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No confundir con Titania (luna) o Triton (luna) .

Titán
Titán en color verdadero.jpg
Fotografiado en 2012 en color natural. La atmósfera espesa es anaranjada debido a una neblina densa de organonitrógeno .
Descubrimiento
Descubierto porChristiaan Huygens
Fecha de descubrimiento25 de marzo de 1655
Designaciones
Designacion
Saturno VI
Pronunciación/ T aɪ t ən / ( escuchar ) Sobre este sonido[1]
Lleva el nombre de
Τῑτάν Tītan
AdjetivosTitanian [2] o Titanean [3] (tanto / t aɪ t eɪ n i ə n / ) [4] [5]
Características orbitales [6]
Periapsis1 186 680  kilometros
Apoapsis1 257 060  km
1 221 870  km
Excentricidad0.0288
15,945 d
Velocidad orbital media
5,57 km / s (calculado)
Inclinación0.348 54 ° (al ecuador de Saturno)
Satélite deSaturno
Características físicas
Radio medio
2 574 0,73 ± 0,09 kilometros (0,404 Tierras ) [7] (1.480 Moons )
8,3 × 10 7  km 2 (0,163 Tierras) (2,188 Lunas)
Volumen7,16 × 10 10  km 3 (0,066 Tierras) (3,3 Lunas)
Masa(1.3452 ± 0.0002) × 10 23  kg
(0.0225 Tierras) [8] (1.829 Lunas)
Densidad media
1,8798 ± 0,0044 g / cm 3 [8]
1,352 m / s 2 (0,138  g ) (0,835 lunas)
0,3414 ± 0,0005 [9] (estimación)
2.639 km / s (0.236 Tierras) (1.11 Lunas)
Período de rotación
Sincrónico
Inclinación axial
Cero
Albedo0,22 [10]
La temperatura93,7 K (−179,5 ° C) [11]
Magnitud aparente
8.2 [12] a 9.0
Atmósfera
Presión superficial
146,7  kPa (1,45  atm )
Composición por volumenVariable

Estratosfera :
98,4% de nitrógeno ( N
2),
1,4% de metano ( CH
4),
0,2% de hidrógeno ( H
2);

Troposfera inferior :
95,0% N
2, 4,9% CH
4; [13]
97% N
2, 2,7 ± 0,1% CH
4, 0,1-0,2% H
2[14]

Titán es la luna más grande de Saturno y el segundo satélite natural más grande del Sistema Solar . Es la única luna conocida que tiene una atmósfera densa , y el único cuerpo conocido en el espacio, además de la Tierra, donde se ha encontrado evidencia clara de cuerpos estables de líquido superficial. [15]

Titán es una de las siete lunas redondeadas gravitacionalmente en órbita alrededor de Saturno , y la segunda más distante de Saturno de esas siete. Con frecuencia descrito como una luna similar a un planeta, Titán es un 50% más grande (en diámetro) que la Luna de la Tierra y un 80% más masivo. Es la segunda luna más grande del Sistema Solar después de la luna de Júpiter, Ganímedes , y es más grande que el planeta Mercurio , pero solo tiene un 40% de masa. Titán, descubierto en 1655 por el astrónomo holandés Christiaan Huygens , fue la primera luna conocida de Saturno y el sexto satélite planetario conocido (después de la luna de la Tierra y las cuatro lunas galileanas de Júpiter). Titán orbita Saturno en 20 radios de Saturno. Desde la superficie de Titán, Saturno subtiende un arco de 5,09 grados y, si fuera visible a través de la atmósfera espesa de la luna, aparecería 11,4 veces más grande en el cielo que la Luna desde la Tierra.

Titán está compuesto principalmente de hielo y material rocoso, que probablemente se diferencia en un núcleo rocoso rodeado por varias capas de hielo, incluida una corteza de hielo I hy una capa subsuperficial de agua líquida rica en amoníaco. [16] Al igual que con Venus antes de la era espacial , la densa atmósfera opaca impidió la comprensión de la superficie de Titán hasta que la misión Cassini-Huygens en 2004 proporcionó nueva información, incluido el descubrimiento de lagos de hidrocarburos líquidos en las regiones polares de Titán. La superficie geológicamente joven es generalmente lisa, con pocos cráteres de impacto , aunque montañas y varios posibles criovolcanes. se han encontrado.

La atmósfera de Titán es principalmente nitrógeno ; Los componentes menores conducen a la formación de nubes de metano y etano y a una intensa neblina de organonitrógeno . El clima, incluidos el viento y la lluvia, crea características superficiales similares a las de la Tierra, como dunas, ríos, lagos, mares (probablemente de metano líquido y etano) y deltas, y está dominado por patrones climáticos estacionales como en la Tierra. Con sus líquidos (tanto en la superficie como en el subsuelo) y una atmósfera robusta de nitrógeno, el ciclo del metano de Titán tiene una sorprendente similitud con el ciclo del agua de la Tierra , aunque a una temperatura mucho más baja de aproximadamente 94 K (−179,2 ° C; −290,5 ° F).

Historia [ editar ]

Descubrimiento [ editar ]

Christiaan Huygens descubrió Titán en 1655.

Titán fue descubierto el 25 de marzo de 1655 por el astrónomo holandés Christiaan Huygens . [17] [18] Huygens se inspiró en el descubrimiento de Galileo de las cuatro lunas más grandes de Júpiter en 1610 y sus mejoras en la tecnología de los telescopios . Christiaan, con la ayuda de su hermano mayor Constantijn Huygens, Jr. , comenzó a construir telescopios alrededor de 1650 y descubrió la primera luna observada orbitando Saturno con uno de los telescopios que construyeron. [19] Fue la sexta luna jamás descubierta, después de la Luna de la Tierra y las lunas galileanas de Júpiter. [20]

Nombrar [ editar ]

Huygens llamó a su descubrimiento Saturni Luna (o Luna Saturni , en latín "la luna de Saturno"), y publicó en el tratado de 1655 De Saturni Luna Observatio Nova ( Una nueva observación de la luna de Saturno ). [21] Después de que Giovanni Domenico Cassini publicara sus descubrimientos de cuatro lunas más de Saturno entre 1673 y 1686, los astrónomos se acostumbraron a referirse a éstas ya Titán como Saturno I a V (con Titán entonces en cuarta posición). Otros epítetos tempranos de Titán incluyen "satélite ordinario de Saturno". [22] La Unión Astronómica Internacional oficialmente nombra a Titán como Saturno VI . [23]

El nombre Titán , y los nombres de los siete satélites de Saturno conocidos entonces, provienen de John Herschel (hijo de William Herschel , descubridor de otras dos lunas de Saturno, Mimas y Encelado ), en su publicación de 1847 Resultados de observaciones astronómicas realizadas durante los años. 1834, 5, 6, 7, 8, en el Cabo de Buena Esperanza . [24] [25] Desde entonces se han descubierto numerosas lunas pequeñas alrededor de Saturno. [26] Las lunas de Saturno llevan el nombre de gigantes mitológicos. El nombre Titán proviene de los Titanes , una raza de inmortales en la mitología griega. [23]

Órbita y rotación [ editar ]

La órbita de Titán (resaltada en rojo) entre las otras grandes lunas interiores de Saturno. Las lunas fuera de su órbita son (de afuera hacia adentro) Jápeto e Hiperión; los que están dentro son Rea, Dione, Tetis, Encelado y Mimas.

