Científicos de CalTech explican la desconcertante asimetría de lagos en Titán

Investigadores del Instituto de Tecnología de California (CalTech) sugieren que la excentricidad de la órbita de Saturno alrededor del Sol podría ser responsable de la distribución desigual de lagos sobre las regiones norte y sur de los polos de la luna Titán, la más grande de Saturno.

La órbita elíptica de Saturno alrededor del Sol expone a Titán a diferentes cantidades de lus solar, lo que afecta los ciclos de precipitación y evaporación en esas áreas. Variaciones similares en la órbita terrestre también dan lugar a ciclos de edad de hielo de largo plazo en nuestro planeta.

Izquierda: El mosaico muestra la gran diferencia de lagos existentes en el hemisferio norte y el hemisferio sur de Titán. La hipótesis presentada dice que hay un transporte de volátiles como hidrocarbonos, principalmente metano, que viajan de un hemisferio a otro. Un proceso que actualmente ocurre de sur a norte, aunque podría haberse revertido hace unas decenas de miles de años. Crédito: Cassini SAR, ISS, and VIS images (NASA/JPL/Caltech/Univ. of Arizona/Cassini Imaging Team).

Los hemisferios norte y sur de Titán, muestran la gran disparidad entre la abundancia de lagos en el norte y su abudancia en el sur. La hipótesis presentada por los investigadores favorece el flujo a largo plazo de hidrocarbonos volátiles, principalmente metano, de hemisferio a hemisferio. Recientemente, la dirección de transporte ha sido de sur a norte, pero el efecto podría haberse revertido hace unas decenas de miles de años.

De acuerdo a los datos de imágenes obtenidos por el Radar de Apertura Sintética (SAR, por sus siglas en inglés) a bordo de la sonda Cassini de la NASA, los lagos de metano y etano líquidos en las altas latitudes de titán cubren 20 veces más área que los lagos en las latitudes altas del hemisferio sur. Los datos de Cassini también muestran que hay más lagos llenos y parcialmente llenos en el norte. En el radar, las áreas con una supericie suave como los lagos aparecen oscuras, mientras que las superficies más arrugadas del suelo aparecen más brillantes.

Izquierda: Imagen de radar tomada por la sonda Cassini. Los colores de azul oscuro marcan el tipo de reflejo detectado por el radar, en este caso, más suaves. Los colores usados en la imagen no representan lo que el ojo humano vería en realidad. Crédito: NASA/JPL/USGS.

"Hay algo inherentemente diferente sobre la región polar norte versus el sur en términos de topografía de manera tal que la lluvia líquida, se escurre o filtra el suelo más en un hemisferio," dice Oded Aharonson, profesor asociado de ciencias planetarias en CalTech y principal autor del estudio publicado en Nature Geoscience el 29 de noviembre. Sin embargo, Aharonson, señala que no hay evidencia sustancial entre las regiones norte y sur para apoyar esta teoría.

Igualmente, el mecanismo responsable para esta dicotomía regional puede ser estacional. Un año en Titán dura 29,5 años terrestres. Cada 15 años terrestres, se revierten las estaciones en Titán. De acuerdo a esta hipótesis de variación estacional, la lluvia de metano y evaporación varía en diferentemente en lagos llenados recientemente por la estación y los que se encuentran secando en el sur.

El problema con esta idea, dice Aharonson, es que sirve para las reducciones de cerca de un metro por año en las profundiades de los lagos en el hemisferio de verano. Pero los lagos de Titán tienen algunos cientos de metros de profundidad en promedio y no se secarían o llenarían en sólo 15 años.

Además, la variación estacional no sirve para la discrepancia entre los hemisferios en el número de lagos vacíos. La región polar norte tiene aproximadamente tres veces tantas cuencas de lagos secos como el sur, y siete veces la cantidad de lagos parcialmente llenos.

"El mecanismo estacional puede ser responsable en parte del transporte global de metano líquido, pero esa no es toda la historia" dice Aharonson.

Una explicación más plausible, según Aharonson y sus colegas, está relacionada a la excentricidad de la órbita de Saturno y por lo tanto, de Titán, acompañándolo en su órbita alrededor del Sol.

"Nosotros proponemos que, en esta configuración orbital, la diferencia entre evaporación y precipitación no es igual en estaciones opuestas, lo que significa que hay una red de transporte de metano de sur a norte," dice Aharonson. Este desbalance debería llevar a una acumulación de metano y por lo tanto, la formación de muchos más lagos en el hemisferio norte.

Sin embargo esta situación es sólo verdadera ahora mismo. Sobre una escala de tiempo de decenas de miles de años, los parámetros de la órbita de Saturno varían, haciendo que Titán esté más cerca al Sol durante sus veranos norte y más lejos en su veranos sur, produciendo un efecto reversivo en el transporte de metano. Esto debería llevar a una acumulación de hidrocarbonos y a una abundancia de lagos en el hemisferio sur.

Arriba: Secciones del polo norte de Titán tomadas por el Radar de Apertura Sintética de Cassini. Crédito: NASA/JPL/USGS.

"Como en la Tierra, Titán tiene cientos de miles de variaciones anuales en clima, causadas por movimientos orbitales," dice Aharonson.

En la Tierra las variaciones orbitales de este tipo se conocen como ciclos de Milankovitch y están relacionados a cambios en la radiación solar, con el efecto de la redistribución global de agua en forma de glaciares y se cree que son responsables por los ciclos de edad de hielo.

"En Titán, hay ciclos climáticos de largo plazo en el movimiento global de metano que crea los lagos y esculpe las cuencas de los lagos. En ambos casos encontramos un registro de los procesos incluídos en la geología," explica.

"Tal vez enonctramos un ejemplo de cambio climático a largo plazo, análogo a los ciclos climáticos de Milankovitch en la Tierra, en otro objeto del Sistema Solar," dice Aharonson.

El estudio se titula Titan's Asymmetric Lake Distribution and its Potential Astronomical Evolution y fue escrito por Alexander G. Hayes de CalTech, Jonathan I. Lunine del Laboratorio Lunar y Planetario, Ralph D. Lorenz del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Johns Hopkinks, Michael D. Allison del Instituto Goddard para Estudios Espaciales, y Charles Elachi, director del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL).

Más información:
Informe de CalTech
Titan's Lakes

Fuente: CalTech.