Titán, un mundo helado de metano

Los científicos no pueden -ni quieren- ocultar su emoción por el éxito de la sonda Huygens, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), que aterrizó el 14 de enero de este año en Titán, la mayor luna de Saturno, a 1.200 millones de kilómetros de distancia. Titán, con una temperatura superficial de 179 grados bajo cero y un relieve dibujado por metano en vez de por agua, es "un mundo Peter Pan: potencialmente como la Tierra, pero con su desarrollo congelado en una etapa muy temprana", explican en Nature.

Parte del entusiasmo científico respecto a Huygens reside en la audacia de la misión. La sonda pasó los siete años de duración del viaje interplanetario en estado de hibernación, acoplada a la nave Cassini, de la NASA. Una vez en Saturno Cassini soltó a Huygens, que descendió en caída libre hacia Titán durante 20 días; activó sus instrumentos; atravesó tomando datos la atmósfera de Titán en dos horas y media; y aterrizó. La lista de cosas que podían haber salido mal es larguísima, pero los resultados ahora presentados demuestran que la jugada ha salido mucho mejor de lo que nadie esperaba.

Por supuesto, algún problema hubo. Fallos de transmisión causaron la pérdida de unas 300 imágenes y otros datos, hoy considerados irrecuperables. Esto ha dificultado la reconstrucción de los paisajes fotografiados por la sonda, según explica el equipo del instrumento DISR, de la Universidad de Arizona (EE UU), que fue los ojos de Huygens durante su viaje a través de la atmósfera de Titán.

Pero las sorpresas positivas pesan mucho más. Por ejemplo, el aterrizaje. Dado que la superficie de Titán era un completo misterio cuando se lanzó la sonda, ésta fue equipada con nueve sensores, de los que algunos medirían en un suelo sólido y otros, en un medio líquido. Al final la sonda europea no sólo sobrevivió al impacto con la superficie -a unos 4,5 metros por segundo-, sino que tomó datos allí durante 69 minutos. Los optimistas no hubieran soñado con 15. El terreno resultó ser ni duro ni líquido, sino como "yeso húmedo, nieve un poco comprimida o arena mojada o seca. ¿Tal vez acababa de bajar la marea en Titán?", explican, en una nota de la ESA, los investigadores del paquete de instrumentos pensados para operar en la superficie.

Los resultados confirman que son correctos muchos de los conceptos sobre Titán que los científicos se habían formado a partir de datos de telescopios terrestres y de las naves Voyager, que pasaron por el sistema saturniano en 1980 y 1981. Como se creía, la atmósfera de esta luna es la más parecida a la de la Tierra de todo el Sistema Solar -de ahí el gran interés por estudiarla-. Es 10 veces más alta que la terrestre, pero ambas están formadas sobre todo por nitrógeno. Además, presenta una intensa actividad química de compuestos de carbono, hasta el punto de que muchos afirman que en Titán están los ingredientes básicos de la vida, que no tuvo posibilidad de prosperar debido al frío.

Así que la atmósfera actual de Titán es similar, creen los investigadores, a la que debió de tener la Tierra poco después de su formación, antes de que emergiera la vida. La razón es la falta de oxígeno disponible: "En Titán el agua está congelada, por lo que no hay vapor de agua en la atmósfera. Y sin agua como fuente de oxígeno, en Titán se ha mantenido durante miles de millones de años una atmósfera primitiva, rica en hidrógeno" escribe Tobías Owen, de la Universidad de Miami (EE UU).

Por esa falta de oxígeno el principal compuesto transportador del carbono es el metano -formado por carbono e hidrógeno-, en vez del dióxido de carbono -carbono y oxígeno- como en la Tierra. Y a su vez el metano es el ingrediente básico de esa activa química del carbono en la atmósfera de Titán, alimentada por la luz del sol. "En esta atmósfera la fotoquímica produce gruesas capas de compuestos orgánicos", dice Owen; estos hidrocarburos, opacos y oscuros, hacen de la atmósfera una cortina impenetrable para los telescopios. Por eso la superficie ha sido hasta ahora el secreto mejor guardado de Titán.

Pero además de confirmar lo que se intuía, Huygens aporta muchos detalles nuevos y fascinantes. Como el hecho, inesperado, de que la capa de compuestos orgánicos sea tan gruesa que llega prácticamente hasta la superficie. El instrumento DISR, que empezó a tomar imágenes a unos 150 kilómetros de altura, sólo distinguió el suelo a partir de los 50 kilómetros debido a la densa niebla de hidrocarburos, ha explicado Bruno Bezard, del Observatorio de París.

