Debajo del caparazón helado del satélite hay un vasto océano subterráneo, cuya presencia se manifiesta con los gigantescos penachos de agua que brotan a través del hielo. Mientras exploraba Saturno y sus lunas, la nave espacial Cassini se sumergió en estas columnas y detectó allí una concentración relativamente alta de ciertas moléculas asociadas con respiraderos hidrotermales en el fondo de los océanos de la Tierra, específicamente dihidrógeno, metano y dióxido de carbono. La cantidad de metano encontrada en el lugar fue particularmente inesperada, recuerdan los científicos en un comunicado. “Queríamos saber: ¿podrían los microbios similares a los de la Tierra que ‘comen’ el dihidrógeno y producen metano explicar la cantidad sorprendentemente grande de metano detectada por Cassini?”, explica Régis Ferrière, profesor asociado en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Arizona y uno de los dos autores principales del estudio.

La búsqueda de tales microbios, conocidos como metanógenos, en el lecho marino de Encelado requeriría, según Ferrière, “misiones de inmersión profunda extremadamente desafiantes que no están a la vista durante varias décadas”. Por lo tanto, los investigadores aplicaron modelos matemáticos que combinan la geoquímica y la ecología microbiana para calcular la probabilidad de que diferentes procesos, incluida la metanogénesis biológica, que pudieran explicar los datos de Cassini. Los resultados sugieren que los niveles de metano detectados en la luna helada son mucho más altos de los que podrían explicarse mediante procesos geoquímicos conocidos. Por otra parte, los datos de Cassini sí son consistentes con la actividad de los respiraderos hidrotermales microbianos, o bien con procesos geoquímicos que no ocurren en la Tierra.

“Obviamente, no estamos concluyendo que exista vida en el océano de Encélado”, matiza Ferrière. El autor detalla que, más bien, querían “entender qué tan probable sería que los respiraderos hidrotermales de Encélado pudieran ser habitables para microorganismos similares a la Tierra”. “Es muy probable, según los datos de Cassini y nuestros modelos”, indica el investigador, agregando que la metanogénesis biológica “parece ser compatible con los datos”. “En otras palabras, no podemos descartar la ‘hipótesis de vida’ como altamente improbable. Para rechazar la hipótesis de vida, necesitamos más datos de misiones futuras”, enfatiza el científico.

A pesar de que a simple vista Encélado se ve como una “bola de nieve brillante”, de hecho, desde debajo de su superficie helada se expulsan “enormes columnas de granos de hielo y vapor” provenientes de su océano líquido interior, explica en un comunicado la ‘NASA’, precisando que esta actividad es muy visible en el espectro infrarrojo. En especial, se observa en el polo sur, donde el hielo y el vapor crean la llamada “franja del tigre”. No obstante, esta actividad también es visible en el hemisferio norte.

“Los infrarrojos nos muestran que la superficie del polo sur es joven, lo cual no es una sorpresa, porque sabíamos de los chorros que arrojan material helado allí. Ahora, gracias a estos ‘ojos’ infrarrojos, se puede retroceder en el tiempo y decir que una gran región en el hemisferio norte parece también joven y probablemente estuvo activa no hace mucho tiempo, en escala de tiempo geológica”, comentó Gabriel Tobie, de la Universidad de Nantes (Francia), uno de los autores del artículo sobre este modelado de Encélado, publicado en el último número de la revista ‘Icarus’.

Entre los años 2000 y 2008, los radiotelescopios del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico y el Observatorio de Green Bank en Virginia Occidental (EE.UU.) detectaron cerca de una docena de regiones anómalamente brillantes en la segunda luna más grande del sistema solar. Cuando la nave espacial Cassini de la NASA llegó a Saturno en el 2004, detectó más de 500 lagos y mares, pero solo cerca de los polos de Titán, y demostró que esa luna tiene un sistema climático activo: el metano y el etano, en lugar del agua, caen del cielo en forma de lluvia, bajan por los sistemas fluviales y se acumulan en estanques.

