El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

El Sistema Solar - Titán (III)

En la primera parte de este artículo sobre la luna de Saturno Titán hablamos sobre nuestro conocimiento sobre ella antes de que llegase la sonda Cassini-Huygens, y en la segunda parte lo hicimos sobre los descubrimientos de Cassini en sus pasadas cerca de Titán. Hoy seguiremos nuestra titánica exploración descendiendo bajo la atmósfera “puré de verduras” de la luna para posarnos sobre su superficie.

Cassini-Huygens en montaje
Cassini-Huygens antes de salir de casa (NASA).

Cassini llevó consigo una segunda sonda más pequeña, Huygens, de unos 300 kg. Dado que la sonda madre se acercaría varias veces a Titán, en una de esas pasadas soltaría a Huygens, que descendería en la atmósfera titaniana y se posaría en la superficie. La pequeña sonda estaba preparada para funcionar tanto en suelo sólido como en líquido, ya que no estaba claro dónde se la haría descender: recuerda que la planificación era antes de que Cassini llegase a Titán, ¡de modo que no sabíamos qué habría en superficie!

La pequeña Huygens estaba protegida por una cubierta que se desprendería en la atmósfera una vez hubiera frenado lo suficiente, para desplegar entonces un paracaídas. Dada la enorme densidad atmosférica y pequeña gravedad del satélite, ésta sería una manera muy segura de posarse sin problemas en la superficie.

Huygens, sonda
Huygens, escondida bajo su cubierta protectora (ESA).

Una vez Cassini hubo obtenido los primeros mapas de la superficie de Titán, se decidió que Huygens se posaría en Xanadú. El día de Navidad de 2004 la pequeña sonda se desprendió de su “mula de carga” y cayó sobre la luna en enero de 2005. Nunca un objeto construido por el ser humano se había posado en un cuerpo tan lejano.

El plan no funcionó perfectamente. Por un lado nos dimos cuenta, cuando las sondas ya viajaban hacia Saturno, que habría que modificar las fechas de separación –originalmente estaba planeado para noviembre, no diciembre– para que Cassini pudiera enviar correctamente los datos recibidos de Huygens, actuando de repetidor hasta la Tierra.

Esquema del descenso de Huygens
Esquema de los pasos en el descenso de Huygens (NASA).

Por otro lado, de los dos canales de información a través de los que Huygens envió datos a Cassini –telemetría, temperatura, velocidad del viento y, por encima de todo para nosotros los aficionados, fotografías–, uno de los dos no funcionó correctamente por un fallo de programación, de modo que sólo recibimos la mitad de los datos de la sonda hija: de las setecientas fotos enviadas a Cassini, por ejemplo, la sonda mayor sólo nos envió trescientas cincuenta.

Huygens entró en la atmósfera de Titán el 14 de enero de 2005 y su descenso duró unas dos horas y media. A lo largo de ese descenso fue enviando fotos de lo que veía mirando hacia abajo a diferentes altitudes. Efectivamente, en las primeras –cuando se encuentra a más de cien kilómetros del suelo– no se ve nada de nada más que el “puré de guisantes”, pero cuando la sonda descendió por debajo de veinte kilómetros se nos revelaron colinas, cursos fluviales, llanuras… un mundo nuevo, no ya vislumbrado con infrarrojos, sino a la tenue luz del Sol.

Imágenes durante el descenso de Huygens
Imágenes a 150, 15, 2 y 0,4 km del suelo tomadas durante el descenso de Huygens (NASA). Versión a 11370x14266 px (ojo, que es un monstruo).

No digo lo de “tenue” por decir: de igual modo que mirando desde arriba es imposible ver el suelo de Titán, mirando desde la superficie hacia arriba es imposible ver nada. Cuando Huygens se sumergió unas cuantas decenas de kilómetros bajo la atmósfera de Titán, perdió de vista el Sol. Desde el suelo de esta luna no se ve el astro rey, ni Saturno, ni las estrellas, ni nada de nada. Sólo el 10% de la luz alcanza la superficie, y está tan difusa que viene más o menos de todo el cielo.

