puesto que es cierto que la Tierra y Júpiter tienen su agua y sus nubes, no hay razón para pensar que los otros planetas no puedan tenerlas. No puedo decir que sean exactamente de la misma naturaleza que nuestra agua; pero su función requiere que sean líquidas, como su belleza requiere que sean claras. Nuestra agua, en Júpiter o Saturno, se congelaría instantáneamente por razón de la vasta distancia del Sol. Cada planeta por lo tanto debe tener su propia agua de tal naturaleza que no sea propensa a congelarse".


Canales de ríos y una línea costera en Titán. Crédito: Sonda Huygens de la ESA

Huygens descubrió Titán en 1655, esta es la razón por la cual la sonda lleva su nombre. En aquellos días, Titán era solamente un punto de luz en un telescopio. Huygens no pudo ver las nubes de Titán, repletas de lluvia, o sus laderas esculpidas por líquidos fluyendo, pero tenía una gran imaginación.

El "agua" de Titán es metano líquido, CH4, más conocido en la Tierra como gas natural. El agua corriente de la Tierra, H2O, sería un sólido congelado en Titán donde la temperatura de la superficie es de 180ºC bajo cero. El metano, por otra parte, es un líquido fluido, de "tal naturaleza que no es propenso a congelarse".

Jonathan Lunine, profesor en la Universidad de Arizona, es miembro del equipo de ciencia de la misión Huygens. Él y sus colegas creen que la sonda Huygens aterrizó en el equivalente de Arizona en Titán, un área en su mayor parte seca con breves pero intensas temporadas húmedas.

Luz solar + gotas de lluvia = arco iris

"Los canales de ríos cerca de la sonda Huygens se ven vacíos ahora", dice Lunine, pero él opina que en este lugar han habido líquidos recientemente. Las pequeñas rocas esparcidas por el sitio de aterrizaje son convincentes: son lisas y redondas como las rocas de ríos en la Tierra, y "reposan en pequeñas depresiones excavadas, aparentemente, por fluidos en movimiento".

La fuente de toda esta humedad puede ser la lluvia. La atmósfera de Titán es "húmeda", lo que significa que es rica en metano. Nadie sabe la frecuencia en la que llueve, "pero cuando pasa", dice Lunine, "la cantidad de vapor en la atmósfera es muchas veces mayor a la que hay en la atmósfera terrestre, así que puede tener lluvias muy intensas".

Y tal vez arco iris, también. "Los ingredientes necesarios para un arco iris son luz solar y gotas de lluvia. Titán tiene ambos", indica el experto en óptica atmosférica Les Cowley.



En la Tierra, los arco iris se forman cuando la luz solar rebota dentro y fuera de las gotas transparentes de agua. Cada gota actúa como un prisma, dispersando la luz en el conocido espectro de colores. En Titán, el arco iris se formaría cuando la luz solar rebota dentro y fuera de las gotas de metano, las que, igual que las gotas de agua, son transparentes.

"Su belleza [requiere] que sean claras... "

"Un arco iris de metano sería mas grande que uno de agua", afirma Cowley, "con un radio primario de al menos 49º para el metano contra los 42,5º para el agua. Esto se debe a que el índice de refracción para el metano líquido (1,29) es diferente al del agua (1,33)". El orden de los colores, sin embargo, sería el mismo: azul en el interior y rojo en el exterior, con una leve coloración naranja causada por el cielo anaranjado de Titán.

Existe un problema: Los arco iris necesitan luz solar directa, pero los cielos de Titán son muy nublados. "Los arco iris visibles en Titán deben ser raros", dice Cowley. Por otra parte, los arco iris infrarrojos serían comunes.

El científico atmosférico Bob West del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA explica: "La atmósfera de Titán es principalmente libre en longitudes de onda infrarrojas. Esta es la razón por la cual la nave Cassini utiliza una cámara infrarroja para fotografiar a Titán". Los rayos infrarrojos del Sol tendrían pocos problemas para penetrar el oscuro aire y para producir arco iris. La mejor forma para verlos: lentes infrarrojos de "visión nocturna".

Toda esta charla sobre lluvia, arco iris y fango hace sonar mucho al metano líquido como agua ordinaria. No lo es. Considere lo siguiente:

La densidad del metano líquido es apenas la mitad de la del agua. Esto es importante. Un constructor de barcos en Titán necesitaría tomarlo en cuenta. Los barcos flotan cuando son menos densos que el líquido bajo ellos. Un barco de Titán necesitaría ser muy liviano para flotar en un océano de metano líquido. (No es tan descabellado como suena. Los exploradores futuros querrán visitar Titán y los barcos podrían ser una buena forma para moverse).

El metano líquido también tiene baja viscosidad (o "pegajosidad") y baja tensión superficial. Ver la tabla abajo. La tensión superficial es lo que le da al agua una aparente textura firme, y en la Tierra, permite a los insectos del agua caminar sobre los charcos. Un insecto de agua en Titán se hundiría rápidamente en una charca de débil metano. La buena noticia es que la baja gravedad de Titán, sólo un séptimo de la terrestre, le permitiría a la criatura subir de nuevo a la superficie.

De vuelta a los barcos: Las hélices dando vueltas en el metano necesitarían tener una gran superficie para "empujar" lo suficiente del delgado fluido y lograr propulsión. También necesitarían estar hechas de materiales especiales resistentes a fracturas en temperaturas criogénicas.

¡Y cuidado con esas olas! Los científicos europeos John Zarnecki y Nadeem Ghafoor han calculado que las olas de metano en Titán podrían ser unas siete veces más altas que las típicas olas terrestres (principalmente debido a la baja gravedad de Titán) y tres veces más lentas, "dándole a los practicantes de tabla una experiencia insólita", dice Ghafoor.

Por último pero no por eso menos importante, el metano líquido es inflamable. Titán no se prende en fuego porque su atmósfera contiene muy poco oxígeno —un ingrediente clave para la combustión. Si los exploradores visitan Titán un día tendrán que ser muy cuidadosos con sus tanques de oxígeno y resistir el impulso de apagar el fuego con "agua".

Arco iris infrarrojos, olas gigantescas, océanos que hacen señas a los marineros. Huygens no vio ninguna de estas cosas antes de aterrizar en el fango. ¿Realmente existen?

"...no hay razón para pensar que los otros planetas no puedan tenerlas."



Enlace original: NASA.

3 comentarios:

  1. Excelente artículo! Nunca hubiese pensado en la posibilidad de arco iris en Titán!
    Un saludo,
    Fran

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  2. Fantástico artículo !! Nos ayuda a disfrutar y buscar mas de lo bueno en la ciencia... La imaginación, es mas importante que el conocimiento (A.Einstein) y lo confirmó Huygens en los años 1600 !!

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  3. Con un poco de suerte, en unos años podremos ver uno fotografiado desde alguna sonda espacial.

    En mis cursos suelo decir que no podemos descubrir aquello en lo que no creemos. Porque en astrofísica, aunque localices un cuerpo de especial interés, si no crees en su existencia te pasará desapercibido. Esto ocurrió por ejemplo con los exoplanetas. Los científicos los descubrieron antes de 1995 (fecha oficial del primer descubrimiento), pero pensaron que los datos que obtenían eran errores en las medidas porque no se creían capaces de detectar estos cuerpos. Con un arco iris ocurre lo mismo. Podríamos fotografiarlo y pensar que es un efecto óptico erróneo.

    Un saludo!

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