Titán orbita Saturno una vez cada 15 días 22 horas. Como la Luna de la Tierra y muchos de los satélites de los planetas gigantes , su período de rotación (su día) es idéntico a su período orbital; Titán está bloqueado por mareas en rotación sincrónica con Saturno, y muestra permanentemente una cara al planeta. Las longitudes en Titán se miden hacia el oeste, comenzando desde el meridiano que pasa por este punto. [27] Su excentricidad orbital es 0.0288, y el plano orbital está inclinado 0.348 grados con respecto al ecuador de Saturno. [6] Visto desde la Tierra, Titán alcanza una distancia angular de aproximadamente 20 radios de Saturno (poco más de 1.200.000 kilómetros (750.000 millas)) de Saturno y subtiende un disco 0.8segundos de arco de diámetro. [ cita requerida ]

El pequeño satélite Hyperion de forma irregular está bloqueado en una resonancia orbital de 3: 4 con Titán. Una evolución "lenta y suave" de la resonancia, en la que Hyperion migró desde una órbita caótica, se considera poco probable, según los modelos. Hyperion probablemente se formó en una isla orbital estable, mientras que el enorme Titán absorbió o expulsó cuerpos que se acercaron mucho. [28]

Características a granel [ editar ]

Un modelo de Titan es estructura interna que muestra hielo y seis capa

Titán tiene 5.149,46 kilómetros (3.199,73 millas) de diámetro, [7] 1,06 veces el del planeta Mercurio , 1,48 el de la Luna y 0,40 el de la Tierra. Antes de la llegada de la Voyager 1 en 1980, se pensaba que Titán era un poco más grande que Ganímedes (diámetro 5.262 kilómetros (3.270 millas)) y, por lo tanto, la luna más grande del Sistema Solar; esta fue una sobreestimación causada por la atmósfera densa y opaca de Titán, con una capa de neblina a 100-200 kilómetros sobre su superficie. Esto aumenta su diámetro aparente. [29] El diámetro y la masa de Titán (y por tanto su densidad) son similares a los de las lunas jovianas Ganímedes y Calisto . [30] Basado en su densidad aparente de 1,88 g / cm 3, La composición de Titán es mitad agua helada y mitad material rocoso. Aunque es similar en composición a Dione y Encelado , es más denso debido a la compresión gravitacional . Tiene una masa de 1/4226 la de Saturno, lo que la convierte en la luna más grande de los gigantes gaseosos en relación con la masa de su principal. Es el segundo en términos de diámetro relativo de lunas a un gigante gaseoso; Titán tiene 1 / 22,609 del diámetro de Saturno, Tritón tiene un diámetro más grande en relación con Neptuno a 1 / 18,092. [ cita requerida ]

Titán probablemente esté parcialmente diferenciado en distintas capas con un centro rocoso de 3.400 kilómetros (2.100 millas). [31] Este centro rocoso está rodeado por varias capas compuestas por diferentes formas cristalinas de hielo. [32] Su interior puede ser todavía lo suficientemente caliente para una capa líquida que consiste en un " magma " compuesto de agua y amoníaco entre el hielo I h corteza y capas de hielo más profundas hecho de formas de alta presión de hielo. La presencia de amoníaco permite que el agua permanezca líquida incluso a una temperatura tan baja como 176 K (-97 ° C) (para mezcla eutéctica con agua). [33] La CassiniLa sonda descubrió la evidencia de la estructura en capas en forma de ondas de radio naturales de frecuencia extremadamente baja en la atmósfera de Titán. Se cree que la superficie de Titán es un pobre reflector de ondas de radio de frecuencia extremadamente baja, por lo que es posible que se estén reflejando en el límite de hielo líquido de un océano subterráneo . [34] La nave espacial Cassini observó que las características de la superficie se desplazaban sistemáticamente hasta 30 kilómetros (19 millas) entre octubre de 2005 y mayo de 2007, lo que sugiere que la corteza está desacoplada del interior y proporciona evidencia adicional de una capa líquida interior. . [35] Otra evidencia que respalda la existencia de una capa líquida y una capa de hielo desacopladas del núcleo sólido proviene de la forma en que varía el campo de gravedad cuando Titán orbita Saturno. [36] La comparación del campo de gravedad con las observaciones topográficas basadas en RADAR [37] también sugiere que la capa de hielo puede ser sustancialmente rígida. [38] [39]

Formación [ editar ]

Se cree que las lunas de Júpiter y Saturno se formaron por co-acreción , un proceso similar al que se cree que formó los planetas del Sistema Solar. A medida que se formaron los jóvenes gigantes gaseosos, fueron rodeados por discos de material que gradualmente se fusionaron en lunas. Mientras que Júpiter posee cuatro grandes satélites en órbitas planetarias muy regulares, Titán domina de manera abrumadora el sistema de Saturno y posee una alta excentricidad orbital que no se explica de inmediato por la co-acreción solamente. Un modelo propuesto para la formación de Titán es que el sistema de Saturno comenzó con un grupo de lunas similares a los satélites galileanos de Júpiter , pero que fueron interrumpidos por una serie de impactos gigantes , que luego formarían Titán. Las lunas medianas de Saturno, comoJápeto y Rea , se formaron a partir de los escombros de estas colisiones. Un comienzo tan violento también explicaría la excentricidad orbital de Titán. [40]

Un análisis de 2014 del nitrógeno atmosférico de Titán sugirió que posiblemente se haya obtenido de un material similar al que se encuentra en la nube de Oort y no de fuentes presentes durante la co-acreción de materiales alrededor de Saturno. [41]

Atmósfera [ editar ]

Artículo principal: Atmósfera de Titán
Imagen en color verdadero de capas de neblina en la atmósfera de Titán

Titán es la única luna conocida con una atmósfera significativa , [42] y su atmósfera es la única atmósfera densa rica en nitrógeno en el Sistema Solar, aparte de la de la Tierra. Las observaciones que hizo Cassini en 2004 sugieren que Titán es un "súper rotador", como Venus, con una atmósfera que gira mucho más rápido que su superficie. [43] Las observaciones de las sondas espaciales Voyager han demostrado que la atmósfera de Titán es más densa que la de la Tierra, con una presión superficial de aproximadamente 1,45 atm . También es alrededor de 1,19 veces más masivo que el total de la Tierra, [44] o alrededor de 7,3 veces más masivo por superficie. OpacoLas capas de neblina bloquean la mayor parte de la luz visible del Sol y otras fuentes y oscurecen las características de la superficie de Titán. [45] La menor gravedad de Titán significa que su atmósfera es mucho más extensa que la de la Tierra. [46] La atmósfera de Titán es opaca en muchas longitudes de onda y, como resultado, es imposible adquirir un espectro de reflectancia completo de la superficie desde la órbita. [47] No fue hasta la llegada de la nave espacial Cassini-Huygens en 2004 que se obtuvieron las primeras imágenes directas de la superficie de Titán. [48]

La composición atmosférica de Titán es nitrógeno (97%), metano (2,7 ± 0,1%), hidrógeno (0,1–0,2%) con trazas de otros gases. [14] Hay trazas de otros hidrocarburos , como etano , diacetileno , metilacetileno , acetileno y propano , y de otros gases, como cianoacetileno , cianuro de hidrógeno , dióxido de carbono , monóxido de carbono , cianógeno , argón y helio . [13]Se cree que los hidrocarburos se forman en la atmósfera superior de Titán en reacciones resultantes de la ruptura del metano por la luz ultravioleta del Sol , produciendo una niebla espesa de color naranja. [49] Titán pasa el 95% de su tiempo dentro de la magnetosfera de Saturno, lo que puede ayudar a protegerlo del viento solar . [50]

La energía del Sol debería haber convertido todos los rastros de metano en la atmósfera de Titán en hidrocarburos más complejos en 50 millones de años, un tiempo corto en comparación con la edad del Sistema Solar. Esto sugiere que el metano debe reponerse mediante un depósito en Titán o dentro de él. [51] El origen último del metano en su atmósfera puede ser su interior, liberado a través de erupciones de criovolcanes . [52] [53] [54] [55]

Rastrear gases orgánicos en la atmósfera de Titán : HNC (izquierda) y HC 3 N (derecha).

El 3 de abril de 2013, la NASA informó que los compuestos químicos orgánicos complejos , llamados colectivamente tholins , probablemente surgen en Titán, según estudios que simulan la atmósfera de Titán. [56]

El 6 de junio de 2013, científicos del IAA-CSIC informaron sobre la detección de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la atmósfera superior de Titán. [57]

El 30 de septiembre de 2013, la nave espacial Cassini de la NASA detectó propeno en la atmósfera de Titán , utilizando su espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS). [58] Esta es la primera vez que se ha encontrado propeno en cualquier luna o planeta que no sea la Tierra y es la primera sustancia química encontrada por el CIRS. La detección de propeno llena un misterioso vacío en las observaciones que se remontan al primer sobrevuelo planetario cercano de la nave espacial Voyager 1 de la NASA en 1980, durante el cual se descubrió que muchos de los gases que componen la neblina marrón de Titán eran hidrocarburos, teóricamente formados a través del recombinación de radicales creados por la fotólisis ultravioleta del metano del sol .[49]

El 24 de octubre de 2014, se encontró metano en nubes polares en Titán. [59] [60]

Las nubes polares, hechas de metano, en Titán (izquierda) comparadas con las nubes polares en la Tierra (derecha), que están hechas de agua o hielo de agua.

