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Los últimos y sorprendentes descubrimientos realizados por la sonda New Horizons en  Plutón, Caronte y el Cinturón de Kuiper

Creada19-04-2020
Modificada19-04-2020
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Septiembre10

Reseña del Documental Extraños Secretos de Plutón de la serie Desmontando el Cosmos

Los Extraños Secretos de Plutón

Documental de la serie Desmontando el Cosmos (T3, E9, 2018), donde se intenta comprender los sorprendentes descubrimientos realizados por la sonda New Horizons en Plutón.

Plutón. Fotografía del HubblePlutón está tan lejos, 5.800 Gm, que ningún telescopio desde la Tierra o su órbita ha podido sacar nunca una imagen que no fuera más que una pequeña y desvaída mancha.

Apenas recibe luz ni calor del Sol (Tierra: 1365 w/m². Plutón: 0'9 w/m²), sería un planeta tan frío que también estaría muerto, una bola de hielo y rocas sin ninguna actividad geológica y en la que ocasionalmente caería algún que otro meteorito.

Plutón. Fotografía del New Horizons.La Sonda Espacial New Horizons, tras 9 años de viaje, nos reveló un mundo mucho más complejo de lo que imaginábamos.

Y activo.

En muchos lugares de su superficie se forma escarcha, hay manchas rojizas, grietas y montañas.

Hay Atmósfera. Y glaciares.

Y un gigantesco lago con forma de corazón.

Todo Corazón

La mitad izquierda del lago ha sido llamada Sputnik Planitia, y es sorprendentemente lisa.

Se supone que Plutón, sin atmósfera, debería conservar, tal como hace la Luna, los cráteres de impactos de los asteroides. Pero no es así.

Plutón: Células de ConvecciónSi observamos la superficie del lago descubrimos unas extrañas celdas, similares a los panales de abejas pero de formas curvadas e irregulares.

Tras varios días estudiándolos, el planetólogo Orkan Umurhan fue a comer a un restaurante japonés y cuando le pusieron un plato de sopa de miso observó en la superficie los mismos patrones.

Una vez de regreso al laboratorio, preparó una sopa de miso y comprobó cómo se formaban esas celdas. El calor en el fondo del recipiente calentaba y dilataba el líquido que tendía a ascender mientras la superficie, más fría, se hundía. Por dentro de la sopa se producían corrientes calientes ascendentes y otras frías descendentes. En la superficie, el líquido se desplazaba desde donde afloraba una corriente caliente hacia los bordes en los que se sumergía una corriente fría. El patrón que quedaba en la superficie era similar al de las manchas del lago de Plutón.

Eran células convectivas.

Pero para que se produzcan células convectivas hace falta bastante profundidad, no se podrían producir en un lago de unos pocos metros, tendría que tener cientos o miles de metros de profundidad.

Los científicos han propuesto que el lago debió formarse en el cráter de un meteorito. Por su tamaño de más de 1.000 Km debió ser un asteroide de unos 100 Km que dejó un cráter bastante profundo por el centro, unos 10 Km, y algo menos por los bordes.

Con el tiempo, la escarcha de Nitrógeno que se deposita de vez en cuando en la superficie, se fue acumulando en el cráter hasta llenarlo por completo.

Debió ocurrir hace 4.000 Millones de años.

Con su Lenta Fluidez

En los bordes del lago no hay tanta profundidad, no hay células convectivas, sin embargo la superficie también es lisa, lo que indica que la actividad que se produce allí debe tener otro origen.

Umurhan cree que los accidentes geográficos en el paisaje de Plutón, sencillamente, se borran.

La mayor parte de la superficie de Plutón está compuesta de Nitrógeno helado, a -240º.

A esa temperatura el Nitrógeno se congela, pero no cristaliza como el hielo, sino que se mantiene en una estructura amorfa.

Y fluye. Muy lentamente, pero fluye.

A quien le sorprenda que un sólido pueda fluir, le recomiendo leer el Experimento de la gota de brea, en el que una sustancia aparentemente sólida puesta en un recipiente hace 90 años se ha ido deformando y formando una gota que parece a punto de caer. Hasta ahora ha dejado caer 9 gotas, una cada 8 años, menos las dos últimas, que han tardado 12 y 14 años.

Si un asteroide se estrellara contra la superficie de Nitrógeno sólido de Plutón, formaría un cráter gigantesco. Pero después las paredes empezarían a fluir hacia el centro, hasta rellenar el cráter. Incluso los accidentes geográficos externos formados por rocas de Nitrógeno fluirían y se alisarían dejando en poco tiempo una superficie completamente lisa.