Finalmente, Huygens alcanzó el suelo. Cayó en terreno sólido, pero los sensores de temperatura del interior de la propia sonda marcaron un descenso rápido de temperatura, lo que indicó que el terreno estaba muy probablemente algo húmedo –no con agua, sino con etano o metano, claro–, pero no mojado porque el impacto de la sonda creó una breve nube de polvo. Por fin, la sonda nos envió una fotografía del suelo de Titán.

No es una imagen de gran calidad ni mucho menos. Pero, mientras la miras, piensa lo siguiente: es la foto de una llanura rocosa a mil cuatrocientos millones de kilómetros de la Tierra. La onda electromagnética que nos envió esa imagen desde Huygens tardó una hora y media en llegar a nuestro planeta a la velocidad de la luz. Esa llanura se encuentra a una temperatura de unos ciento ochenta grados bajo cero, sometida a una presión atmosférica descomunal y mojada con metano.

Bien, ahora ya estás listo para verla.

Superficie de Titán, por Huygens
La superficie de Titán, fotografiada por Huygens (NASA).

Es posible extraer bastante información de la imagen, combinada con las medidas de los instrumentos de Huygens. Las rocas que parecen cantos rodados pueden no ser rocas de verdad, sino pedazos de hielo de H2O, pero sean lo que sean, su forma redondeada indica con gran probabilidad la acción de la erosión como sucede en la Tierra por parte del agua, aunque en este caso por los hidrocarburos que toman su lugar en Titán. Si esto fuera la foto del lecho de un lago seco en la Tierra, encajaría a la perfección.

La tierra oscura también es interesante. Como dije antes, el objetivo de Huygens era Xanadú, una de las regiones abruptas y de color claro, pero finalmente cayó en la frontera entre ella y la zona oscura al oeste de Xanadú, con lo que estamos viendo una región de transición entre ambos tipos de terreno: tal vez la costa de un antiguo mar.

Posición de Huygens
Posición de Huygens, tomada por Cassini (NASA).

Con todos los datos obtenidos por la sonda durante el impacto, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha creado una animación que puede darte una idea de cómo sucedió todo. La sonda encontró la superficie dura, pero justo bajo ella el terreno parece haber sido blando, como una capa de nieve con una costra de hielo encima, con lo que hizo un agujero de unos 12 cm al golpear el suelo:

La tierra oscura, que parece ser arena más o menos gruesa, puede ser un ejemplo de lo que cubre las zonas más oscuras y lisas de Titán, como Shangri-la. Es un terreno que parece haber estado cubierto por líquido en algún momento, lo cual confirma nuestras sospechas de que muchas regiones oscuras pueden ser el lecho de mares y lagos secos.

Desgraciadamente, Huygens no pretendía funcionar durante más tiempo, sino medir las condiciones atmosféricas, las características del suelo y ya está. No disponía de métodos de locomoción ni nada parecido, sino que quería básicamente enseñarnos el terreno para preparar misiones posteriores – de las que, no tengas duda, hablaremos luego.

Huygens, visión artística
Visión artística de Huygens sobre la superficie de Titán (ESA). Versión a 2000x1500 px.

Si esto no fuera Titán, sino la Luna, te diría que la pequeña sonda aún sigue allí, imperturbable, muda… pero la verdad es qe no lo sabemos. Cassini no dispone de instrumentos capaces de detectar algo tan pequeño, mucho menos bajo el puré de guisantes, y quién sabe qué ha pasado desde 2005: lluvia, nieve, viento e inundaciones pueden haberse llevado por delante a este pequeño robot.

Sin embargo, aunque Huygens fuese una misión muy corta y con objetivos limitados, y aunque Cassini tenga otros intereses además de Titán, de manera regular la sonda ha seguido pasando junto a la luna y obteniendo más información. Por ejemplo, cada vez que Cassini pasa cerca de Titán, comprueba si algo ha cambiado en la superficie en regiones de las que ya tenemos imágenes –de infrarrojos y radar, no luz, por supuesto–. Así podemos saber dónde ha cambiado el clima, verificar la velocidad de rotación del satélite, etc.