Clima [ editar ]

Artículo principal: Clima de Titán
Vórtice polar atmosférico sobre el polo sur de Titán

La temperatura de la superficie de Titán es de unos 94 K (−179,2 ° C). A esta temperatura, el hielo de agua tiene una presión de vapor extremadamente baja , por lo que el poco vapor de agua presente parece estar limitado a la estratosfera. [61] Titán recibe aproximadamente el 1% de la luz solar que la Tierra. [62] Antes de que la luz solar llegue a la superficie, alrededor del 90% ha sido absorbido por la atmósfera espesa, dejando solo el 0,1% de la cantidad de luz que recibe la Tierra. [63]

El metano atmosférico crea un efecto invernadero en la superficie de Titán, sin el cual Titán sería mucho más frío. [64] Por el contrario, la neblina en la atmósfera de Titán contribuye a un efecto anti-invernadero al reflejar la luz solar de regreso al espacio, cancelando una parte del efecto invernadero y haciendo que su superficie sea significativamente más fría que la atmósfera superior. [sesenta y cinco]

Nubes de metano (animadas; julio de 2014). [66]

Las nubes de Titán, probablemente compuestas de metano, etano u otros compuestos orgánicos simples, están dispersas y son variables, puntuando la neblina general. [29] Los hallazgos de la sonda Huygens indican que la atmósfera de Titán llueve periódicamente metano líquido y otros compuestos orgánicos sobre su superficie. [67]

Las nubes generalmente cubren el 1% del disco de Titán, aunque se han observado eventos de estallido en los que la cubierta de nubes se expande rápidamente hasta un 8%. Una hipótesis afirma que las nubes del sur se forman cuando los niveles elevados de luz solar durante el verano del sur generan una elevación en la atmósfera, lo que resulta en convección . Esta explicación se complica por el hecho de que se ha observado la formación de nubes no solo después del solsticio de verano del sur, sino también a mediados de la primavera. El aumento de la humedad del metano en el polo sur posiblemente contribuya al rápido aumento del tamaño de las nubes. [68] Fue verano en el hemisferio sur de Titán hasta 2010, cuando la órbita de Saturno, que gobierna el movimiento de Titán, movió el hemisferio norte de Titán hacia la luz del sol. [69]Cuando cambien las estaciones, se espera que el etano comience a condensarse sobre el polo sur. [70]

Características de la superficie [ editar ]

Ver también: Lista de características geológicas en Titán
Mapa geológico global de Titán (2019) [15]

  • Mapa global de Titán - con etiquetas IAU (agosto de 2016).

  • Titán: vistas infrarrojas (2004-2017)

  • Polo Norte de Titán (2014)

  • El polo sur de Titán (2014)

La superficie de Titán ha sido descrita como "compleja, procesada por fluidos y geológicamente joven". [71] Titán ha existido desde la formación del Sistema Solar, pero su superficie es mucho más joven, entre 100 millones y mil millones de años. Es posible que los procesos geológicos hayan remodelado la superficie de Titán. [72] La atmósfera de Titán es cuatro veces más gruesa que la de la Tierra, [73] lo que dificulta que los instrumentos astronómicos obtengan imágenes de su superficie en el espectro de luz visible. [74] La nave espacial Cassini utilizó instrumentos infrarrojos, altimetría de radar y radar de apertura sintética.(SAR) para mapear partes de Titán durante sus sobrevuelos cercanos. Las primeras imágenes revelaron una geología diversa, con áreas rugosas y lisas. Hay características que pueden ser de origen volcánico , arrojando agua mezclada con amoníaco a la superficie. También hay evidencia de que la capa de hielo de Titán puede ser sustancialmente rígida, [38] [39] lo que sugeriría poca actividad geológica. [75] También hay rasgos rayados, algunos de ellos de cientos de kilómetros de longitud, que parecen ser causados ​​por partículas arrastradas por el viento. [76] [77]El examen también ha demostrado que la superficie es relativamente lisa; los pocos objetos que parecen cráteres de impacto parecen haber sido rellenados, quizás por la lluvia de hidrocarburos o volcanes. La altimetría del radar sugiere que la variación de altura es baja, por lo general no más de 150 metros. Se han descubierto cambios de elevación ocasionales de 500 metros y Titán tiene montañas que a veces alcanzan varios cientos de metros hasta más de 1 kilómetro de altura. [78]

La superficie de Titán está marcada por amplias regiones de terreno brillante y oscuro. Estos incluyen Xanadu , un área ecuatorial grande y reflectante del tamaño de Australia. Fue identificado por primera vez en imágenes infrarrojas del Telescopio Espacial Hubble en 1994, y luego visto por la nave espacial Cassini . La enrevesada región está llena de colinas y cortada por valles y abismos. [79] Está atravesado en algunos lugares por lineamientos oscuros, rasgos topográficos sinuosos que se asemejan a crestas o hendiduras. Estos pueden representar tectónicaactividad, lo que indicaría que Xanadu es geológicamente joven. Alternativamente, los lineamientos pueden ser canales formados por líquido, lo que sugiere un terreno antiguo que ha sido cortado por sistemas de arroyos. [80] Hay áreas oscuras de tamaño similar en otras partes de Titán, observadas desde el suelo y por Cassini ; al menos uno de ellos, Ligeia Mare , el segundo mar más grande de Titán, es casi un mar de metano puro. [81] [82]

Mosaico de Titán de un sobrevuelo de Cassini . La gran región oscura es Shangri-La .
Titán en falso color que muestra los detalles de la superficie y la atmósfera. Xanadu es la región brillante en la parte inferior central.
Titan globe, un mosaico de imágenes infrarrojas con nomenclatura.
Imagen compuesta de Titan en infrarrojos. Cuenta con las regiones oscuras y llenas de dunas Fensal (norte) y Aztlan (sur).

Lagos [ editar ]

Artículo principal: Lakes of Titan
Lagos Titán (11 de septiembre de 2017)
Mosaico de radar Cassini de color falso de la región del polo norte de Titán. La coloración azul indica baja reflectividad del radar, causada por mares de hidrocarburos, lagos y redes tributarias llenas de etano líquido, metano y N disuelto
2. [14] Se muestra aproximadamente la mitad del cuerpo grande en la parte inferior izquierda, Kraken Mare . Ligeia Mare está abajo a la derecha.
Mosaico de tres imágenes de Huygens del sistema de canales en Titán
Lagos bordeados de Titán
(concepto artístico)

La posibilidad de mares de hidrocarburos en Titán se sugirió por primera vez con base en los datos de las Voyager 1 y 2 que mostraban que Titán tenía una atmósfera espesa de aproximadamente la temperatura y composición correctas para soportarlos, pero no se obtuvieron pruebas directas hasta 1995 cuando los datos del Hubble y otros Las observaciones sugirieron la existencia de metano líquido en Titán, ya sea en bolsillos desconectados o en la escala de océanos satelitales, similar al agua en la Tierra. [83]

La misión Cassini confirmó la primera hipótesis. Cuando la sonda llegó al sistema de Saturno en 2004, se esperaba que los lagos u océanos de hidrocarburos fueran detectados por la luz solar reflejada en su superficie, pero inicialmente no se observaron reflejos especulares . [84] Cerca del polo sur de Titán, se identificó una enigmática característica oscura llamada Ontario Lacus [85] (y luego se confirmó que era un lago). [86] También se identificó una posible línea costera cerca del polo mediante imágenes de radar. [87] Tras un sobrevuelo el 22 de julio de 2006, en el que la CassiniEl radar de la nave espacial tomó imágenes de las latitudes septentrionales (que eran entonces en invierno), se vieron varios parches grandes, lisos (y por lo tanto oscuros para el radar) salpicando la superficie cerca del polo. [88] Con base en las observaciones, los científicos anunciaron "evidencia definitiva de lagos llenos de metano en Titán, la luna de Saturno" en enero de 2007. [89] [90] El equipo de Cassini-Huygens concluyó que las características fotografiadas son casi con certeza las más buscadas lagos de hidrocarburos, los primeros cuerpos estables de líquido superficial que se encuentran fuera de la Tierra. [89] Algunos parecen tener canales asociados con líquido y se encuentran en depresiones topográficas. [89]Las características de erosión líquida parecen ser una ocurrencia muy reciente: los canales en algunas regiones han creado sorprendentemente poca erosión, lo que sugiere que la erosión en Titán es extremadamente lenta, o algunos otros fenómenos recientes pueden haber destruido lechos de ríos y accidentes geográficos más antiguos. [72] En general, las observaciones del radar Cassini han demostrado que los lagos cubren solo un pequeño porcentaje de la superficie, lo que hace que Titán sea mucho más seco que la Tierra. [91] La mayoría de los lagos se concentran cerca de los polos (donde la relativa falta de luz solar evita la evaporación), pero también se han descubierto varios lagos de hidrocarburos de larga data en las regiones desérticas ecuatoriales, incluido uno cerca del lugar de aterrizaje de Huygens en Shangri. -La región, que es aproximadamente la mitad del tamaño de laGreat Salt Lake en Utah , Estados Unidos. Los lagos ecuatoriales son probablemente " oasis ", es decir, el proveedor probable son los acuíferos subterráneos . [92]

