Cassini ya hace tiempo que dijo adiós, pero su legado mantiene su margen de asombro. Especialmente en el que era uno de sus objetivos colaterales: Titán es un mundo de agua como Europa, Encélado o Ceres, pero también de hidrocarburos en sus múltiples variantes. Es, quizás, uno de los ejemplos más peculiares de lo que la química puede crear en el Universo.

Imagen de portada: Foto compuesta de Titán a partir de los sobrevuelos de Cassini

El 11 de septiembre de 2018 la sonda Cassini logró completar una de sus órbitas previas a su zambullida en Saturno apenas cuatro días después; había trazado un rumbo que la llevó a hacer una pasada cercana al hemisferio norte de esta luna, plagada de lagos y mares de metano y etano en estado líquido. Porque en Titán no hay agua, sino algo todavía mejor para los que teorizan sobre las opciones de vida extraterrestre: hay mares de hidrocarburos, compuestos derivados de cadenas de carbono, la base de la vida. En la imagen en mosaico se pueden apreciar tres de esas formaciones: Punga Mare, 390 km de diámetro de lago, Ligeia Mare (500 km de ancho) y Kraken Mare, con unos 1.200 km de diámetro.

Todos tienen forma de “relleno de grieta”, es decir, que los hidrocarburos en estado líquido se acumularon allí donde el suelo les permitió acomodarse. A diferencia de muchos lagos terrestres, donde el efecto de mareas y la erosión uniformiza las orillas y tiende a hacerlos más compactos, aquí el estado líquido se expande por donde puede, lo que le da a esos lagos de Titán una característica forma irregular, casi de araña. No obstante, el origen real de esos lagos son un misterio. Se desconoce cómo se forman, por qué en esas regiones precisamente, y sobre todo si forman parte de un ciclo hídrico mucho más amplio vinculado con la atmósfera de Titán o su actividad geológica.

Lagos de Titán en el hemisferio norte (NASA JPL-Caltech SSI)

También hay más lagos en otras latitudes o alrededor de los grandes, más pequeños, en muchos casos incluso con formas irregulares o circulares. Y depresiones profundas que sin embargo están liberadas de líquidos. Es decir, que el proceso geológico de la superficie no se debe a la liberación de hidrocarburos líquidos, sino que estos se adaptan a las irregularidades de un terreno ya de por sí mucho más accidentado de lo que se piensa. En 2015 la Agencia Espacial Europea (ESA) postuló un modelo más lógico, parecido al que sucede en la Tierra con las llamadas “formas kársticas”, esto es, surgidos de la erosión de la caliza y el yeso que alberga los depósitos de agua subterránea. La porosidad de este tipo de rocas permite que emerjan los lagos.

Un proceso similar podría suceder en Titán. Es una de las explicaciones más plausibles ante la inexistencia confirmada de un sistema de canales drenantes. Esto implicaría otras suposiciones: primera, que la superficie de Titán está conformada por materiales muy blandos, o bien que hay una capa de hidrocarburos en estado sólido en la superficie y que al erosionarse provoca los lagos o cuando menos la posibilidad de que suba su contenido desde el subsuelo. Literalmente los hidrocarburos erosionarían otros hidrocarburos mezclados con la roca y abrirían brechas por las que sube el material.

Pero la erosion de Titán es como el paso de un caracol: harían falta una media de entre 40 y 50 millones de años para crear una depresión de cien metros de profundidad. Sólo llueve en las zonas polares y durante el “verano” y se desconoce si hay fuerzas contrarias a la erosión que podrían condicionar el proceso. Además el frío de Titán no alienta precisamente la actividad atmosférica. Sea como fuere, es evidente que la particular orografía de esta luna de Saturno tiene muchos paralelismos con mundos atmosféricos complejos como la Tierra. Lo que funciona en un mundo debería, en virtud de la coherencia de las leyes físicas, poder suceder en otro aunque las condiciones no sean parecidas. Por ejemplo, el ciclo de tormentas de Marte es muy parecido al que sacude el Sahara, pero a una escala infinitamente mayor.

Fotografía “limpia” (sin nubes o distorsiones) de las orillas de uno de los lagos de Titán

Según algunos investigadores americanos asociados al programa Cassini y que gestionan la información que recogió esta sonda, en los lagos de Titán hay un mínimo oleaje que produce erosión, apenas tendrían unos centímetros de alto debido, principalmente, a que los hidrocarburos son mucho más densos que el agua: los mares de Titán son “planos”, esto es, apenas se mueven. Pero podría tratarse de rachas de viento de superficie lo suficientemente fuertes como para mover esos hidrocarburos, que desde fuera parecían puro cristal oscuro. Otros investigadores ya han mencionado esa posibilidad en el pasado. Mas que olas los distintos equipos de la Cassini y de universidades asociadas hablan de “ondas perturbadoras” que actuarían como cuando se golpea un barreño de agua. Podría deberse a algún tipo de movimiento del subsuelo que “golpeara” el líquido.

La clave de todo origen está en la estructura de la propia luna. Tiene una baja densidad (1,9 gramos por cm cúbico) debido a la gran concentración de hielo que conforma toda su estructura. Se cree que el núcleo es material sólido de unos 3.000 km de diámetro rodeada de un gran océano de agua a bajas temperaturas y gran presión de unos 100 km de profundidad, cubierto por completo por una capa de superficie de hielo de varios km de grosor. También se especula con que podría haber otro océano intermedio de hidrocarburos.