Y aquí viene lo curioso: Cassini ha comprobado que el período de rotación de Titán sobre su eje no es exactamente igual que la traslación alrededor de Saturno. A efectos prácticos apenas hay diferencia, pero hay una especie de “bamboleo” a lo largo de un año saturniano. Según Saturno –y Titán con él– viaja alrededor del Sol, Titán se adelanta un poquitín (menos de medio grado) en su rotación frente al giro alrededor de Saturno. Es una cantidad minúscula, y pensamos que la razón es el efecto de los vientos estacionales sobre la superficie, ya que a lo largo de un año saturniano las zonas calientes y frías de la superficie cambian.

¿Por qué es esto curioso? Porque el viento sobre la superficie de un objeto de la masa de Titán es absolutamente incapaz de afectar su rotación en una medida apreciable. La explicación más probable es que esos vientos no modifican la rotación del satélite entero, sino de su corteza. Es decir, de estar la superficie flotando sobre una masa más o menos fluida, ambos –interior y superficie– podrían deslizarse uno sobre otro con facilidad, y esto permitiría el pequeño bamboleo en la rotación de Titán.

Titán orbitando Saturno
Titán junto a Saturno, por Cassini (NASA).

Pero esto significa, de ser cierto, que hay líquido dentro de Titán. Esto lo sospechábamos ya porque la superficie sólida refleja bastante mal las ondas de radio de más baja frecuencia, y sin embargo las sondas han recibido ecos de radio de baja frecuencia de ondas que han penetrado bajo la superficie: esto tendría sentido si esas ondas penetran en el suelo y luego rebotan en la frontera entre corteza y, por llamarlo de un modo similar al terrestre, manto. La combinación de ese eco y la aparente variación en la rotación de Titán hacen que sospechemos con bastante fuerza la presencia de una capa líquida bajo la superficie.

Pero claro, ¿una capa líquida hecha de qué? Por más que el interior sea geológicamente activo, algo de lo que ya he dicho que no estamos seguros, parece imposible pensar que puede haber lava de verdad, como en la Tierra: recuerda que los volcanes que pensamos que pueden existir no son volcanes como los nuestros o los de Ío, sino criovolcanes como los de Encélado. Dadas las moléculas encontradas en la atmósfera, algunas de las cuales son amoníaco y agua, la posibilidad considerada más probable es que se trata precisamente de agua líquida.

Ya, ya lo sé… la temperatura en Titán hace imposible que exista agua líquida. Pero, ¡ah! la mezcla de agua y amoníaco puede ser líquida a temperaturas bajísimas, de unos cien grados bajo cero. La temperatura en la superficie de Titán es bastante más baja, pero recordarás que una de nuestras hipótesis es que el interior está algo más caliente por la descomposición de isótopos radioactivos en el núcleo. Es perfectamente posible, pues, que haya una región entre núcleo y corteza que contenga una mezcla de agua y amoníaco líquidos.

Estructura interna de Titán
Posible estructura interna de Titán (modificado de Kelvinsong/ CC Attribution-Sharealike 3.0 License).

Se trata, por lo tanto, de un lugar más del Sistema Solar en el que podría existir agua líquida. Ya hemos visto varios, de los que el más prometedor era Europa; “prometedor” en el sentido que estás pensando – en las posibilidades de que exista vida. Titán tiene una desventaja respecto a aquella luna de Júpiter: que no estamos tan seguros como allí de que exista realmente un océano de agua subterránea, pero también tiene una enorme ventaja de la que hablaremos luego, al hacerlo de ese asunto.

Antes de hablar de posibilidades de vida y colonización, quiero hacerlo de futuras misiones, ya que tras leer todo este ladrillo sobre Titán imagino que estás tan emocionado como los científicos de NASA y ESA: todos queremos volver allí con misiones más largas, mejores aparatos y, utilizando todos los datos obtenidos por Pioneer, Voyager y Cassini-Huygens, una planificación detallada de dónde, cómo y cuándo queremos ir. La única manera que tenemos de determinar si existe allí vida o no, y de dónde y cómo convendría establecer bases si lo hacemos, es enviar nuevas misiones a Titán.

