Plutón podría tener un océano bajo su superficie

NASA / JPL 

El océano del agua líquida que se esconde debajo de la corteza de hielo de Plutón no se ha convertido en hielo debido a la capa de aislamiento de calor dentro de la red cristalina de la cual las moléculas de gas están "bloqueadas", según un artículo publicado en Nature Geosciences.

Los astrónomos creen que los océanos de agua líquida pueden existir en muchos cuerpos en el sistema solar. Por ejemplo, existe evidencia confiable de la presencia de tales océanos debajo de las superficies de los satélites de los planetas gigantes: Europa y Encelado. Ahora, otro objeto potencial con océano líquido es Plutón.

Plutón fue investigado por primera vez en detalle por la sonda New Horizons en 2015. Contrariamente a las expectativas de muchos expertos, este cuerpo distante del sistema solar es geológicamente muy diverso. Tiene un detalle de relieve llamado Plain Sputnik, ubicado en el eje que conecta los centros de Plutón y su satélite Caronte. Los científicos ya han vinculado tal disposición con la anomalía gravitacional de la región, que se explicó mejor mediante una colisión con un cuerpo grande en el pasado y el levantamiento posterior de la densa sustancia de un océano líquido.

Calor en Plutón

La existencia de un océano aún no congelado de agua líquida en Plutón a primera vista parece poco probable, ya que requiere una temperatura relativamente alta en el núcleo del cuerpo. Sin embargo, Plutón no tiene fuentes de calor internas obvias. El calor generado por la descomposición de los elementos radiactivos, también de acuerdo con los cálculos de los científicos, no debería ser suficiente para un calentamiento suficientemente fuerte.

Potencialmente, el calor puede contener una capa superficial gruesa de hielo poroso con un alto contenido de nitrógeno molecular congelado. Sin embargo, en tal caso, las capas de hielo deben estar en profundidad a una temperatura relativamente alta, pero en este caso, el hielo tiene una viscosidad baja, lo que resultará en movimientos que igualarán las variaciones locales en el espesor. Pero, la superficie de Plutón es diversa y muestra claras diferencias en el espesor de la cubierta de hielo.

Otra posible explicación puede ser la alta concentración de impurezas en el agua, que reduce significativamente el punto de congelación. Sin embargo, para lograr el efecto deseado, se necesitan altas concentraciones de gases disueltos, como el amoníaco, en una fracción de masa de aproximadamente el 30%, que por un lado excede en gran medida las mediciones conocidas de la composición química de los núcleos cometarios, y por otro, disminuiría la densidad del agua, haciendo imposible explicar la anomalía gravitacional. Las sales disueltas tampoco son adecuadas, ya que hacen que el sistema sea inestable y no permiten que se describan las características gravitacionales del llano de Sputnik.

Caltratos

Ahora, Francis Nimmo de la Universidad de California en Santa Cruz y sus colegas japoneses propusieron una nueva idea que explicaría los datos disponibles. De acuerdo con ello, entre el océano líquido y la corteza de hielo hay una capa delgada adicional de clatratos (hidratos de gas), es decir, compuestos de agua y gases, y las moléculas de las inclusiones de gas están atrapadas en la red del hielo.

Los clatratos se ven casi igual que el hielo ordinario, pero gastan el calor mucho peor y tienen una alta viscosidad. Esta propiedad les permite proteger simultáneamente el océano líquido de la congelación y garantizar la ausencia de movimientos notables de las capas de hielo que se encuentran por encima, ya que su presencia provoca un brusco salto de temperatura cuando se cruza una capa delgada. Esta hipótesis también hace posible explicar la alta concentración de nitrógeno en la atmósfera enrarecida de Plutón y la ausencia casi total de metano, ya que el nitrógeno es difícil de retener en la composición del hidrato, y el metano puede estar en una forma así durante mucho tiempo. Al mismo tiempo, también se han propuesto fuentes potenciales para el metano, ya que puede producirse por la descomposición de compuestos orgánicos en el núcleo sólido del cuerpo.


Representación esquemática de la estructura de Plutón según la nueva idea. En la imagen de la derecha, se superponen dos variantes de las dependencias de la temperatura y la profundidad. Si hay una capa de clatratos en esta región, la temperatura cambia dramáticamente.
S. Kamata et al. / Nature Geoscience, 2019

Los autores realizaron simulaciones numéricas de la evolución térmica y estructural de Plutón durante más de 4.600 millones de años, y mostraron un efecto significativo de la capa de clatrato: sin ellos, el océano se hubiese congelado completamente hace cientos de millones de años, y con ellos debería permanecer casi sin cambios.

Los autores señalan que este mecanismo para proteger los océanos del congelamiento puede funcionar no solo en Plutón, sino también en otros objetos, lo que es importante no solo en el contexto de la geofísica de los cuerpos celestes, sino también para la astrobiología. Sin embargo, los científicos creen que la existencia de vida en el océano en las profundidades de Plutón es poco probable. "Si el hielo que lo cubre es realmente frío y duro, hace que sea más difícil que las sustancias de la superficie del cuerpo entren en el océano", explica Nimmo. "Los investigadores a menudo consideran esta condición necesaria para sostener la vida", añade.

Después de volar alrededor de Plutón, la sonda New Horizons continuará moviéndose a lo largo de los bordes del sistema solar. Su próximo objetivo fue el objeto de Ultima Thule, a donde llegó el 1 de enero de 2019. Recientemente, los astrónomos resumieron los primeros resultados de su investigación.


Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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