Por desgracia, Umurhan no indica cuánto tiempo, pero al mostrar una simulación informática se ve una escala de tiempo que llega hasta unos 5.000 años plutonianos, algo más de un millón de años terrestres.

El Volcán Helado de Plutón

En la zona sur de Plutón se encuentra una montaña de unos 4 Km de altura y 150 Km de base. No parece muy grande, pero en proporción al tamaño del planeta sería mucho más alta que la mayor montaña de la Tierra.

Y en la cima hay un cráter.

Es un volcán, pero ¿qué clase de volcán?

La superficie de Plutón es de Nitrógeno Sólido, pero también hay Agua. El agua se congela a 0º, y al hacerlo las moléculas se orientan formando cristales regulares (por eso el agua es una de las pocas sustancias que al congelarse aumentan de volumen).

Pero una vez congelada, cristalizada, el agua no puede fluir. Y a -240º es casi tan dura como el acero. Y si no existe la posibilidad de que la temperatura ascienda hasta el punto de fusión ¿qué podría hacer que formara volcanes?

El planetólogo Will Grundy cree que es el Anticongelante.

Aparte de Nitrógeno y Agua, en Plutón también existen otros muchos compuestos químicos, entre ellos el Amoníaco y el Alcohol.

Si el Agua líquida se mezclara con Amoníaco y Alcohol seguiría siendo líquida muy por debajo de los cero grados. Para demostrarlo, Grundy ha sometido una mezcla a temperaturas cada vez más bajas. A -50º, el agua aún permanece líquida. A -70º empieza a espesarse, volviéndose más viscoso, pero sin congelarse.

Con una consistencia similar a la lava de los volcanes, esta sustancia sería críolava, abundante y que ocasionalmente manaría a la superficie produciendo volcanes. Críovolcanes, con erupciones frías muy lentas, que durarían siglos.

Pero la críolava, por sí sola, no tendría fuerza suficiente para formar un volcán de Kms de alto. ¿Cuál es el ingrediente que falta?

Lava Efervescente

En la Tierra, en el Manto Terrestre, se encuentran muchos elementos minerales, principalmente silicio formando numerosos compuestos y tipos de rocas.

También hay gases que, a esas profundidades están sometidos a una presión gigantesca, reduciendo enormemente su volumen.

Cuando se abre una grieta hasta la superficie, el magma empieza a fluir hacia arriba, y lo hace muy despacio. Es magma muy viscoso y apenas se desplaza a unos pocos metros por minuto.

Pero conforme asciende, al estar más cerca de la superficie, la presión disminuye y los gases se expanden. Literalmente, se forman burbujas que ascienden y empujan en todas direcciones pero que sólo pueden escapar en una dirección: Hacia arriba.

El flujo de lava se acelera, hasta más de 100 m/s, produciendo erupciones muy violentas, capaces de lanzar chorros de lava a cientos de metros de altura y construir volcanes de varios Kilómetros.

Los científicos pensaban que, por su escaso tamaño, Plutón debería haber perdido todo el calor remanente de su formación, en los orígenes del Sistema Solar, y por tanto debería estar completamente congelado, desde la corteza de Nitrógeno y Agua congelados hasta el interior rocoso.

Pero ahora creen que bajo la corteza congelada existe un océano líquido de varios cientos de Km de grosor. Y bajo él encontraríamos el lecho rocoso y el núcleo metálico.

Algo debe estar generando calor para mantener ese océano fundido, y se piensa que podrían ser elementos radiactivos que se integraron en el planeta en su origen.

Aunque no se extienden en la explicación, insisto: Uno de cada billón de átomos es radiactivo, y como suelen ser elementos pesados aproximadamente hay 10 billonésimas de material radiactivo en todos los planetas. Y al formarse los planetas, la mayoría de esos elementos se irán al núcleo, formando una esfera radiactiva, un georeactor atómico.

Un volumen de una billonésima, 10-12, corresponde a un tamaño de una diezmilésima, 10-4, por lo que el diámetro de los georeactores planetarios será, más o menos, la diezmilésima parte del diámetro del planeta.

En la Tierra serían 1200 m. En Plutón 240 m.

Podéis ver más en Clasificación de los Planetas

El calor mantiene el océano líquido y genera volcanes submarinos, similares a los terrestres, de los que manan minerales, todo tipo de compuestos y gases, que a esa profundidad permanecen en estado líquido.