Los cielos de metano

La atmósfera de la luna es muy densa, similar a la de la Tierra pero con cambios importantes: en lugar de estar basada en la evaporación de agua lo hace sobre el metano, el más abundante en este mundo que orbita Saturno. Sus nubes, la lluvia e incluso las torrenteras estacionales y los cursos líquidos de superficie se basan en este hidrocarburo. Y es un sistema planetario: ocurre tanto en el hemisferio norte como en el sur. Pero no es idéntico: la aplicación e modelos terrestres a Titán no ha funcionado, porque las previsiones meteorológicas no se cumplieron, lo que induce a pensar que quizás el ciclo es diferente. La atmósfera de la luna es lo suficientemente grande como para no disolverse o escaparse hacia el espacio por la falta de gravedad, compuesta principalmente por nitrógeno y un 6% de metano e hidrocarburos, lo que la convierte, salvando las distancias, en el pozo petrolífero más grande de todo el Sistema. Popularmente es definida como una gran bola de hielo, roca e hidrocarburos. No hay que olvidar que puede llegar a tener una media de -180º centígrados en superficie.

Tormentas en Titán

Pero las similitudes, con variaciones, se mantienen. La luna saturnal sufre ciclos de tormentas a una escala que si se produjeran en la Tierra serían casi legendarias, dejando a los huracanes de fuerza 5 en una mera borrasca. En octubre de 2016 la NASA descubría uno de esos ciclos en el hemisferio sur (fotografía superior) provocado por un “detallito” del clima del lugar: las oscilaciones térmicas son muy drásticas, de hasta 40º de diferencia en un periodo muy breve de tiempo. Pero lo más extraño fue la propia tormenta: un torbellino con un punto caliente en altura que le hace tener ese aspecto de cúpula. Bajo ella se ha acumulado una gran cantidad de gases, principalmente hidrocarburos y nitrilos que se extinguen a medida que la tormenta remite y la luz ultravioleta penetra la masa e inicie su descomposición química.

El invierno de Titán creó una tormenta alimentada por gases de la capa superior de la atmósfera sobre el polo sur, fotografiado por Cassini en otra de sus pasadas a distancia. Gracias a la longevidad de la sonda sabemos que el mismo ciclo se produjo ya en 2004, lo que induce a pensar que es regular y no un suceso esporádico por cuestiones físicas puntuales. Curiosamente la tormenta de 2004 se produjo en el polo norte, lo que complica todavía más las consideraciones sobre el ciclo atmosférico. La explicación a este fenómeno hay que buscarlo en los continuos cambios de temperatura: el calor circula por la atmósfera de Titán en un sistema que va de polo a polo gracias a un ciclo de surgencia y subsidencia entre gases calientes en el polo de verano y fríos en el polo de invierno.

Esa combinación mueve las masas de calor y provoca estos cambios a nivel planetario. De hecho la Cassini y sus datos permitieron establecer en 2009 el momento de la inversión entre un polo y el otro. El invierno en Titán supone una caída brusca de 40 grados centígrados en la estratosfera de sobre el polo sur a lo largo de cuatro años. A su vez, el registro térmico del polo norte ha subido una media de seis grados. Este ciclo literalmente congela uno de los polos mientras el otro goza de una temperatura algo más estable y elevada, lo que insinúa un sistema climático tremendamente brusco pero estable a lo largo de los años.

Montañas de hielo que “flotan” sobre agua

La NASA descubrió tiempo atrás, gracias a los datos topográficos acumulados por Cassini, que las pocas elevaciones del terreno de superficie se deben a grandes bloques de hilo puro que se hundirían en el océano inferior. El estudio fue publicado en la revista Nature por los responsables de la NASA. Los científicos del grupo de la Universidad de California asociados a la agencia detectaron que las extrañas variaciones de gravedad detectadas en las montañas apuntan a explicaciones diferentes. Sobre cualquier elevación del terreno suele registrarse mayor influencia gravitatoria por tener una mayor masa, sin embargo en Titán es justo al contrario.

La explicación posible según el estudio es que cada elevación de la topografía de la superficie de Titán está equilibrada por una ‘raíz’ profunda lo suficientemente grande como para compensar el efecto gravitacional de la protuberancia. Esa raíz de hielo endurecido sería el equivalente a un iceberg, con la mayor parte de su masa total dentro del océano que se cree existe entre la superficie congelada y el núcleo de roca y hielo compactado hasta presiones inmensas que son el corazón de la luna. Esta masa inferior aportaría menor densidad que si ese espacio estuviera ocupado por agua y además ejercería una fuerza ascendente que podría explicar la menor gravedad detectada por la sonda.

Es una explicación que funciona y los astrónomos la tomaron como una explicación plausible con consecuencias: de manera indirecta confirmaría la existencia de ese océano helado que podría ser el caldo de cultivo perfecto para la vida. Otra consecuencia es menos positiva, por lo que tiene de cortapisa para la aplicación a Titán de la lógica de placas tectónicas: al existir una capa de hielo tan dura y fuerte sería complicado un volcanismo activo que explicaría parte de lo que la sonda Cassini ha observado de Titán, por lo que habría que buscar otras explicaciones. Y si no hay volcanismo entonces apenas hay tectónica de placas (la placa de hielo sería casi eterna, sin reciclaje de ninguna forma desde abajo o por movimientos) y por lo tanto hay que buscar nuevas teorías sobre la esquiva luna saturniana.

Reconstrucción artística de cómo sería la superficie de Titán

 

Reconstrucción en mosaico de las imágenes reales del polo norte de Titán

Imagen real de Titán tomada por la sonda Cassini