Característica en evolución en Ligeia Mare

En junio de 2008, el espectrómetro de cartografía visual e infrarroja de Cassini confirmó la presencia de etano líquido sin lugar a dudas en Ontario Lacus. [93] El 21 de diciembre de 2008, Cassini pasó directamente sobre Ontario Lacus y observó una reflexión especular en el radar. La fuerza de la reflexión saturó el receptor de la sonda, lo que indica que el nivel del lago no varió en más de 3 mm (lo que implica que los vientos en la superficie fueron mínimos o que el fluido de hidrocarburos del lago es viscoso). [94] [95]

Radiación infrarroja cercana del Sol que se refleja en los mares de hidrocarburos de Titán

El 8 de julio de 2009, el VIMS de Cassini observó un reflejo especular indicativo de una superficie lisa, similar a un espejo, en lo que hoy se llama Jingpo Lacus , un lago en la región del polo norte poco después de que el área emergiera de 15 años de oscuridad invernal. Los reflejos especulares son indicativos de una superficie lisa, similar a un espejo, por lo que la observación corroboró la inferencia de la presencia de un gran cuerpo líquido extraído de las imágenes de radar. [96] [97]

Las primeras mediciones de radar realizadas en julio de 2009 y enero de 2010 indicaron que Ontario Lacus era extremadamente poco profundo, con una profundidad promedio de 0,4 a 3 m, y una profundidad máxima de 3 a 7 m (9,8 a 23,0 pies). [98] Por el contrario, Ligeia Mare del hemisferio norte se cartografió inicialmente a profundidades superiores a 8 m, el máximo discernible por el instrumento de radar y las técnicas de análisis de la época. [98] Un análisis científico posterior, publicado en 2014, trazó un mapa más completo de las profundidades de los tres mares de metano de Titán y mostró profundidades de más de 200 metros (660 pies). Ligeia Mare tiene un promedio de 20 a 40 m (66 a 131 pies) de profundidad, mientras que otras partes de Ligeiano registró ningún reflejo de radar en absoluto, lo que indica una profundidad de más de 200 m (660 pies). Aunque sólo es el segundo más grande de los mares de metano de Titán, Ligeia "contiene suficiente metano líquido para llenar tres Lake Michigans ". [99]

En mayo de 2013, Cassini 'El altímetro de radar observó los canales Vid Flumina de Titán, definidos como una red de drenaje conectada al segundo mar de hidrocarburos más grande de Titán, Ligeia Mare. El análisis de los ecos de altímetro recibidos mostró que los canales están ubicados en cañones profundos (hasta ~ 570 m), de lados empinados y tienen fuertes reflejos superficiales especulares que indican que actualmente están llenos de líquido. Las elevaciones del líquido en estos canales están al mismo nivel que Ligeia Mare con una precisión vertical de aproximadamente 0,7 m, consistente con la interpretación de los valles fluviales ahogados. También se observan reflejos especulares en afluentes de orden inferior elevados por encima del nivel de Ligeia Mare, en consonancia con el drenaje que alimenta el sistema de canales principal.Esta es probablemente la primera evidencia directa de la presencia de canales de líquido en Titán y la primera observación de cañones de cien metros de profundidad en Titán. Los cañones de Vid Flumina quedan ahogados por el mar, pero hay algunas observaciones aisladas que atestiguan la presencia de líquidos superficiales en elevaciones más altas.[100]

Durante seis sobrevuelos de Titán de 2006 a 2011, Cassini recopiló datos de navegación óptica y seguimiento radiométrico de los cuales los investigadores podrían inferir aproximadamente la forma cambiante de Titán. La densidad de Titán es consistente con un cuerpo que tiene aproximadamente un 60% de roca y un 40% de agua. Los análisis del equipo sugieren que la superficie de Titán puede subir y bajar hasta 10 metros durante cada órbita. Ese grado de deformación sugiere que el interior de Titán es relativamente deformable, y que el modelo más probable de Titán es uno en el que una capa helada de decenas de kilómetros de espesor flota sobre un océano global. [101] Los hallazgos del equipo, junto con los resultados de estudios previos, insinúan que el océano de Titán puede estar a no más de 100 kilómetros (62 millas) por debajo de su superficie. [101] [102]El 2 de julio de 2014, la NASA informó que el océano dentro de Titán puede ser tan salado como el Mar Muerto . [103] [104] El 3 de septiembre de 2014, la NASA informó estudios que sugieren que la lluvia de metano en Titán puede interactuar con una capa de materiales helados bajo tierra, llamada "alcanofer", para producir etano y propano que eventualmente pueden llegar a ríos y lagos. [105]

En 2016, Cassini encontró la primera evidencia de canales llenos de líquido en Titán, en una serie de cañones profundos y empinados que fluyen hacia Ligeia Mare . Esta red de cañones, denominada Vid Flumina, tiene una profundidad de 240 a 570 my tiene lados tan empinados como 40 °. Se cree que se formaron por levantamiento de la corteza, como el Gran Cañón de la Tierra , o una disminución del nivel del mar, o quizás una combinación de los dos. La profundidad de la erosión sugiere que los flujos de líquido en esta parte de Titán son características a largo plazo que persisten durante miles de años. [106]

Foto de la reflexión especular infrarroja frente a Jingpo Lacus , un lago en la región del polo norteVista de radar en perspectiva de Bolsena Lacus (abajo a la derecha) y otros lagos de hidrocarburos del hemisferio norte
Imágenes contrastantes del número de lagos en el hemisferio norte de Titán (izquierda) y el hemisferio sur (derecha)Dos imágenes del hemisferio sur de Titán adquiridas con un año de diferencia, que muestran cambios en los lagos del polo sur

Cráteres de impacto [ editar ]

Imagen de radar de un cráter de impacto de 139 km de diámetro [107] en la superficie de Titán, que muestra un piso liso, un borde rugoso y posiblemente un pico central .

Los datos de radar, SAR y de imágenes de Cassini han revelado pocos cráteres de impacto en la superficie de Titán. [72] Estos impactos parecen ser relativamente jóvenes, en comparación con la edad de Titán. [72] Los pocos cráteres de impacto descubiertos incluyen una cuenca de impacto de dos anillos de 440 kilómetros de ancho (270 millas) llamada Menrva vista por la ISS de Cassini como un patrón concéntrico brillante-oscuro. [108] También se han observado un cráter más pequeño, de 60 kilómetros de ancho (37 millas) y piso plano llamado Sinlap [109] y un cráter de 30 km (19 millas) con un pico central y piso oscuro llamado Ksa. [110] Radar y Cassinilas imágenes también han revelado "crateriformes", características circulares en la superficie de Titán que pueden estar relacionadas con el impacto, pero carecen de ciertas características que harían una identificación segura. Por ejemplo, Cassini ha observado un anillo de 90 kilómetros de ancho de material brillante y rugoso conocido como Guabonito . [111] Se cree que esta característica es un cráter de impacto lleno de sedimentos oscuros arrastrados por el viento. Se han observado varias otras características similares en las regiones oscuras de Shangri-la y Aaru. El radar observó varias características circulares que pueden ser cráteres en la región brillante de Xanadu durante el sobrevuelo de Titán el 30 de abril de 2006 por Cassini . [112]

Ligeia Mare - SAR y visiones despeckled más claras. [113]

Muchos de los cráteres de Titán o cráteres probables muestran evidencia de erosión extensa, y todos muestran algún indicio de modificación. [107] La mayoría de los cráteres grandes tienen bordes rotos o incompletos, a pesar de que algunos cráteres en Titán tienen bordes relativamente más masivos que los de cualquier otro lugar del Sistema Solar. Hay poca evidencia de formación de palimpsestos a través de la relajación cortical viscoelástica, a diferencia de otras grandes lunas heladas. [107] La mayoría de los cráteres carecen de picos centrales y tienen suelos lisos, posiblemente debido a la generación de impacto o erupción posterior de lava criovolcánica.. El relleno de varios procesos geológicos es una de las razones de la relativa deficiencia de cráteres de Titán; El blindaje atmosférico también juega un papel. Se estima que la atmósfera de Titán reduce el número de cráteres en su superficie en un factor de dos. [114]

La cobertura de radar de alta resolución limitada de Titán obtenida hasta 2007 (22%) sugirió la existencia de irregularidades en la distribución de sus cráteres. Xanadu tiene de 2 a 9 veces más cráteres que en cualquier otro lugar. El hemisferio anterior tiene una densidad un 30% más alta que el hemisferio posterior. Hay densidades de cráter más bajas en áreas de dunas ecuatoriales y en la región del polo norte (donde los lagos y mares de hidrocarburos son más comunes). [107]

