Tierra y Plutón no tienen mucho en común. La Tierra es un mundo vivo y vibrante, mientras que Plutón es frío, distante y sin vida. Pero una cosa que tienen en común es el nitrógeno. La atmósfera de la Tierra es aproximadamente 78% de nitrógeno, y el componente atmosférico primario de Plutón también es nitrógeno, aunque el porcentaje exacto no está claro.
En Plutón, donde la temperatura de la superficie es de aproximadamente 42 Kelvin (-231 Celsius), la mayor parte de ese nitrógeno está congelado. Un nuevo estudio dice que el nitrógeno congelado de Plutón impulsa los vientos del planeta y da forma a sus superficies características.
Antes de que la nave espacial New Horizons de la NASA llegara a Plutón, no sabíamos mucho sobre el planeta o sus características superficiales. Cuando la nave espacial llegó en julio de 2015, todos nos sorprendimos al descubrir que Plutón era un lugar mucho más activo de lo que pensábamos. También es cuando vimos por primera vez a Tombaugh Regio, una región grande y de colores claros en la superficie del planeta.
Tombaugh Regio es un lugar muy extraño, para los ojos humanos de todos modos. Tiene dos lóbulos grandes que lo hacen parecer un corazón, y los astrónomos a veces lo llaman el "Corazón de Plutón". El lóbulo occidental se llama Sputnik Planitia, y presenta montañas de 6200 metros de altura (Tenzing Montes, anteriormente Norgay Montes) hechas de hielo de agua y una vasta llanura cubierta de hielo de nitrógeno.
Un nuevo documento dice que el vasto depósito de nitrógeno en Sputnik Planitia impulsa los vientos de Plutón y da forma a la superficie del planeta. El artículo se titula "El corazón latente de Plutón regula la circulación atmosférica: resultados de simulaciones climáticas numéricas de alta resolución y de varios años". Se publica en el Journal of Geophysical Research. El autor principal es Tanguy Bertrand, astrofísico y científico planetario del Centro de Investigación Ames de la NASA.
"Plutón tiene un misterio para todos".
Tanguy Bertrand, autor principal, Centro de Investigación Ames
La mayor parte de la delgada atmósfera de Plutón es nitrógeno, y también hay pequeñas cantidades de dióxido de carbono y metano. Una gran cantidad de nitrógeno congelado se encuentra en Sputnik Planitia, y durante el día, la temperatura aumenta lo suficiente como para sublimarlo, convirtiéndolo en vapor. Por la noche, el proceso se invierte y el nitrógeno se congela nuevamente, cayendo a la superficie. Cada vez que el ciclo se repite, actúa como una bomba, o un "latido del corazón", bombeando vientos de nitrógeno alrededor del planeta.
Ese viento fluye en la dirección opuesta a la rotación del planeta, y puede ser responsable de características superficiales inusuales en el planeta. A medida que el viento delgado y rico en nitrógeno sopla a lo largo de la superficie, transporta calor, granos de hielo y partículas de neblina para crear ventosas y llanuras de viento oscuro en las regiones del norte y noroeste.
"Esto resalta el hecho de que la atmósfera y los vientos de Plutón, incluso si la densidad de la atmósfera es muy baja, pueden afectar la superficie", dijo Tanguy Bertrand, astrofísico y científico planetario del Centro de Investigación Ames de la NASA en California y autor principal del estudio.
La región de Sputnik Planitia, o el lóbulo izquierdo del corazón de Plutón, tiene una elevación más baja que el resto del planeta y alberga la mayor parte del nitrógeno. Sputnik Planitia es una capa de hielo de 1,000 kilómetros (620 millas) ubicada en una cuenca profunda de 3 kilómetros (1.9 millas). El lóbulo derecho es principalmente tierras altas y glaciares de nitrógeno.
"Antes de New Horizons, todos pensaban que Plutón iba a ser un netball, completamente plano, casi sin diversidad", dijo Bertrand en un comunicado de prensa. "Pero es completamente diferente. Tiene muchos paisajes diferentes y estamos tratando de entender lo que está sucediendo allí ".