Mystery solved: Odd bright patches on Saturn moon Titan are dry lake beds https://t.co/sJMWxsBiu4 pic.twitter.com/ZmqWaluaWZ

— SPACE.com (@SPACEdotcom) June 16, 2020

Sin embargo, las regiones tropicales meridionales, donde aparecieron los reflejos, resultaron ser extremadamente secas, por lo que los investigadores decidieron examinar todos los datos recopilados durante los últimos 20 años. Tras utilizar las observaciones de Cassini para “verificar sobre el terreno” la información reunida por los observatorios, se dieron cuenta de que todos los brillos registrados provienen de puntos específicos, que se parecen a otras cuencas lacustres vacías ubicadas cerca de los polos.

“La preponderancia de las pruebas parece ser coherente con esa explicación”, afirmó Jason D. Hofgartner, científico planetario del Laboratorio de Propulsión a Reacción de la NASA a ‘Space.com’. y agregó: “Titán todavía es el único lugar en el universo, además de la Tierra, que sabemos que tiene líquido en su superficie”. Los resultados del estudio podrían arrojar luz sobre la historia climática del satélite y también contribuir a la búsqueda de entornos potencialmente habitables en otros planetas, subrayaron los miembros del equipo de investigación.

A pesar de la diferencia de materiales, temperaturas y campos de gravedad entre la Tierra y Titán, muchas de sus características superficiales son similares y pueden interpretarse como fruto de los mismos procesos geológicos, estiman los autores de un artículo publicado este 18 de noviembre en la revista ‘Nature’. Estas semejanzas permitieron a los científicos mapear toda la superficie del satélite, aunque con una exactitud variable en función de las distintas regiones. El logro se debe principalmente a los datos de radar y señales infrarrojas recabados por la nave espacial orbital Cassini, cuya misión terminó en el 2017. La espesa y nubosa atmósfera de Titán había dificultado anteriormente la identificación de sus características geológicas en ondas visibles y el estudio de su composición superficial.

Sin embargo, este conjunto de datos incompleto permitió identificar decenas de unidades geológicas en la superficie del satélite, como llanuras, lagos, cráteres, dunas, áreas de terreno ondulado y unos enigmáticos ‘laberintos’. La misión Cassini también permitió ofrecer una datación relativa para muchas de ellas y algunas ideas sobre la evolución del paisaje en el tiempo y los procesos que las impulsan. “Aunque no teníamos una cobertura global con el radar de apertura sintética [SAR, por sus siglas en inglés], utilizamos datos de otras herramientas y otros modos de radar para correlacionar las características de diferentes unidades de terreno, de tal manera que pudimos inferir cómo son los terrenos incluso en áreas donde no había cobertura del SAR”, explicó la autora principal de la investigación, Rosaly Lopes, en la web de la ‘NASA’.

Las dunas y los lagos de Titán son relativamente jóvenes, mientras que los terrenos húmedos o montañosos son los más antiguos de la luna, concluyó el equipo. Además, sus procesos sedimentarios tienen una clara variación latitudinal, con dunas en el ecuador, llanuras en latitudes medias y laberintos y lagos en los polos. Esa exótica forma topográfica de ‘laberinto’ corresponde en el estudio a las regiones cuyo relieve ha sido alterado por la actividad tectónica. Tener una mejor comprensión de la superficie de la luna más grande de Saturno puede ayudar a seleccionar los lugares de mayor interés para las futuras misiones en Titán: el Drangofly de la NASA, un vehículo volador que está programado que empiece a explorar el satélite en el 2034, y un potencial submarino que podría explorar sus lagos en profundidad.

Las tormentas azotaron la región del polo norte del planeta el año pasado, detectándose grandes parches de nubes brillantes cuatro veces entre marzo y octubre, pero la investigación sobre este extraordinario evento solo ahora se ha publicado en ‘Nature Astronomy’. Estos ciclones resaltan por tener más del doble de diámetro, requerir una cantidad de energía más de diez veces mayor y prolongarse por mucho más tiempo que las tormentas más comunes en Saturno, al tiempo que son significativamente más pequeñas y unas cien veces menos potentes que las gigantescas tormentas periódicas que se registran en el planeta.