Los modelos anteriores a Cassini de trayectorias y ángulos de impacto sugieren que donde el impactador golpea la corteza de hielo de agua, una pequeña cantidad de eyección permanece como agua líquida dentro del cráter. Puede persistir como líquido durante siglos o más, suficiente para "la síntesis de moléculas precursoras simples del origen de la vida". [115]

Criovolcanismo y montañas [ editar ]

Ver también: criovolcán
Imagen en infrarrojo cercano de Tortola Facula, que se cree que es un posible criovolcán

Los científicos han especulado durante mucho tiempo que las condiciones en Titán se parecen a las de la Tierra primitiva, aunque a una temperatura mucho más baja. La detección de argón-40 en la atmósfera en 2004 indicó que los volcanes habían generado columnas de "lava" compuestas de agua y amoníaco. [116] Los mapas globales de la distribución del lago en la superficie de Titán revelaron que no hay suficiente metano en la superficie para explicar su presencia continua en su atmósfera y, por lo tanto, una parte significativa debe agregarse a través de procesos volcánicos. [117]

Aún así, hay una escasez de características de la superficie que pueden interpretarse sin ambigüedades como criovolcanes. [118] Una de las primeras características reveladas por las observaciones de radar de Cassini en 2004, llamada Ganesa Macula , se asemeja a las características geográficas llamadas " domos en forma de panqueque " que se encuentran en Venus y, por lo tanto, inicialmente se pensó que era de origen criovolcánico, hasta que Kirk et al. . refutó esta hipótesis en la reunión anual de la Unión Geofísica Estadounidense en diciembre de 2008. Se descubrió que la característica no era una cúpula en absoluto, sino que parecía ser el resultado de una combinación accidental de parches claros y oscuros. [119] [120] En 2004 Cassinitambién detectó una característica inusualmente brillante (llamada Tortola Facula ), que se interpretó como una cúpula criovolcánica. [121] No se han identificado características similares en 2010. [122] En diciembre de 2008, los astrónomos anunciaron el descubrimiento de dos "puntos brillantes" transitorios pero inusualmente longevos en la atmósfera de Titán, que parecen demasiado persistentes para ser explicados por el simple clima. patrones, lo que sugiere que fueron el resultado de episodios criovolcánicos prolongados. [33]

Una cadena montañosa que mide 150 kilómetros (93 millas) de largo, 30 kilómetros (19 millas) de ancho y 1,5 kilómetros (0,93 millas) de altura también fue descubierta por Cassini en 2006. Esta cadena se encuentra en el hemisferio sur y se cree que está compuesta de hielo material y cubierto de nieve de metano. El movimiento de las placas tectónicas, quizás influenciado por una cuenca de impacto cercana, podría haber abierto una brecha a través de la cual el material de la montaña surgió. [123] Antes de Cassini , los científicos asumían que la mayor parte de la topografía de Titán serían estructuras de impacto, sin embargo, estos hallazgos revelan que, al igual que la Tierra, las montañas se formaron a través de procesos geológicos. [124]

En 2008, Jeffrey Moore (geólogo planetario del Centro de Investigación Ames ) propuso una vista alternativa de la geología de Titán. Al señalar que hasta el momento no se habían identificado de forma inequívoca características volcánicas en Titán, afirmó que Titán es un mundo geológicamente muerto, cuya superficie está formada únicamente por cráteres de impacto, erosión fluvial y eólica , desgaste de masas y otros procesos exógenos . Según esta hipótesis, el metano no es emitido por los volcanes, sino que se difunde lentamente fuera del frío y rígido interior de Titán. Ganesa Macula puede ser un cráter de impacto erosionado con una duna oscura en el centro. Las crestas montañosas observadas en algunas regiones se pueden explicar como escarpas muy degradadas.de grandes estructuras de impacto de múltiples anillos o como resultado de la contracción global debido al lento enfriamiento del interior. Incluso en este caso, Titán todavía puede tener un océano interno hecho de la mezcla eutéctica de agua y amoníaco con una temperatura de 176 K (-97 ° C), que es lo suficientemente baja como para ser explicada por la desintegración de elementos radiactivos en el núcleo. El brillante terreno de Xanadu puede ser un terreno degradado y lleno de cráteres similar al observado en la superficie de Calisto. De hecho, si no fuera por su falta de atmósfera, Calisto podría servir como modelo para la geología de Titán en este escenario. Jeffrey Moore incluso llamó a Titan Callisto con el clima . [118] [125]

En marzo de 2009, se anunciaron estructuras que se asemejan a los flujos de lava en una región de Titán llamada Hotei Arcus, cuyo brillo parece fluctuar durante varios meses. Aunque se sugirieron muchos fenómenos para explicar esta fluctuación, se encontró que los flujos de lava se elevaron 200 metros (660 pies) por encima de la superficie de Titán, lo que es consistente con el hecho de que había erupcionado desde debajo de la superficie. [126]

En diciembre de 2010, el equipo de la misión Cassini anunció el criovolcán más convincente que se haya encontrado hasta ahora. Llamado Sotra Patera , es uno en una cadena de al menos tres montañas, cada una entre 1000 y 1500 m de altura, varias de las cuales están coronadas por grandes cráteres. El suelo alrededor de sus bases parece estar cubierto por flujos de lava congelada. [127]

En las regiones polares de Titán se han identificado accidentes geográficos parecidos a cráteres posiblemente formados a través de erupciones criovolcánicas explosivas, similares a maar o formadoras de calderas . [128] Estas formaciones a veces están anidadas o superpuestas y tienen características que sugieren explosiones y derrumbes, como bordes elevados, halos y colinas o montañas internas. [128] La ubicación polar de estas características y su colocalización con los lagos y mares de Titán sugiere que los volátiles como el metano pueden ayudar a alimentarlos. Algunas de estas características parecen bastante recientes, lo que sugiere que tal actividad volcánica continúa hasta el presente. [128]

La mayoría de los picos más altos de Titán se encuentran cerca de su ecuador en los llamados "cinturones de crestas". Se cree que son análogos a los pliegues de las montañas de la Tierra , como las Montañas Rocosas o los Himalayas , formados por la colisión y el pandeo de placas tectónicas, o a zonas de subducción como los Andes , donde surge la lava (o criolava).) de una placa descendente que se derrite sube a la superficie. Un posible mecanismo para su formación son las fuerzas de marea de Saturno. Debido a que el manto helado de Titán es menos viscoso que el manto de magma de la Tierra, y debido a que su lecho de roca helada es más suave que el lecho de roca de granito de la Tierra, es poco probable que las montañas alcancen alturas tan grandes como las de la Tierra. En 2016, el equipo de Cassini anunció lo que creen que es la montaña más alta de Titán. Situada en la cordillera de Mithrim Montes, tiene 3.337 m de altura. [129]

Imagen VIMS en falso color del posible criovolcán Sotra Patera , combinada con un mapa 3D basado en datos de radar, que muestra picos de 1000 metros de altura y un cráter de 1500 metros de profundidad.

Si el vulcanismo en Titán realmente existe, la hipótesis es que es impulsado por la energía liberada por la desintegración de elementos radiactivos dentro del manto, como ocurre en la Tierra. [33] El magma en la Tierra está hecho de roca líquida, que es menos densa que la corteza rocosa sólida a través de la cual hace erupción. Debido a que el hielo es menos denso que el agua, el magma acuoso de Titán sería más denso que su sólida corteza helada. Esto significa que el criovolcanismo en Titán requeriría una gran cantidad de energía adicional para funcionar, posiblemente a través de la flexión de las mareas desde el cercano Saturno. [33] El hielo a baja presión, superpuesto a una capa líquida de sulfato de amonio, asciende a flote, y el sistema inestable puede producir eventos dramáticos de penacho. Titán es resurgido a través del proceso con hielo del tamaño de un grano y ceniza de sulfato de amonio, lo que ayuda a producir un paisaje con forma de viento y características de dunas de arena. [130]Titán pudo haber sido mucho más activo geológicamente en el pasado; Los modelos de la evolución interna de Titán sugieren que la corteza de Titán tenía solo 10 kilómetros de espesor hasta hace unos 500 millones de años, lo que permitió que el criovolcanismo vigoroso con magmas de agua de baja viscosidad borraran todas las características de la superficie formadas antes de ese momento. La geología moderna de Titán se habría formado solo después de que la corteza se espesó a 50 kilómetros y, por lo tanto, impidió el rejuvenecimiento criovolcánico constante, y cualquier criovolcanismo que se produjera desde ese momento produjo magma de agua mucho más viscosa con fracciones más grandes de amoníaco y metanol; esto también sugeriría que el metano de Titán ya no se agrega activamente a su atmósfera y podría agotarse por completo en unas pocas decenas de millones de años. [131]