Antes de nada, las malas noticias: no hay ninguna misión ya aprobada para volver a Titán. Cuando decía lo de que todos queremos volver me refería a ti, a mí y a los científicos de las agencias espaciales, no a los políticos ni al público en general. De hecho me parece perfectamente razonable la postura de que hay otras cosas a las que destinar dinero que tienen un efecto más inmediato. Otra cosa es que esté de acuerdo, pero no voy a repetir aquí los argumentos que ya he expuesto en otros artículos de la serie: baste decir que me parece que deberíamos volver allí lo antes posible.

También es cierto que hay otros lugares del Sistema Solar que queremos visitar. Cuando hablamos de Europa lo hicimos de posibles misiones futuras, y tanto ESA como NASA consideran que una misión a Europa tiene prioridad frente a otra a Titán. Probablemente tienen razón, pero también parece claro que Titán está en una posición bastante alta entre sus prioridades –seguramente justo detrás de Europa–, de modo que tendremos que esperar unos años a que algo se ponga en marcha.

Ahora, las buenas noticias: sí hay planes de misiones, aunque no tengan aún presupuesto asignado, de modo que si se abre el grifo tenemos bastante claras las posibilidades que tenemos. Hay varios planes, y dado que algunos de ellos han sido retrasados, es incluso posible que misiones ligeramente diferentes se unan para viajar juntas –de un modo parecido a Huygens viajando en Cassini–, ahorrando así costes.

TSSM
Diseño de la sonda principal de la TSSM (NASA/ESA).

La misión más sólida de todas, que perdió su puesto frente a la próxima a Europa, es la llamada Titan Saturn System Mission (TSSM). Se trata de una misión conjunta de NASA y ESA, como la Cassini-Huygens, cuya ventana de lanzamiento está en el año 2020. Sus objetivos son Encélado y Titán, con énfasis en el segundo. Además de hacer varias pasadas a ambos y orbitar Titán durante mucho tiempo, TSSM haría lo que tú y yo queremos: soltar una sonda que descienda hacia la superficie de Titán.

Globo de la TSSM
Fase de globo aerostático de la TSSM (NASA/ESA).

Es posible que no sea una sola sonda la que descienda, sino dos. La misión original pretendía que descendiera una sola, que utilice un globo aerostático –recuerda que la densidad y gravedad hacen muy fácil este tipo de cosas– para viajar sobre la superficie de la luna y obtener así mapas mucho más exactos de su superficie de los que pueden obtenerse en órbita. Este globo probablemente circunnavegaría la luna al menos una vez. Pero hay más.

Otra misión en mi opinión mucho más inspiradora era Titan Mare Explorer (TiME), que ha sido cancelada pero podría unirse a TSSM para no tener que viajar a Titán por su cuenta sino unida a la sonda principal, que soltaría entonces tanto la sonda aerostática como ésta. Esta misión, como puedes imaginar por su nombre, pretende explorar uno de los mares de hidrocarburos de Titán, muy probablemente Ligeia Mare.

TiME
Imagen artística del Titan Mare Explorer (NASA).

TiME descendería en paracaídas, como lo hizo Huygens, pero con dos diferencias. Por una parte su objetivo sería caer sobre el mar, y naturalmente la sonda estará diseñada para ello y puede flotar sin problemas. Por otra parte estaría alimentada por fisión nuclear, de modo que podría funcionar unos meses a diferencia de los minutos que duró Huygens con su batería. Así, además de obtener medidas atmosféricas podría navegar por Ligeia Mare, tomar muestras del ag… quiero decir, del etano y metano, etc. Sería la primera misión humana en navegar en un océano extraterrestre.

Otro proyecto de misión interesante es AVIATR (Aerial Vehicle for In-situ and Airborne Titan Reconnaissance, Vehículo Aéreo para el Reconocimiento In-situ y Aéreo de Titán). Este plan aprovecha lo mismo que el globo de la TSSM, es decir, la combinación de alta densidad atmosférica y baja gravedad. En este caso, sin embargo, no se trata de hacer flotar un globo aerostático sino de enviar a Titán una pequeña avioneta. Al ser un aparato ligero y poder planear con cierta facilidad, podría recorrer grandes distancias sin emplear mucho combustible.