Describir la atmósfera de Plutón como delgada es insuficiente. Es aproximadamente 100,000 veces más delgado que el de la Tierra. Entonces, ¿cómo el viento en una atmósfera tan delgada da forma al paisaje?
El equipo de Bertrand tomó datos del sobrevuelo de New Horizons a Plutón, y luego construyó un modelo de pronóstico del tiempo para simular los vientos de nitrógeno.
El equipo descubrió que vientos de más de 4 km (2.5 millas) soplan hacia el oeste, que está en la dirección opuesta al giro de Plutón. Cuando el nitrógeno congelado en Tombaugh Regio se sublima en vapor en el norte, luego se convierte en hielo nuevamente en el sur, ese movimiento desencadena los vientos hacia el oeste. Esta situación es probablemente única en nuestro Sistema Solar, con la posible excepción de Tritón, la luna de Neptuno.
Los investigadores también encontraron otra corriente de viento. Este es un viento fuerte y de rápido movimiento cerca de la superficie. Sopla a lo largo del borde occidental de la cuenca del Sputnik Planitia. Hay patrones de viento similares en la Tierra, que siguen los contornos del paisaje.
Según el estudio, el viento es impulsado por el vapor de nitrógeno que se condensa de nuevo en hielo. Los acantilados de gran altitud de Sputnik Planitia atrapan el aire frío dentro de la cuenca. A medida que circula allí, se vuelve más fuerte.
Si el latido cardíaco de nitrógeno de Plutón está impulsando estos vientos, podrían explicar las vetas de viento y las llanuras oscuras al oeste de Sputnik Planitia. Si los vientos traen suficiente calor para calentar la superficie, eso podría causar rayas y llanuras. O podría depositar partículas de neblina, que pueden oscurecer y erosionar el hielo. Y si el viento soplaba en la dirección opuesta, es decir, en la misma dirección que el giro de Plutón, los paisajes podrían ser muy diferentes.
"Sputnik Planitia puede ser tan importante para el clima de Plutón como el océano lo es para el clima de la Tierra", dijo Bertrand. "Si eliminas el Sputnik Planitia, si eliminas el corazón de Plutón, no tendrás la misma circulación", agregó.
La característica más "famosa" en Plutón es probablemente el terreno cubierto. El terreno cubierto de paletas son campos de formas irregulares del tamaño de rascacielos hechos principalmente de hielo de metano. Se encuentran a gran altura cerca del ecuador. ¿Podrían ser un artefacto del latido del corazón de nitrógeno de Plutón?
En su artículo, los investigadores dicen que "... durante los períodos de acumulación ecuatorial de hielo CH4 (metano), la retrorotación y la inyección de aire frío rico en N2 de Sputnik Planitia podrían transportar y empujar el CH4 gaseoso hacia el oeste, de modo que favorezca la acumulación de hielo CH4 en las longitudes más occidentales (es decir, al este de Sputnik Planitia) que conduce a la formación del Terreno Blade allí ".
También dicen "... las crestas (" cuchillas ") de los depósitos de Bladed Terrain muestran una orientación dominante N-S, que también podría originarse en parte de este peculiar régimen de circulación atmosférica".
Por ahora, parece incierto si estos vientos de nitrógeno podrían causar el terreno con palas. Pero el equipo tiene la intención de intentar averiguarlo. "En el futuro, planeamos explorar más estas ideas e investigar los procesos que conducen a estas asimetrías longitudinales y formaciones geológicas peculiares, mediante el uso de simulaciones GCM a largo plazo de alta resolución".
En su conclusión, los autores dicen que "Nuestro trabajo confirma que a pesar de una superficie congelada y una atmósfera tenue, el clima de Plutón es notablemente activo". Mucho más activo de lo que probablemente nadie pensaba.
New Horizons no pudo entrar en órbita alrededor de Plutón. Eso es difícil de hacer, y esa nunca fue su misión. La NASA está considerando un orbitador de Plutón en el futuro, pero mientras tanto, todo lo que aprendimos sobre el planeta enano helado, lo aprendimos de un solo sobrevuelo. Aun así, aprendimos lo suficiente como para estar intrigados y querer saber más sobre este mundo fascinante y misterioso.
"Plutón tiene un misterio para todos", dijo Bertrand.
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