Muchas de las montañas y colinas más prominentes han recibido nombres oficiales de la Unión Astronómica Internacional . Según JPL , "por convención, las montañas de Titán reciben el nombre de montañas de la Tierra Media , el escenario ficticio de las novelas de fantasía de JRR Tolkien ". Las Colles (colecciones de colinas) llevan el nombre de personajes de las mismas obras de Tolkien. [132]

Terreno ecuatorial oscuro [ editar ]

Dunas de arena en el desierto de Namib en la Tierra (arriba), en comparación con las dunas de Belet en Titán

En las primeras imágenes de la superficie de Titán tomadas por telescopios terrestres a principios de la década de 2000, se revelaron grandes regiones de terreno oscuro a caballo entre el ecuador de Titán. [133] Antes de la llegada de Cassini , se pensaba que estas regiones eran mares de hidrocarburos líquidos. [134] Las imágenes de radar capturadas por la nave espacial Cassini, en cambio, han revelado que algunas de estas regiones son extensas llanuras cubiertas de dunas longitudinales , de hasta 330 pies (100 m) de altura [135] aproximadamente un kilómetro de ancho y decenas a cientos de kilómetros de largo. . [136] Las dunas de este tipo siempre están alineadas con la dirección media del viento. En el caso de Titán, zonal estableLos vientos (hacia el este) se combinan con los vientos de marea variables (aproximadamente 0,5 metros por segundo). [137] Los vientos de marea son el resultado de las fuerzas de marea de Saturno en la atmósfera de Titán, que son 400 veces más fuertes que las fuerzas de marea de la Luna en la Tierra y tienden a impulsar el viento hacia el ecuador. Se planteó la hipótesis de que este patrón de viento hace que el material granular en la superficie se acumule gradualmente en largas dunas paralelas alineadas de oeste a este. Las dunas se rompen alrededor de las montañas, donde cambia la dirección del viento. [ cita requerida ]

Inicialmente se supuso que las dunas longitudinales (o lineales) estaban formadas por vientos moderadamente variables que siguen una dirección media o alternan entre dos direcciones diferentes. Observaciones posteriores indican que las dunas apuntan hacia el este, aunque las simulaciones climáticas indican que los vientos de la superficie de Titán soplan hacia el oeste. A menos de 1 metro por segundo, no son lo suficientemente potentes para levantar y transportar material de superficie. Simulaciones informáticas recientes indican que las dunas pueden ser el resultado de raras tormentas de viento que ocurren solo cada quince años cuando Titán está en equinoccio . Estas tormentas producen fuertes corrientes descendentes, que fluyen hacia el este a una velocidad de hasta 10 metros por segundo cuando alcanzan la superficie. [138]

Es probable que la "arena" de Titán no esté formada por pequeños granos de silicatos como la arena de la Tierra, [139] sino que podría haberse formado cuando llovió metano líquido y erosionó el lecho de roca de hielo de agua, posiblemente en forma de inundaciones repentinas. Alternativamente, la arena también podría provenir de sólidos orgánicos llamados tholins , producidos por reacciones fotoquímicas en la atmósfera de Titán. [135] [137] [140] Los estudios de la composición de las dunas en mayo de 2008 revelaron que poseían menos agua que el resto de Titán y, por lo tanto, lo más probable es que se deriven del hollín orgánico como polímeros de hidrocarburos que se agrupan después de llover sobre la superficie. [141]Los cálculos indican que la arena de Titán tiene una densidad de un tercio de la de la arena terrestre. [142] La baja densidad combinada con la sequedad de la atmósfera de Titán podría hacer que los granos se aglutinen debido a la acumulación de electricidad estática. La "pegajosidad" podría dificultar que la brisa generalmente suave cerca de la superficie de Titán mueva las dunas, aunque los vientos más poderosos de las tormentas estacionales aún podrían soplarlas hacia el este. [143]

Alrededor del equinoccio, los fuertes vientos descendentes pueden levantar partículas orgánicas sólidas del tamaño de una micra desde las dunas para crear tormentas de polvo titánicas, que se observan como brillos intensos y de corta duración en el infrarrojo. [144]

Titán: tres tormentas de polvo detectadas en 2009-2010. [145]

Observación y exploración [ editar ]

Voyager 1 vista de neblina en la extremidad de Titán (1980)

Titán nunca es visible a simple vista, pero se puede observar a través de pequeños telescopios o binoculares fuertes. La observación amateur es difícil debido a la proximidad de Titán al brillante sistema de anillos y globo de Saturno; una barra de ocultación, que cubre parte del ocular y se utiliza para bloquear el planeta brillante, mejora enormemente la visualización. [146] Titán tiene una magnitud aparente máxima de +8,2, [12] y una magnitud de oposición media de 8,4. [147] Esto se compara con +4,6 para el Ganimedes de tamaño similar, en el sistema joviano. [147]

Las observaciones de Titán antes de la era espacial fueron limitadas. En 1907, el astrónomo español Josep Comas i Solà observó el oscurecimiento de las extremidades de Titán, la primera evidencia de que el cuerpo tiene atmósfera. En 1944, Gerard P. Kuiper utilizó una técnica espectroscópica para detectar una atmósfera de metano. [148]

Estudios de señales de radio de sobrevuelo de Titán de Cassini (concepto del artista)

La primera sonda que visitó el sistema de Saturno fue la Pioneer 11 en 1979, que reveló que probablemente Titán estaba demasiado frío para albergar vida. [149] Tomó imágenes de Titán, incluidos Titán y Saturno juntos a mediados o finales de 1979. [150] La calidad pronto fue superada por las dos Voyager . [ cita requerida ]

Titán fue examinado por Voyager 1 y 2 en 1980 y 1981, respectivamente. La trayectoria de la Voyager 1 fue diseñada para proporcionar un sobrevuelo a Titán optimizado, durante el cual la nave espacial pudo determinar la densidad, composición y temperatura de la atmósfera, y obtener una medición precisa de la masa de Titán. [151] La neblina atmosférica impidió la obtención de imágenes directas de la superficie, aunque en 2004 el procesamiento digital intensivo de imágenes tomadas a través del filtro naranja de la Voyager 1 reveló indicios de las características claras y oscuras ahora conocidas como Xanadu y Shangri-la , [152] que había sido observado en el infrarrojo por el telescopio espacial Hubble.La Voyager 2 , que se habría desviado para realizar el sobrevuelo de Titán si la Voyager 1 no hubiera podido hacerlo, no pasó cerca de Titán y continuó hacia Urano y Neptuno. [151] : 94

Cassini – Huygens [ editar ]

Artículos principales: Cassini – Huygens y Huygens (nave espacial)
Imagen de Cassini de Titán frente a los anillos de Saturno
Imagen de Cassini de Titán, detrás de Epimeteo y los anillos

Incluso con los datos proporcionados por las Voyager , Titán siguió siendo un cuerpo de misterio: un gran satélite envuelto en una atmósfera que dificulta la observación detallada.

La nave espacial Cassini-Huygens llegó a Saturno el 1 de julio de 2004 y comenzó el proceso de mapeo de la superficie de Titán por radar . Cassini – Huygens, un proyecto conjunto de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA , resultó ser una misión muy exitosa. La sonda Cassini sobrevoló Titán el 26 de octubre de 2004 y tomó las imágenes de mayor resolución jamás vistas de la superficie de Titán, a sólo 1.200 kilómetros (750 millas), discerniendo parches de luz y oscuridad que serían invisibles para el ojo humano. [ cita requerida ]

El 22 de julio de 2006, Cassini realizó su primer sobrevuelo cercano y dirigido a 950 kilómetros (590 millas) de Titán; el sobrevuelo más cercano fue a 880 kilómetros (550 millas) el 21 de junio de 2010. [153] Se ha encontrado líquido en abundancia en la superficie de la región del polo norte, en forma de muchos lagos y mares descubiertos por Cassini . [88]

Aterrizaje de Huygens [ editar ]

Imagen in situ de Huygens de la superficie de Titán: la única imagen de la superficie de un cuerpo más lejano que Marte
Misma imagen con contraste mejorado

Huygens fue una sonda atmosférica que aterrizó en Titán el 14 de enero de 2005, [154] y descubrió que muchas de sus características superficiales parecen haber sido formadas por fluidos en algún momento del pasado. [155] Titán es el cuerpo más distante de la Tierra que tiene una sonda espacial aterrizando en su superficie. [156]

Reproducir medios
La sonda Huygens desciende en paracaídas y aterriza en Titán el 14 de enero de 2005.