Esos ciclones, conocidos como las grandes manchas blancas de Saturno, se producen aproximadamente una vez al año en Saturno (el equivalente a unos 29 años terrestres) y se han visto solo siete veces desde 1876. Sin embargo, no corresponden al patrón de las recién descubiertas tormentas.

“Este es un nuevo tipo de tormenta que nos está diciendo algo sobre los desconocidos mecanismos de formación” de estos ciclones, indicó Enrique García-Melendo, astrónomo de la Universidad Politécnica de Cataluña y uno de los principales autores del estudio, para ‘Astronomy.com’. Linda Spilker, científica del proyecto Cassini que no formó parte del estudio, cree que este nuevo fenómeno “agrega una pieza importante al rompecabezas gigante” que es la atmósfera de Saturno. “Al aprender más sobre [las tormentas de Saturno], quizás también podamos entender más sobre el clima en nuestro propio planeta”, añadió.

El estudio, publicado este miércoles en la revista ‘Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’, se basó en los datos del espectrómetro de masa neutra e iónica (INMS) de la misión Cassini de la NASA, que terminó en septiembre de 2017 dejando materiales suficientes para décadas de análisis.

En la Tierra, compuestos similares a los que detectaron en Encélado entran en reacciones químicas que producen aminoácidos, conocidos como los eslabones principales o ‘ladrillos’ de la vida. Los respiraderos hidrotérmicos en el fondo de los océanos terrestres proporcionan la energía que estimula las reacciones y los científicos creen que en el satélite de Saturno estos respiraderos podrían funcionar de la misma manera, fomentando la energía que lleva a la producción de aminoácidos.

“Todavía no sabemos si los aminoácidos son necesarios para la vida más allá de la Tierra, pero el hallazgo de las moléculas que forman aminoácidos es una pieza importante del puzle”, ha señalado Nozair Khawaja, quien lideró el equipo de investigadores de la Universidad Libre de Berlín, de acuerdo con la ‘NASA’.

Varios mares cubren el polo norte de Titán, según demostró la misión Cassini-Huygens entre los años 2004 y 2017. Desde el principio el mundo científico sabía que contenían metano y no agua, pero tardó años en discernir entre ellos algunos lagos diferentes del patrón general. No eran de origen kárstico, con las orillas en suave declive, como los mares más extensos en su alrededor.

“Estos lagos con bordes empinados, paredes elevadas, serían un indicio de períodos en la existencia de Titán cuando había nitrógeno líquido en la superficie y en la corteza”, explicó el profesor Jonathan Lunine de la Universidad de Cornell de Nueva York en un comunicado difundido por la ‘NASA’ este lunes.

Su morfología “era más consistente con un cráter fruto de una explosión, donde el borde está formado por el material expulsado del interior del cráter”, dijo Giuseppe Mitri, de la Universidad de Chieti-Pescara (Italia), el autor principal del estudio internacional publicado en la revista ‘Nature Geoscience’. Sería “un proceso totalmente diferente” en comparación con el relieve kárstico, originado por la descomposición química de rocas.

Al modelar los procesos físicos y químicos en la luna, el grupo llegó a la conclusión de que ha vivido períodos de calentamiento y enfriamiento durante los últimos 1.000 millones de años. Sucedían a medida que los niveles de metano atmosférico, un potente gas de efecto invernadero, aumentaban o disminuían. Es probable que durante las ‘edades de hielo’ en Titán el nitrógeno lloviera de los cielos y se acumulara en depósitos subterráneos. Ese nitrógeno líquido sería una bomba a la espera de explotar, sostienen los científicos. Un aumento en la temperatura ambiental sería suficiente para encender el ‘detonador’, haciendo que el nitrógeno se vaporizara y se expandiera rápidamente en una explosión. Estas detonaciones dejarían los cráteres que forman ahora parte del sistema lacustre de Titán.