AVIATR
Visión artística de AVIATR en vuelo sobre Titán (NASA).

AVIATR descendería primero en el interior de una cápsula con paracaídas para luego soltarse de ella y emprender vuelo. Desde luego, nada impide que pueda combinarse esta misión con alguna de las otras que he descrito anteriormente. Al fin y al cabo los mayores costes son el envío hasta el subsistema saturniano y la repetición de señal desde la órbita del satélite, y no los cacharros que despleguemos sobre la superficie de Titán.

Como ves, hay un buen puñado de planes más o menos concretos. La razón de que estemos casi tan interesados en Titán como en Europa es exactamente la que he mencionado antes: la posibilidad, que no promesa, de vida. Europa es más prometedora que Titán por varias razones, pero como dije antes Titán tiene una ventaja clave –que no compensa las otras, pero está ahí–: los compuestos del carbono. Pero de las posibilidades de vida y colonización hablaremos en un breve apéndice a este artículo, la semana que viene. ¡Hasta entonces!

Astronomía, Ciencia, El Sistema Solar

22 comentarios

De: Unai
2014-03-20 18:54

Las cursivas no se leen!!

Será la primavera... :-D

De: Pedro
2014-03-20 19:05

¿Las cursivas? ¿Como "posibilidad" en el último párrafo? Yo las estoy viendo bien... qué raro. ¿Alguien más?

De: Javier Perez
2014-03-20 19:36

Siempre queda la posibilidad de la iniciativa privada. Algun multimillonario o empresas como la del genial Elon Musk: Space X, q tiene mucho adelantado y se ha empeñao en poner un hombre en Marte!

De: Cavaliery
2014-03-20 19:57

Gran articulo, para complementar: Linea de costa de Titan:

http://www.planetary.org/multimedia/space-images/saturn/Panorama-of-the-Shoreline-on-Titan.html

De: Alejandro
2014-03-20 20:25

Justo el otro día leí una noticia sobre Titán, aquí les dejo el enlace:

http://www.bbc.com/news/science-environment-26622586

Muchas gracias por los artículos.

De: Brigo
2014-03-21 01:02

Yo las leo. :)

Gran serie de artículos los de Titán :)

De: Roque
2014-03-21 07:03

¡Genial,como siempre Pedro! Leo bien las cursivas (Uso Firefox 28 sobre Ubuntu 13.10). Saludos.

De: Rod
2014-03-21 09:23

He llegado hasta este articulo por casualidad, una vez comenzado no pude parar hasta el final.

Muy interesante, felicitaciones!!

De: juanan
2014-03-21 11:15

"El día de Navidad de 2004 la pequeña sonda se desprendió de su “mula de carga” y fue realizando órbitas cada vez más pequeñas alrededor de la luna, hasta caer sobre ella en enero de 2005",

Eso es totalmente incorrecto. La huygens fue soltada en el apocentro de una órbita de casini con respecto a saturno, y luego las dos sondas paralelas fueron acercandose al pericentro de la órbita y huygens se cruzó en esa órbita y reentró, por tanto no fue ni media órbita saturniana y mucho menos órbita alrededor de titán. Eso de "fue realizando orbitas cada vez más pequeñas" es totalmente falso. Es imposible entrar en órbita alrededor de titán, si no la cassini ya lo habría hecho. La unica solución factible para eso sería la aerocaptura jamás realizada todavía. (aerofrenado a lo bruto)

De: Jaime
2014-03-21 12:39

Gracias por el artículo!!!! Menudo viaje me he pegado durante mi lectura.... ;-)

De: Hernán
2014-03-21 13:31

Un pequeño aporte si me permitis.

Decis que la sonda TiME estaría alimentada por fisión nuclear, no creo que vaya a llevar un reactor de fisión por lo que lo más probable es que lleve un RTG (generador de radioisótopos) el mismo principalmente obtiene la energía del decaimiento alpha de algún isotopo radiactivo (normalmente Pu238) pero no de reacciones de fisión. Es un detalle.

Muy bueno el artículo.