Hay corrientes de convección que llevan el agua más caliente a la superficie, bajo el casco de hielo, mientras corrientes de agua más fría descienden.

En ocasiones se produce una grieta en la corteza y conforme el agua va ascendiendo los gases que lleva en disolución se van expandiendo y provocando una erupción muy violenta.

Violenta para sus estándares. En realidad, una erupción volcánica que en la Tierra duraría varias horas, en Plutón duraría meses, quizás años.

Frío, más que Frío

Los científicos calcularon que, a 5.800 Gm del Sol, Plutón recibiría muy poco calor y sería muy frío. Cuando la sonda New Horizons pasó por su lado, midió su temperatura y se comprobó que, en realidad, era bastante más frío de lo que debería. Como si por alguna razón se enfriara más que el calor que recibe del Sol.

Además, antes se pensaba que al ser tan pequeño era muy improbable que Plutón tuviera atmósfera, pero cuando la New Horizons la superó y se colocó tras el planeta eclipsando el Sol, pudo sacar una fotografía del lado nocturno en el que se puede apreciar una rica atmósfera.

Y en ella se apreciaba una fuerte calima, gran cantidad de partículas de polvo en suspensión.

¿De dónde salen esas partículas de polvo?

La Planetóloga Sarah Horst cree que la respuesta a ambas preguntas es la misma: su atmósfera.

La atmósfera de Plutón está formada fundamentalmente por Metano, Nitrógeno y Monóxido de Carbono.

A pesar de su lejanía, la luz del Sol y el Viento Solar golpean la atmósfera y hacen reaccionar sus moléculas. Con ellas se forman partículas de  Tolina, compuestos de Nitrógeno de color rojizo que quedan flotando en la atmósfera. Eventualmente se depositarán en la superficie, dando ese intenso color rojo a grandes extensiones de Plutón.

Mientras las tolinas están en la atmósfera, tienen dos efectos: Absorben gran cantidad de la luz del Sol, y emiten radiaciones de calor en todas direcciones. Como el calor emitido hacia abajo es absorbido por otras tolinas y vuelto a reflejar en todas direcciones, la mayor parte de la radiación acaba siendo reflejada hacia el espacio, y es poco el calor que alcanza la superficie.

La Mancha Roja de Caronte

A 20.000 Km de Plutón, se encuentra su luna Caronte. Al ser mucho más pequeña, no tiene ninguna atmósfera, no hay posibilidad de que en su superficie se puedan formar tolinas, pero las hay.

Muy cerca del Polo Norte de Caronte hay una extensa mancha roja formada por tolinas.

Pero sin atmósfera ¿cómo se ha podido formar?

Sara Hosrt cree que el Viento Solar, al llegar a Plutón, puede arrancar partículas de la atmósfera y, cuando Caronte, en su órbita, pasa por detrás, puede recoger las partículas que el viento solar ha arrancado de Plutón.

Así, durante millones de años parte de la atmósfera de Plutón ha acabado depositándose en Caronte. Las moléculas caídas en el Ecuador han sido también arrastradas por el Viento Solar, pero las que han quedado en el Polo se han convertido en escarcha y con el tiempo la radiación solar la ha convertido en tolinas.

No estoy muy convencido de que esta explicación sea correcta. Teniendo en cuenta que la órbita de Caronte alrededor de Plutón es muy vertical, sólo se alinearía con Plutón y con el Sol, cada 124 años.  Eso sí, a los 124 años se producirían varias alineaciones sucesivas, pero después de 10 o 15, unos 3 meses, ya no habría más alineaciones hasta 124 años más tarde.

En cambio, el hecho de que sólo se vea una mancha cerca del Polo, ¿no podría sugerir que existe alguna fuerza magnética? Yo creo que sí es posible que haya algún tipo de interacción magnética entre Plutón y Caronte, un puente magnético que una los polos de ambos que transfiera tolinas de Plutón a Caronte, o materia prima, Metano y Nitrógeno, que una vez depositada cerca del Polo Norte de Caronte acabe, bajo los efectos de la radiación solar, convirtiéndose en tolinas.

Los Ríos de Plutón

En las fotografías realizadas por la New Horizons aparecen numerosos canales y líneas parecidas a ríos con sus afluentes.

Desde luego, es imposible que se trate de agua. A la temperatura que se encuentra en Plutón el único compuesto que podría estar en estado líquido podría ser el Metano. Pero hay un problema.

El Metano puede estar en estado líquido a la temperatura de Plutón, siempre que esté sometido a una presión muy alta, mucho más de lo que se da bajo la tenue atmósfera de Plutón.