Los cálculos realizados han confirmado que la explosión del nitrógeno líquido del subsuelo durante un evento de calentamiento era suficiente para formar las cuencas descubiertas. Por lo tanto, el equipo estima que son evidencia de al menos un evento de calentamiento sucedido después de un episodio de frío.

Al analizar los datos recolectados por el aparato —que muestran, además de las texturas y patrones visibles, los cambios en los colores, composición química y temperatura de los anillos— los astrónomos determinaron que los pequeños satélites de Saturno interactúan con sus partículas del mismo modo que los planetas nacientes lo hacen con el material protoplanetario.

Un buen ejemplo es Daphnis, una luna de 10 kilómetros de diámetro, que crea una brecha en el anillo más lejano de Saturno.

“Esos nuevos detalles de cómo las lunas están esculpiendo los anillos de distintas maneras proporcionan una ventana a la formación del Sistema Solar, donde también hay discos [protoplanetarios] que evolucionan bajo la influencia de masas incrustadas en ellos”, cita un comunicado de la ‘NASA’ al autor principal del estudio, Matt Tiscareno, del Instituto SETI (EE.UU.).

Al mismo tiempo, los investigadores observaron en los anillos extrañas perturbaciones en forma de hélice. Al poder ver con detalle el centro de estas formaciones, concluyeron que debían estar creadas por pequeñas agrupaciones de hielo de 1 o 2 kilómetros de diámetro (sin capacidad de abrir brechas como Daphnis) y que podrían tratarse de fenómenos pasajeros.

Los anillos —que probablemente nacieron a partir de la desintegración de un gran objeto espacial capturado por la gravitación de Saturno— también son objetos temporales y caerán sobre el planeta dentro de centenares de millones de años.

“Tal vez los anillos alrededor de los planetas van y vienen”, comentó a ‘ABC’ News la coautora del estudio, Linda Spilker, de la NASA.

Definir cuánto exactamente dura un día en el gigante gaseoso fue difícil, puesto que Saturno no tiene una superficie solida, con relieves o hitos que ayuden a percibir y medir sus movimientos de rotación, reza un comunicado de la agencia espacial estadounidense.

No obstante, Christopher Mankovich, de la Universidad de California (Santa Cruz, EE.UU.), pudo determinar que los emblemáticos anillos que rodean a Saturno responden a vibraciones que provienen del centro de ese planeta, con lo cual suministran una información semejante a la de los sismógrafos que en la Tierra registran los movimientos producidos por los terremotos.

“Las partículas presentes en todos los anillos no pueden evitar sentir estas oscilaciones como efecto del campo de gravedad”, afirmó Mankovich. “En lugares específicos de los anillos y en momentos determinados de sus órbitas, estas oscilaciones atrapan las partículas para gradualmente crear energía”, y luego esa energía se percibe como una “ola visible”, añadió.

Este descubrimiento permitió a los especialistas determinar los movimientos que acontecen en el interior de Saturno y, como consecuencia, su periodo de rotación.

“Los anillos de Saturno son quizá la característica más reconocida de cualquier planeta” en nuestro sistema planetario, destaca la agencia espacial estadounidense. La foto, tomada por Cassini desde un ángulo de sur a norte, forma parte de los más de diez años de exploración de la sonda espacial al ‘planeta anillado’, que concluyó el año pasado.

En la imagen se aprecia su sistema circular de unos 282.000 kilómetros de ancho, lo que representa casi tres cuartas partes de la distancia que separa la Tierra de la Luna. Según la NASA, pese a sus dimensiones, los anillos son delgados como “cuchillas”, con apenas 10 metros de espesor en gran parte del sistema.

Los anillos están compuestos principalmente por partículas de hielo que varían en tamaño, desde dimensiones tan pequeñas como un grano de arena.