Hernán

De: Pedro
2014-03-21 13:43

Gracias, Juanan, corregido :)

De: William
2014-03-21 16:43

Gracias de nuevo Pedro, te saludo desde el pulgarcito de América ;)

De: Argus
2014-03-25 09:50

Yo tengo una pregunta: Si las señales de las sondas tardan hora y media en llegar, ¿cómo se "pilotan" desde la tierra? ¿O acaso tienen todo el recorrido absolutamente programado y van de memoria... con esa precisión?? Es que tanto una variante como la otra me parecen sencillamente inimaginables.

De: Marcelo
2014-03-27 17:31

Una vez más excelente Pedro. Tal vez, una vez terminadas las lunas de Saturno, podamos visitar al pequeño Chariklo (Asteroide entre Saturno y Urano) que se ha vuelto famoso en este último tiempo... Te dejo este enlace de la prensa chilena. http://www.lasegunda.com/Noticias/CienciaTecnologia/2014/03/924154/Por-primera-vez-descubren-anillos-alrededor-de-un-pequeno-asteroide

De: Luisantonios
2014-03-27 22:44

Hace un buen rato no visitaba el sitio, pero no por eso dejo de leer y de archivar y en ocasiones reenviar los boletines que son de una gran calidad por su contenido y presentación. Muchas gracias, este es uno de los temas que me apasionan, pero vi algo en youtube que me dejo perplejo, un video que argumenta que la teoría heliocéntrica no es cierta, aduce que en realidad la tierra no se mueve y cita a algunos científicos...!!! Estoy sorprendido, querrías hablar de esto alguna vez, siempre es bueno debatir, aunque no se si hago el ridículo escribiendo esto. Gracias y un abrazo fraternal desde Colombia.

De:
2014-06-09 21:38

no estan las ventajas y desventajas

De: Venger
2014-06-10 11:48

Hola Luisantonios. Yo no haría mucho caso a fuentes que argumentan cosas tan distintas a lo que está argumentado científicamente.

En esta web hay un apartado que se llama "Falacias" que es muy interesante:

http://eltamiz.com/category/falacias/

Aunque creo que no hay ninguna dedicada a eso, je je.

Otro para ti desde España

De: Venger
2014-06-10 11:52

Apuntarte otra cosa, Luisantonios: No, no haces el ridículo. Yo hace unos años planteé un debate aquí sobre si, dependiendo de cual era el sistema de referencia del que se trataba, la Tierra giraba o todo el universo y los planetas giraban alrededor de la Tierra en un movimiento super complicado.

Y se me respondió que estábamos seguros que la Tierra giraba porque estábamos sometidos a una fuerza centrífuga.

Así que se acabó el debate, porque este argumento es irrebatible completamente

De: David
2014-06-13 01:27

"Y se me respondió que estábamos seguros que la Tierra giraba porque estábamos sometidos a una fuerza centrífuga."

esta frase es una barbaridad.... te recomiendo repasar conceptos sobre inercia, fuerza centrípeta y "efecto centrífugo" Además para estar seguro de si la Tierra rota sobre sí misma, también podrías leer algo sobre el experimento del Sr. Foucault con el péndulo. Un saludo.

De: Roger
2014-06-13 10:34

David, no entiendo porque es una barbaridad. Segun tengo entendido la inercia dice "Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él." Por lo tanto, dado que nosotros damos vueltas alrededor del sol (lo que vendria a ser un movimiento circular) por lo tanto debe haber alguna fuerza que nos haga girar, y esa fuerza (al ser un movimiento circular es necesariamente centrípeta) se puede medir... De hecho la fuerza centrífuga es justamente esto, una fuerza fictícia que aparece cuando ponemos el sistema de referencia en un cuerpo que sufre una fuerza centípeta.

De: Venger
2014-06-13 14:24

David, Roger, muchas gracias por vuestras amables reflexiones. Como digo, hace tiempo planteé eso cuando en el tamiz había un apartado de comentarios generales, pero ya no lo hay y no sé qué pasó con aquello, pero fue una discusión muy muy interesante con comentarios muy acertados y generosos. Al final, recuerdo que le insistimos a Pedro que hiciese una mini-serie sobre sistemas no inerciales y ahí estamos esperando je je.

Por cierto, felicitadme que ayer fui papá

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