La sonda Huygens aterrizó cerca del extremo oriental de una región brillante que ahora se llama Adiri . La sonda fotografió colinas pálidas con "ríos" oscuros que corren hacia una llanura oscura. El conocimiento actual es que las colinas (también conocidas como tierras altas) están compuestas principalmente de hielo de agua. Los compuestos orgánicos oscuros, creados en la atmósfera superior por la radiación ultravioleta del Sol, pueden llover de la atmósfera de Titán. Son arrastrados por las colinas con la lluvia de metano y se depositan en las llanuras a lo largo de escalas de tiempo geológico. [157]

Después de aterrizar, Huygens fotografió una llanura oscura cubierta de pequeñas rocas y guijarros, que están compuestos de hielo de agua. [157] Las dos rocas justo debajo de la mitad de la imagen de la derecha son más pequeñas de lo que parecen: la de la izquierda tiene 15 centímetros de ancho y la del centro 4 centímetros de ancho, a una distancia de aproximadamente 85 centímetros de Huygens . Existe evidencia de erosión en la base de las rocas, lo que indica una posible actividad fluvial. La superficie del suelo es más oscura de lo que se esperaba originalmente, y consiste en una mezcla de agua y hielo de hidrocarburos. [158]

En marzo de 2007, la NASA, la ESA y COSPAR decidieron nombrar el lugar de aterrizaje de Huygens como Hubert Curien Memorial Station en memoria del ex presidente de la ESA. [159]

Libélula [ editar ]

Artículo principal: Libélula (nave espacial)

La misión Dragonfly , desarrollada y operada por el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins , se lanzará en 2027. [160] Consiste en un gran dron impulsado por un RTG para volar en la atmósfera de Titán como New Frontiers 4. [161] [162 ] Sus instrumentos estudiarán hasta qué punto puede haber progresado la química prebiótica . [163] Está previsto que la misión llegue a Titán en 2034. [162]

Misiones propuestas o conceptuales [ editar ]

El globo propuesto para la misión Titan Saturn System (interpretación artística)

En los últimos años se han propuesto varias misiones conceptuales para devolver una sonda espacial robótica a Titán. La NASA, la ESA y el JPL han completado el trabajo conceptual inicial para tales misiones . En la actualidad, ninguna de estas propuestas se ha convertido en misiones financiadas. [ cita requerida ]

La Misión del Sistema Titán Saturno (TSSM) fue una propuesta conjunta de NASA / ESA para la exploración de las lunas de Saturno . [164] Visualiza un globo de aire caliente flotando en la atmósfera de Titán durante seis meses. Que competía con la Europa Misión al Sistema Júpiter (EJSM) propuesta de financiación. En febrero de 2009 se anunció que la ESA / NASA había dado prioridad a la misión EJSM antes que al TSSM. [165]

El Titan Mare Explorer propuesto (TiME) era un módulo de aterrizaje de bajo costo que chapotearía en un lago en el hemisferio norte de Titán y flotaría en la superficie del lago durante tres a seis meses. [166] [167] [168] Fue seleccionado para un estudio de diseño de Fase-A en 2011 como una misión candidata para la oportunidad número 12 del Programa de Descubrimiento de la NASA , [169] pero no fue seleccionado para el vuelo. [170]

Otra misión a Titán propuesta a principios de 2012 por Jason Barnes, un científico de la Universidad de Idaho , es el Vehículo Aéreo para el Reconocimiento de Titán In-situ y Aerotransportado (AVIATR): un avión no tripulado (o dron ) que volaría a través de la atmósfera de Titán y tomar imágenes de alta definición de la superficie de Titán. La NASA no aprobó los $ 715 millones solicitados y el futuro del proyecto es incierto. [171] [172]

Un diseño conceptual para otro módulo de aterrizaje fue propuesto a finales de 2012 por la empresa de ingeniería privada española SENER y el Centro de Astrobiología de Madrid . El concepto de sonda se llama Explorador propulsado por muestreo in situ de Titan Lake (TALISE). [173] [174] La principal diferencia en comparación con la sonda TiME sería que TALISE se concibió con su propio sistema de propulsión y, por lo tanto, no se limitaría a simplemente flotar en el lago cuando salpica. [173]

Un participante del Discovery Program para su misión # 13 es Journey to Enceladus and Titan (JET), un orbitador de astrobiología de Saturno que evaluaría el potencial de habitabilidad de Encelado y Titán. [175] [176] [177]

En 2015, el programa Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA otorgó una subvención de la Fase II [178] para un estudio de diseño de un submarino Titán para explorar los mares de Titán. [179] [180] [181] [182] [183]

Condiciones prebióticas y vida [ editar ]

Artículo principal: Life on Titan
Ver también: habitabilidad planetaria

Se cree que Titán es un entorno prebiótico rico en compuestos orgánicos complejos , [56] [184] pero su superficie está congelada a −179 ° C (−290,2 ° F; 94,1 K), por lo que la vida tal como la conocemos no puede existir. en la gélida superficie de la luna. [185] Sin embargo, Titán parece contener un océano global debajo de su capa de hielo, y dentro de este océano, las condiciones son potencialmente adecuadas para la vida microbiana. [186] [187] [188]

La misión Cassini-Huygens no estaba equipada para proporcionar evidencia de biofirmas o compuestos orgánicos complejos ; mostró un entorno en Titán que es similar, en algunos aspectos, a los hipotéticos para la Tierra primordial. [189] Los científicos suponen que la atmósfera de la Tierra primitiva era similar en composición a la atmósfera actual en Titán, con la importante excepción de la falta de vapor de agua en Titán. [190] [184]

Formación de moléculas complejas [ editar ]

El experimento de Miller-Urey y varios experimentos posteriores han demostrado que con una atmósfera similar a la de Titán y la adición de radiación ultravioleta , se pueden generar moléculas complejas y sustancias poliméricas como las tolinas . La reacción comienza con la disociación de nitrógeno y metano, formando cianuro de hidrógeno y acetileno. Se han estudiado extensamente otras reacciones. [191]

Se ha informado que cuando se aplicó energía a una combinación de gases como los de la atmósfera de Titán, cinco bases de nucleótidos , los componentes básicos del ADN y el ARN , se encontraban entre los muchos compuestos producidos. Además, se encontraron aminoácidos , los componentes básicos de las proteínas . Era la primera vez que se encontraban bases de nucleótidos y aminoácidos en un experimento de este tipo sin la presencia de agua líquida. [192]

El 3 de abril de 2013, la NASA informó que podrían surgir sustancias químicas orgánicas complejas en Titán basándose en estudios que simulan la atmósfera de Titán. [56]

El 6 de junio de 2013, científicos del IAA-CSIC informaron de la detección de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en la atmósfera superior de Titán. [57]

El 26 de julio de 2017, los científicos de Cassini identificaron positivamente la presencia de aniones de cadena de carbono en la atmósfera superior de Titán, que parecían estar involucrados en la producción de compuestos orgánicos grandes y complejos. [193] Anteriormente se sabía que estas moléculas altamente reactivas contribuían a la construcción de compuestos orgánicos complejos en el Medio Interestelar, por lo que destacaban un trampolín posiblemente universal para producir material orgánico complejo. [194]

El 28 de julio de 2017, los científicos informaron que en Titán se había encontrado acrilonitrilo o cianuro de vinilo (C 2 H 3 CN), posiblemente esencial para la vida por estar relacionado con la membrana celular y la formación de estructuras de vesículas . [195] [196] [197]

En octubre de 2018, los investigadores informaron sobre vías químicas de baja temperatura desde compuestos orgánicos simples hasta compuestos químicos de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) complejos . Estas vías químicas pueden ayudar a explicar la presencia de HAP en la atmósfera de baja temperatura de Titán y pueden ser vías importantes, en términos de la hipótesis mundial de los HAP , en la producción de precursores de sustancias bioquímicas relacionadas con la vida tal como la conocemos. [198] [199]

Posibles hábitats del subsuelo [ editar ]

Las simulaciones de laboratorio han llevado a la sugerencia de que existe suficiente material orgánico en Titán para iniciar una evolución química análoga a lo que se cree que inició la vida en la Tierra. La analogía asume la presencia de agua líquida durante períodos más largos de lo que se observa actualmente; Varias hipótesis postulan que el agua líquida de un impacto podría conservarse bajo una capa de aislamiento congelada. [200] También se ha planteado la hipótesis de que los océanos de amoníaco líquido podrían existir en las profundidades de la superficie. [186] [201] Otro modelo sugiere una solución de amoníaco-agua hasta 200 kilómetros (120 millas) de profundidad debajo de una corteza de hielo con condiciones que, aunque extremas para los estándares terrestres, son tales que la vida podría sobrevivir. [187] Transferencia de calorentre las capas interior y superior sería fundamental para sustentar cualquier vida oceánica subterránea. [186] La detección de vida microbiana en Titán dependería de sus efectos biogénicos, con el metano y el nitrógeno atmosféricos examinados. [187]