Will Grundy lo ha comprobado encerrando en una cámara una cierta cantidad de Metano y enfriándola a la temperatura de Plutón. El Metano se ha vuelto líquido... a la presión atmosférica de la Tierra. Pero cuando se reduce la presión atmosférica para igualar la de la superficie de Plutón, el Metano se convierte en vapor.

¿Existe algún otro elemento que sea abundante en Plutón y que pueda producir ríos?

O, el mismo metano ¿podría en algunas circunstancias llegar a permanecer líquido el tiempo suficiente para producirlos?

El Superverano de Plutón

A 5.800 Gm del Sol, Plutón tarda 248 años en completar su órbita. Además es una órbita muy excéntrica. En su perihelio se acerca a 4.400 Gm y en su afelio se aleja a 7.300 Gm.

El eje de rotación de Plutón está inclinado 122º de la Eclíptica, el plano en el que orbitan los planetas.

Eso sería como si situáramos el planeta en un reloj redondo y en vez de que el Polo Norte apuntara a las 12, que apuntara a las 4.

Los círculos polares estarían a 32º del ecuador, 58º de los polos.

Eso significa que en mitad del verano desde el Polo Norte hasta el ecuador sería un día permanente. Y el hemisferio Sur estaría sumido en una noche eterna.

Unos 30 años más tarde, al terminar el Verano, el día permanente sólo llegaría hasta 32º al Norte del Ecuador. Desde ahí hasta 32º al Sur del Ecuador habría días y noches, de 6'3 días terrestres de duración. Y desde el paralelo 32º Sur hasta el Polo Sur sería noche perpetua.

Sería un verano largo, larguísimo, de más de cien años de duración. Durante un siglo de sol constante en el polo Norte y oscuridad en el Sur, seguido de un invierno similar, con un siglo de oscuridad en el Norte y Sol eterno en el polo Sur.

Esto ocurre cada 248 años, pero a veces el verano coincide con el perihelio de la órbita de Plutón, estando mucho más cerca del Sol y recibiendo más radiación. Es posible que cuando el verano coincide con el Perihelio, cosa que ocurre cada 3 Millones de años, el calor sea suficiente para evaporar gran cantidad de Nitrógeno.

Más Nitrógeno en la Atmósfera significará mayor presión atmosférica. ¿Podría ser suficiente para que el Metano derretido permanezca en estado líquido el tiempo suficiente para formar arroyos, torrentes y ríos?

Más allá de Plutón

La New Horizons sobrepasó a Plutón a 14 Km/s y continuó su viaje a través del Cinturón de Kuiper.

En su camino podría pasar cerca de otros objetos, asteroides, cometas e incluso planetas enanos ya conocidos que se encontraran en su camino.

Tras un intenso estudio de las posibilidades, la planetóloga Anne Verbiscer propuso que su próximo encuentro fuera con un asteroide que se encontraba casi en su camino.

La nave se desvió ligeramente para pasar cerca del asteroide, pero en éste también había que confirmar su trayectoria y verificar su posición y velocidad exacta. Al ser muy difícil, por su pequeñez, captar su imagen en telescopio, se decidió comprobar el momento en que pasaría por delante de una estrella del firmamento. Esto ocurriría en cuatro meses, pero ese eclipse no sería visible desde Norteamérica, sino sólo desde una estrecha franja de África, desde Senegal hasta Nigeria.

Verbiscer viajó a Senegal con un equipo de astrónomos, esperando que no hubiera nubes que obstaculizaran la visión.

El paso del asteroide por delante de la lejana estrella duró menos de un segundo, pero fue suficiente para confirmar su trayectoria y velocidad, y dar instrucciones a la sonda New Horizons para que el acercamiento y las maniobras para la toma de fotografías fueran perfectas.

Asteroide Arrokoth. Fotografía de la New Horizons.El 1 de Enero de 2019 se produjo el acercamiento con el asteroide 2014 MU69, y las fotografías mostraron que no se trataba de un cuerpo, sino de dos que habían entrado en contacto y habían quedado unidos por su propia fuerza gravitatoria.

Posteriormente este extraño asteroide ha sido rebautizado provisionalmente como Última Thule y definitivamente como Arrokoth.

La New Horizons sigue su camino a 14 Km/s a través del Cinturón de Kuiper. Y aún dispone de combustible para realizar algunas maniobras.

¿Habrá sido ésta su última misión? ¿O aún le quedan más misterios por descubrir?

Ver Ficha de Extraños Secretos de Plutón de la serie Desmontando el Cosmos

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