Una ilustración de la luna Titán de Saturno con el planeta gigante gaseoso de fondo.(Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con Canva))
Los científicos han descubierto que el caparazón helado de la luna más grande de Saturno, Titán, podría poseer una capa aislada de hielo de metano de 9,7 kilómetros (seis millas) de espesor bajo su superficie. Irónicamente, esta capa podría facilitar la detección de signos de vida en el océano subsuperficial de Titán. Y, más adelante, el descubrimiento podría beneficiar a la lucha contra el cambio climático provocado por el hombre en la Tierra.
Titán puede ser una luna, pero también es más parecido a la Tierra que cualquier otro planeta del sistema solar. Ello se debe a que es el único planeta o luna del sistema solar, aparte de la Tierra, que posee una atmósfera, así como ríos, lagos y mares líquidos. Sin embargo, debido a las gélidas temperaturas de Titán, este líquido se compone de hidrocarburos como el metano y el etano. Aun así, el hielo de la superficie de Titán sí está compuesto de agua.
Los nuevos resultados de un equipo de científicos planetarios de la Universidad de Hawai en Mānoa revelan que el gas metano también puede estar atrapado dentro de la capa de hielo de Titán, formando una corteza diferenciada de hasta diez kilómetros de espesor. Este gas podría calentar la capa de hielo subyacente y ayudar a las moléculas a ascender a la superficie de Titán, algunas de las cuales podrían indicar la presencia de vida. Este calentamiento también podría ayudar a explicar la atmósfera rica en metano de Titán.
«Si existe vida en el océano de Titán bajo la gruesa capa de hielo, cualquier signo de vida, los biomarcadores, tendrían que ser transportados hacia arriba por la capa de hielo de Titán hasta donde pudiéramos acceder o verlos más fácilmente con futuras misiones», dijo en un comunicado Lauren Schurmeier, líder del equipo de investigación y científica de la Universidad de Hawái. «Es más probable que esto ocurra si la capa de hielo de Titán está caliente y conectada».
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El equipo fue avisado por primera vez de la posible existencia de esta capa de conexión de hielo de metano por la presencia de cráteres de impacto poco profundos en Titán. Sólo se han visto 90 cráteres de impacto en la superficie de la luna saturniana, y su observación ha sido confusa porque deberían tener cientos de metros más de profundidad de lo que realmente tienen.
«Esto fue muy sorprendente porque, basándonos en otras lunas, esperamos ver muchos más cráteres de impacto en la superficie y cráteres mucho más profundos de lo que observamos en Titán», dijo Schurmeier. «Nos dimos cuenta de que algo exclusivo de Titán debe estar haciendo que se vuelvan menos profundos y desaparezcan con relativa rapidez».
Investigación de los cráteres poco profundos de Titán
Para profundizar en el misterio de los cráteres de impacto golondrina de Titán, Schurmeier y sus colegas recurrieron a la modelización informática. Esto les permitió comprobar cuánto se relajaría y rebotaría la superficie de la mayor luna de Saturno tras el impacto de un asteroide si su cubierta helada estuviera recubierta de una capa aislante de clatrato de metano.
El clatrato de metano, o «hidrato de metano», es un compuesto sólido en el que una gran cantidad de metano queda atrapada dentro de la estructura cristalina del agua, creando un sólido similar al hielo.
Considerando cráteres de tamaño similar en una luna helada de Júpiter comparable a Titán, Ganímedes, los investigadores pudieron comparar las posibles profundidades de los cráteres de impacto en la luna saturniana.
«Utilizando este enfoque de modelado, pudimos restringir el espesor de la corteza de clatrato de metano a cinco a 10 kilómetros [alrededor de tres a seis millas] porque las simulaciones que utilizaron ese espesor produjeron profundidades de cráteres que mejor se ajustaban a los cráteres observados», añadió Schurmeier. «La corteza de clatrato de metano calienta el interior de Titán y provoca una relajación topográfica sorprendentemente rápida, lo que da lugar a la disminución de la profundidad de los cráteres a un ritmo cercano al de los glaciares cálidos de rápido movimiento en la Tierra.»
Imágenes SAR (radar de apertura sintética) de los cráteres de impacto de Titán. Las flechas indican formas potenciales de procesos de modificación de cráteres, incluyendo: dunas y arenas (púrpura), canales (azul) y erosión significativa del borde del cráter (rosa). (Crédito de la imagen: NASA/ Cassini)
El grosor de esta capa helada de metano es importante porque podría llegar a explicar por qué la atmósfera de Titán es particularmente rica en este hidrocarburo. También podría ayudar a los científicos a comprender mejor el ciclo del carbono en Titán, su «ciclo hidrológico» basado en el metano líquido y el clima cambiante de la luna saturniana.
«Titán es un laboratorio natural para estudiar cómo el gas de efecto invernadero metano se calienta y cicla por la atmósfera», explicó Schurmeier. «Los hidratos de clatrato de metano de la Tierra, que se encuentran en el permafrost de Siberia y bajo el fondo marino ártico, se están desestabilizando y liberando metano.
«Así pues, las lecciones de Titán pueden aportar importantes conocimientos sobre los procesos que ocurren en la Tierra».
Diagrama propuesto del interior de Titán (no a escala), que muestra una corteza de clatrato de metano sobre una capa de hielo en convección. (Crédito de la imagen: Schurmeier, et al., 2024)
El espesor de la corteza de clatrato de metano, visto a la luz de la topografía de Titán, significa que el interior de la luna saturniana es probablemente cálido y flexible en lugar de frío y rígido, como se creía antes.
«El clatrato de metano es más fuerte y aislante que el hielo de agua normal», añadió Schurmeier. «Una corteza de clatrato aísla el interior de Titán, hace que la capa de hielo de agua sea muy cálida y dúctil, e implica que la capa de hielo de Titán está o estaba convectando lentamente». Y esa convección significa que los biomarcadores que indican vida podrían haber sido extraídos del océano subsuperficial de Titán y transportados a su capa de hielo exterior, a la espera de ser descubiertos.
Esta investigación podría servir de guía a los científicos de la NASA que se proponen investigar Titán con la próxima nave espacial Dragonfly. Dragonfly se lanzará en 2028 y llegará al sistema de Saturno en 2034 para observar de cerca la superficie helada de Titán.
La investigación del equipo se publicó el 30 de septiembre en The Planetary Science Journal.