Metano y vida en la superficie [ editar ]

Ver también: tipos hipotéticos de bioquímica

Se ha especulado que podría existir vida en los lagos de metano líquido de Titán, al igual que los organismos de la Tierra viven en el agua. [202] Tales organismos inhalarían H 2 en lugar de O 2 , lo metabolizarían con acetileno en lugar de glucosa y exhalarían metano en lugar de dióxido de carbono. [188] [202] Sin embargo, estos organismos hipotéticos tendrían que metabolizar a una temperatura de congelación profunda de −179,2 ° C (−290,6 ° F; 94,0 K). [185]

Todas las formas de vida de la Tierra (incluidos los metanógenos ) utilizan agua líquida como disolvente; se especula que la vida en Titán podría utilizar en su lugar un hidrocarburo líquido, como el metano o el etano, [203] aunque el agua es un disolvente más fuerte que el metano. [204] El agua también es más químicamente reactiva y puede descomponer grandes moléculas orgánicas a través de la hidrólisis . [203] Una forma de vida cuyo disolvente fuera un hidrocarburo no correría el riesgo de que sus biomoléculas fueran destruidas de esta manera. [203]

En 2005, el astrobiólogo Chris McKayargumentó que si existiera vida metanogénica en la superficie de Titán, probablemente tendría un efecto medible en la proporción de mezcla en la troposfera de Titán: los niveles de hidrógeno y acetileno serían considerablemente más bajos de lo esperado. Suponiendo tasas metabólicas similares a las de los organismos metanogénicos en la Tierra, la concentración de hidrógeno molecular se reduciría en un factor de 1000 en la superficie de Titanian únicamente debido a un hipotético sumidero biológico. McKay señaló que, si la vida está realmente presente, las bajas temperaturas en Titán resultarían en procesos metabólicos muy lentos, que posiblemente podrían acelerarse mediante el uso de catalizadores similares a las enzimas. También señaló que la baja solubilidad de los compuestos orgánicos en el metano presenta un desafío más importante para cualquier forma de vida posible. Formas de transporte activo, y los organismos con grandes proporciones de superficie a volumen podrían, en teoría, disminuir las desventajas planteadas por este hecho. [202]

En 2010, Darrell Strobel, de la Universidad Johns Hopkins , identificó una mayor abundancia de hidrógeno molecular en las capas atmosféricas superiores de Titán en comparación con las capas inferiores, argumentando a favor de un flujo descendente a una velocidad de aproximadamente 10 28 moléculas por segundo y la desaparición del hidrógeno. cerca de la superficie de Titán; como señaló Strobel, sus hallazgos estaban en línea con los efectos que McKay había predicho si las formas de vida metanogénicas estuvieran presentes. [202] [204] [205] El mismo año, otro estudio mostró niveles bajos de acetileno en la superficie de Titán, que fueron interpretados por McKay como consistentes con la hipótesis de organismos que consumen hidrocarburos. [204]Aunque reformuló la hipótesis biológica, advirtió que otras explicaciones para los hallazgos de hidrógeno y acetileno son más probables: las posibilidades de procesos físicos o químicos aún no identificados (por ejemplo, un catalizador de superficie que acepta hidrocarburos o hidrógeno) o fallas en los modelos actuales de flujo de material. . [188] Los datos de composición y los modelos de transporte deben fundamentarse, etc. Aun así, a pesar de decir que una explicación catalítica no biológica sería menos sorprendente que una biológica, McKay señaló que el descubrimiento de un catalizador eficaz a 95 K (- 180 ° C) aún sería significativo. [188]

Como señala la NASA en su artículo de noticias sobre los hallazgos de junio de 2010: "Hasta la fecha, las formas de vida basadas en el metano son solo hipotéticas. Los científicos aún no han detectado esta forma de vida en ninguna parte". [204] Como también dice la declaración de la NASA: "algunos científicos creen que estas firmas químicas refuerzan el argumento de una forma de vida primitiva y exótica o precursora de la vida en la superficie de Titán". [204]

En febrero de 2015 se modeló una hipotética membrana celular capaz de funcionar en metano líquido a temperaturas criogénicas (congelación profunda). Compuesto por pequeñas moléculas que contienen carbono, hidrógeno y nitrógeno, tendría la misma estabilidad y flexibilidad que las membranas celulares de la Tierra, que están compuestas por fosfolípidos , compuestos de carbono, hidrógeno, oxígeno y fósforo . Esta membrana celular hipotética se denominó " azotosoma ", una combinación de "azote", francés para nitrógeno y " liposoma ". [206] [207]

Obstáculos [ editar ]

A pesar de estas posibilidades biológicas, existen obstáculos formidables para la vida en Titán, y cualquier analogía con la Tierra es inexacta. A una gran distancia del Sol , Titán es gélido y su atmósfera carece de CO 2 . En la superficie de Titán, el agua existe solo en forma sólida. Debido a estas dificultades, científicos como Jonathan Lunine han visto a Titán menos como un hábitat probable para la vida que como un experimento para examinar hipótesis sobre las condiciones que prevalecían antes de la aparición de la vida en la Tierra. [208] Aunque la vida en sí misma puede no existir, las condiciones prebióticas en Titán y la química orgánica asociada siguen siendo de gran interés para comprender la historia temprana de la biosfera terrestre. [189]El uso de Titán como experimento prebiótico implica no solo la observación a través de naves espaciales, sino también experimentos de laboratorio y modelado químico y fotoquímico en la Tierra. [191]

Hipótesis de la panspermia [ editar ]

Se plantea la hipótesis de que los grandes impactos de asteroides y cometas en la superficie de la Tierra pueden haber causado que fragmentos de roca cargada de microbios escapen de la gravedad de la Tierra, lo que sugiere la posibilidad de panspermia . Los cálculos indican que estos se encontrarían con muchos de los cuerpos del Sistema Solar, incluido Titán. [209] [210] Por otro lado, Jonathan Lunine ha argumentado que cualquier ser vivo en los lagos de hidrocarburos criogénicos de Titán necesitaría ser químicamente tan diferente de la vida en la Tierra que no sería posible que uno fuera el antepasado del otro. [211]

Condiciones futuras [ editar ]

Las condiciones en Titán podrían volverse mucho más habitables en un futuro lejano. Dentro de cinco mil millones de años, cuando el Sol se convierta en un gigante rojo , la temperatura de su superficie podría aumentar lo suficiente como para que Titán sostenga agua líquida en su superficie, haciéndola habitable. [212]A medida que disminuye la emisión ultravioleta del Sol, la neblina en la atmósfera superior de Titán se reducirá, disminuyendo el efecto anti-invernadero en la superficie y permitiendo que el invernadero creado por el metano atmosférico juegue un papel mucho más importante. Estas condiciones juntas podrían crear un entorno habitable y podrían persistir durante varios cientos de millones de años. Se propone que esto fue tiempo suficiente para que la vida simple desove en la Tierra, aunque la presencia de amoníaco en Titán haría que las reacciones químicas avanzaran más lentamente. [213]

Ver también [ editar ]

  • Colonización de Titán
  • Lagos de Titán
  • Vida en Titán
  • Lista de satélites naturales
  • Las lunas de Saturno en la ficción
  • El cielo de Titán
  • Titán en la ficción
  • Vid Flumina un río de metano y etano en Titán

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Enlaces externos [ editar ]

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  • Medios relacionados con Titán (luna) en Wikimedia Commons
  • Misión Cassini-Huygens a Saturno y Titán . Característica multimedia Tour virtual de Titan
  • Vídeo del descenso de Huygens de la ESA
  • Sitio del Laboratorio Central de Imágenes de Cassini para Operaciones (CICLOPS) Búsqueda de imágenes de Titán
  • La Sociedad Planetaria (2005). TPS: Titán, la luna de Saturno . Consultado el 28 de marzo de 2005.
  • El ruido alienígena . Esta grabación es una reconstrucción de laboratorio de los sonidos que escuchan los micrófonos de Huygens .
  • AstronomyCast: Titan Fraser Cain y Pamela Gay , 2010.
  • Nomenclatura de Titán y mapa de Titán con nombres de características de la página de nomenclatura planetaria del USGS
  • Google Titan 3D , mapa interactivo de la luna
  • Álbum de imágenes de Kevin M. Gill