El universo gaseoso - La atmósfera de los satélites de Saturno
El universo gaseoso - La atmósfera de los satélites de Saturno
@2016 - Manuel Jiménez del Barco
@2016 - Manuel Jiménez del Barco
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Dentro de todos los satélites de Saturno, existen dos de ellos con atmósferas relevantes que vamos a describir, son Titán y Encelado.
Titán es el mayor de los satélites de Saturno y el segundo mayor del Sistema Solar. Es observado desde la Tierra desde la primera época de la observación telescópica, su descubrimiento se le atribuye a Christian Huygens, pero curiosamente el primer astrónomo que sugirió que este cuerpo podría tener atmósfera fue el español José Comas y Solá, concretamente en 1905. Al telescopio, José Comas observó un oscurecimiento del limbo del objeto, que le llevó a pensar que poseía una atmósfera que producía este efecto. La hipótesis del astrónomo español no fue confirmada hasta 1944, por un espectro tomado por Gerard Kuiper. Orbita a 1.200.000 Km. De Saturno.
El satélite Titán
La atmósfera de Titán es la más densa de todos los satélites del Sistema Solar, y es incluso más densa que la terrestre. La presión en superficie es de 160 KPa. Además, es la única del Sistema Solar, junto con la terrestre que tiene como elemento principal de nitrógeno. Su composición es un 94% de nitrógeno, un 5% de metano y gran multitud de hidrocarburos en mucho menor proporción como el etano, diacetileno, cianoacetileno, acetileno y propano, aparte de dióxido de carbono, monóxido de carbono, cloruro de hidrógeno y helio. Esta lista de hidrocarburos se forma en la capa exterior atmosférica por reacción del metano con la luz ultravioleta solar. Dicha capa es también la que le da el color anaranjado característico de esta luna.
Lo más característico de la dinámica atmosférica de Titán es sin duda el ciclo del metano. Este compuesto juega un papel similar que el agua en la Tierra. Dada la presión atmosférica y las oscilaciones térmicas el metano se presenta en los tres estados de la materia, hay presentes nubes de metano que cuando se enfría se licúa formándose lluvia de metano, que se precipita y llega al nivel superficial, formando correntías, ríos, lagos y océanos de metano líquido, finalmente en épocas de bajas temperaturas o en los casquetes polares, el metano se congela, del mismo modo que el hielo en la Tierra. Imágenes de la Cassini demuestran la existencia de tormentas de metano en Titán, observándose como condensa y precipita en ríos, que salen de color negro según sus cámaras. Los más adelantados han bautizado ya incluso al supuesto gran océano de metano de Titán, llamándolo Mar de Kraken.
Mar de Ligeia, uno de los mares de metano en Titán
La observación repetida de la dinámica atmosférica por la sonda Cassini y el telescopio Keck, han descubierto ciclos anuales, de aproximadamente 29 años y medio terrestres y estacionales, con temporadas húmedas y secas, según el nivel de precipitaciones de metano.
La composición atmosférica de Titán, sobre todo la presencia de su elemento principal, el nitrógeno todavía sigue un misterio, los científicos no se ponen de acuerdo sobre su procedencia. En cuanto a su evolución depende en gran medida de su origen, por lo que también sería complicado saber esta cuestión. Una de las hipótesis sobre el tema es que Titán no tuvo atmósfera desde su formación, el nitrógeno y el metano estaban congelados en su superficie. Un cambio brusco en las condiciones, como por ejemplo un aumento de actividad solar o mucho más probable, un impacto cometario de gran magnitud, elevó la temperatura lo suficiente para evaporar una costra de hielo superficial y provocar la atmósfera actual. Lo que si se ha comprobado es que la proporción de metano gaseoso fue mayor en su origen, y que el ciclo del metano no es del todo reversible, por lo que todo el metano licuado o congelado no se vuelve a evaporar, por lo que, con el tiempo, la proporción de metano atmosférico va disminuyendo, y con el tiempo se eliminará, convirtiéndose en una atmósfera transparente formada únicamente por nitrógeno.
El otro satélite de Saturno con una atmósfera digna de mención es Encelado. Gira mucho más internamente que Titán, concretamente a 238.000 Km del centro de Saturno (180.000 Km. desde la cima de sus nubes), fue descubierto por William Herschel. Si importancia por la comunidad científica se acrecentó cuando se comprobó la relación estrecha entre las pequeñas lunas de Saturno y su sistema de anillos. La órbita de Encelado coincide con la mayor densidad del anillo E de Saturno. Su alto albedo hizo sospechar que su superficie estaba compuesta por hielo, hecho que se comprobó con la llegada de las primeras sondas a Saturno. Se descubrió también que poseía una atmósfera formada por un 91% de vapor de agua, un 4% de nitrógeno, 3.2% de dióxido de carbono y un 1.7% de metano. Otro dato enigmático era su alto albedo, lo que suponía que la corteza helada debería ser reciente geológicamente hablando, lo que hizo sospechar la presencia de actividad geológica. En principio se pensó que esta actividad se debía a su resonancia orbital 2:1 con el satélite Dione, pero no era suficiente este hecho para explicar una actividad como la que presenta Encelado.
Supuesta estructura interna de Encelado
La llegada de la sonda Cassini encajó gran parte de las piezas de este puzle que es Encelado. Lo primero fue descubrir otro movimiento importante de Encelado, que como casi todas las lunas de Saturno tiene rotación sincrónica, pero Encelado muestra un fuerte movimiento de libración. A la vez se descubrió emisiones geiser principalmente desde el polo sur. Las piezas encajan suponiendo que debajo de la capa de hielo Encelado puede tener un océano de agua líquida a relativa poca profundidad (entre 30 y 40 Km.), mayormente sobre el hemisferio sur. La diferencia entre la densidad del hemisferio norte (menos denso) y el sur (más denso por el océano interior) crea el movimiento de libración y fomenta la actividad criovolcánica. Esta presión termina por liberarse por las capas más delgadas de la corteza del hemisferio sur en las zonas llamadas “rayas de tigre” surgiendo geiseres que expulsan vapor de agua que se sublima al instante alimentando continuamente de hielo su órbita, generando el anillo E de Saturno.
Lo que queda por determinar el porqué de la diferencia de composición interna entre los hemisferios de Encelado que provoca en última medida el criovulcanismo de esta peculiar luna.
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