A los 700 metros DISR encendió una lámpara, y así se obtuvieron las admiradas imágenes del lugar de aterrizaje. Muestran un terreno bastante plano pero salpicado de piedras de entre tres milímetros y 15 centímetros de diámetro, que recuerdan a los cantos rodados. Es una de las "muchas evidencias de erosión debida a corrientes, posiblemente de metano líquido", informa la ESA. Los investigadores hablan de ríos secos y canales de drenaje, como si se produjeran inundaciones periódicas. De hecho, los datos de varios instrumentos sugieren que el metano en Titán está implicado en un ciclo similar al del agua en la Tierra, con nubes cargadas de gotitas que eventualmente producen lluvia.

¿Ahora bien, cómo es que hay tanto metano en la superficie y la atmósfera, se preguntan los investigadores? Como se sabe que este gas es destruido constantemente en la atmósfera -en las reacciones químicas que generan los compuestos complejos de carbono-, las cantidades de metano presentes ahora sólo se explican si hay un mecanismo de reposición. Y aquí la noticia es que este mecanismo no puede ser biológico -como lo es en la Tierra-. Las medidas de isótopos realizadas con el instrumento GCMS descartan que lo sea, y en cambio refuerzan la hipótesis del origen geológico, lo que indica que Titán es hoy activo geológicamente.

Un posible escenario para la reposición del metano es el de los criovolcanes: volcanes que emiten vapores de metano y otros gases. Es un fenómeno observado en otros cuerpos del Sistema Solar, por exótico que parezca a los no planetólogos, porque ¿volcanismo no implica calor? "Sí, pero el calor que hace falta en Titán para dar lugar a los criovolcanes es menor que en la Tierra, porque se trata de materiales volátiles. El metano se evapora a 160 grados bajo cero, que, aunque es una temperatura muy baja para nosotros, en Titán ya es más caliente que la media. A esa temperatura el agua sigue congelada, pero el metano gaseoso tiende a salir, de ahí las erupciones", explica Ricardo Hueso, del Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco.

El calor dentro de Titán, y por tanto el criovolcanismo, podría deberse a fuerzas de marea causadas por la gravedad de Saturno -el mismo fenómeno que explica el volcanismo más intenso del sistema solar, el de la luna Io de Júpiter-.

Aún hay más sobre el metano. Basándose en la composición de los demás cuerpos del sistema, en Titán debería de haber entre cuatro y 20 veces más carbono atmosférico que el hallado. ¿Dónde está? "En el caso de la Tierra el carbono que falta está en enormes depósitos de carbonatos en la corteza", escribe Owen. "En Titán, (...) la necesidad de una fuente de reposición de metano sugiere la existencia de grandes depósitos de carbono que están secuestrados a gran profundidad, quizás en forma de metano producido hace eones".

Otro resultado interesante de Huygens está relacionado con los vientos. Además de medir su dirección -hacia el este, en el sentido de rotación de la luna-, Huygens ha detectado a 120 kilómetros de altura vientos de 430 kilómetros por hora; a los 7 kilómetros se paran por completo y cambian de sentido; y en la superficie son muy lentos, de unos 3,6 kilómetros por hora. Este fenómeno de súper rotación en que las capas altas de la atmósfera giran más rápido que la superficie se observa también en Venus, y no está aún bien explicado. Y los investigadores se preguntan si un viento tan lento basta para erosionar una superficie helada.

Españoles

El instrumento HASI, responsable de la caracterización física de la atmósfera -medidas de presión, densidad, temperatura o propiedades eléctricas, entre otros parámetros- ha sido clave en la reconstrucción de la trayectoria seguida por la sonda, muy importante para interpretar, por ejemplo, los datos de los vientos. Además, HASI ha encontrado indicios de actividad eléctrica que podrían corresponder a rayos.

"Los datos nos darán de comer aún por mucho tiempo. Lo que estamos ahora publicando son los datos obtenidos, su interpretación aún llevará tiempo", señala Rafael Rodrigo, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) y co-investigador del instrumento HASI. El grupo del IAA, con la participación de José Juan López-Moreno y Luisa Lara, trabaja en la actualidad en la interpretación de los datos suministrados por el instrumento y en la realización de modelos teóricos capaces de describir correctamente el comportamiento de la atmósfera de Titán y, muy especialmente, de su ionosfera, descubierta por HASI y situada entre los 40 y 140 kilómetros de altura. El Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco es el otro español que trabaja ahora con datos de Huygens: tratan de modelizar la formación de nubes en un ciclo regido por el metano.

Finalmente, trabajando minuciosamente con las imágenes tomadas por DISR y cotejando lo que se veía con los datos del radar de la nave Cassini, los investigadores han logrado determinar el lugar del aterrizaje de Huygens. "Ahora podemos conectar lo que ha encontrado Huygens en una pequeña parte de la superficie de Titán con la visión de conjunto del orbitador", ha declarado Bashar Rizk, coordinador del trabajo.