El 'corazón' de Plutón, abajo a la derecha. Fuente: NASA/APL/SwRI.
En febrero, científicos de la NASA que analizaron la topografía de la luna Caronte, de Plutón, afirmaron que sus brechas y valles implican que pudo tener un océano bajo su superficie que se congeló y expandió, provocando fracturas en su superficie.
También basándose en datos de la nave espacial New Horizons de la NASA, que pasó por Plutón el año pasado, se han ido acumulando pruebas de que el plutoide puede tener un océano líquido debajo de su corteza helada. Ahora, mediante el modelado de la dinámica del impacto que creó un enorme cráter en la superficie de Plutón, un equipo de investigadores ha realizado una nueva estimación de cómo de gruesa podría ser esa capa líquida.
El estudio, dirigido por el geólogo de la Universidad Brown (Rhode Island, EE.UU.) Brandon Johnson y publicado en Geophysical Research Letters, encuentra una alta probabilidad de que haya más de 100 kilómetros de agua líquida bajo la superficie de Plutón. La investigación también ofrece una pista sobre la composición de ese océano, sugiriendo que es probable que tenga un contenido de sal similar al del Mar Muerto.
"Modelos térmicos del interior de Plutón y pruebas tectónicas encontradas en la superficie sugieren que puede existir un océano, pero no es fácil de deducir su tamaño o cualquier otra cosa al respecto", dice Johnson, que es profesor ayudante del Departamento de Ciencias Planetarias, de la Tierra y el Medio Ambiente de Brown. "Hemos sido capaces de poner algunas restricciones en su espesor y obtener algunas pistas sobre su composición", dice, en la web de la universidad.
La investigación se centró en Sputnik Planum, una cuenca de 900 kilómetros de diámetro que conforma el lóbulo occidental de la famosa figura en forma de corazón que se puso de manifiesto durante el sobrevuelo de New Horizons. La cuenca parece haber sido creada por un impacto, probablemente por un objeto de 200 kilómetros de diámetro o más grande.
La historia de cómo se relaciona la cuenca con el presunto océano de Plutón comienza con su posición en el planeta en relación con Caronte -la luna más grande de Plutón-. Plutón y Caronte tienen un anclaje mareal mutuo, lo que significa que siempre se muestran entre sí la misma cara mientras giran.
Sputnik Planum se encuentra directamente en el eje de mareas que une a los dos mundos. Esa posición sugiere que la cuenca tiene lo que se llama una anomalía de masa positiva: que tiene más masa que el promedio de la corteza helada de Plutón. Cuando la gravedad de Caronte tira de Plutón, tiraría proporcionalmente más de las zonas de mayor masa, lo que habría movido el planeta hasta que Sputnik Planum se alineara con el eje de mareas.
Sin embargo, una anomalía de masa positiva haría de Sputnik Planum un "bicho raro" en lo que a cráteres se refiere.
"Un cráter de impacto es básicamente un agujero en el suelo", dice Johnson. "Consiste en que desaparece un montón de material, por lo que sería de esperar una anomalía de masa negativa, pero eso no es lo que vemos en Sputnik Planum. Eso hizo que la gente se pusiera a pensar cómo se pudo producir esa anomalía de masa positiva".
Explicación
Parte de la respuesta es que, después de su formación, la cuenca se ha ido llenando parcialmente con hielo de nitrógeno. Esa capa de hielo añade algo de masa a la cuenca, pero no es suficientemente gruesa por sí sola para hacer que Sputnik Planum tenga masa positiva, dice Johnson.
El resto de la masa podría estar generado por un líquido que está "al acecho" debajo de la superficie.
También basándose en datos de la nave espacial New Horizons de la NASA, que pasó por Plutón el año pasado, se han ido acumulando pruebas de que el plutoide puede tener un océano líquido debajo de su corteza helada. Ahora, mediante el modelado de la dinámica del impacto que creó un enorme cráter en la superficie de Plutón, un equipo de investigadores ha realizado una nueva estimación de cómo de gruesa podría ser esa capa líquida.
El estudio, dirigido por el geólogo de la Universidad Brown (Rhode Island, EE.UU.) Brandon Johnson y publicado en Geophysical Research Letters, encuentra una alta probabilidad de que haya más de 100 kilómetros de agua líquida bajo la superficie de Plutón. La investigación también ofrece una pista sobre la composición de ese océano, sugiriendo que es probable que tenga un contenido de sal similar al del Mar Muerto.
"Modelos térmicos del interior de Plutón y pruebas tectónicas encontradas en la superficie sugieren que puede existir un océano, pero no es fácil de deducir su tamaño o cualquier otra cosa al respecto", dice Johnson, que es profesor ayudante del Departamento de Ciencias Planetarias, de la Tierra y el Medio Ambiente de Brown. "Hemos sido capaces de poner algunas restricciones en su espesor y obtener algunas pistas sobre su composición", dice, en la web de la universidad.
La investigación se centró en Sputnik Planum, una cuenca de 900 kilómetros de diámetro que conforma el lóbulo occidental de la famosa figura en forma de corazón que se puso de manifiesto durante el sobrevuelo de New Horizons. La cuenca parece haber sido creada por un impacto, probablemente por un objeto de 200 kilómetros de diámetro o más grande.
La historia de cómo se relaciona la cuenca con el presunto océano de Plutón comienza con su posición en el planeta en relación con Caronte -la luna más grande de Plutón-. Plutón y Caronte tienen un anclaje mareal mutuo, lo que significa que siempre se muestran entre sí la misma cara mientras giran.
Sputnik Planum se encuentra directamente en el eje de mareas que une a los dos mundos. Esa posición sugiere que la cuenca tiene lo que se llama una anomalía de masa positiva: que tiene más masa que el promedio de la corteza helada de Plutón. Cuando la gravedad de Caronte tira de Plutón, tiraría proporcionalmente más de las zonas de mayor masa, lo que habría movido el planeta hasta que Sputnik Planum se alineara con el eje de mareas.
Sin embargo, una anomalía de masa positiva haría de Sputnik Planum un "bicho raro" en lo que a cráteres se refiere.
"Un cráter de impacto es básicamente un agujero en el suelo", dice Johnson. "Consiste en que desaparece un montón de material, por lo que sería de esperar una anomalía de masa negativa, pero eso no es lo que vemos en Sputnik Planum. Eso hizo que la gente se pusiera a pensar cómo se pudo producir esa anomalía de masa positiva".
Explicación
Parte de la respuesta es que, después de su formación, la cuenca se ha ido llenando parcialmente con hielo de nitrógeno. Esa capa de hielo añade algo de masa a la cuenca, pero no es suficientemente gruesa por sí sola para hacer que Sputnik Planum tenga masa positiva, dice Johnson.
El resto de la masa podría estar generado por un líquido que está "al acecho" debajo de la superficie.
Al igual que una bola de bolos soltada en un trampolín, un gran impacto crea un hueco en la superficie de un planeta, seguido de un rebote. Ese rebote tira del material hacia arriba, desde el fondo de interior del planeta. Si ese material surgente es más denso que lo que ha arrancado el impacto, el cráter termina con la misma masa que tenía antes de que ocurriera el impacto. Este es un fenómeno al que los geólogos se refieren como compensación isostática.
El agua es más densa que el hielo. Así que si había una capa de agua líquida bajo la capa de hielo de Plutón, pudo haber brotado tras el impacto de Sputnik Planum, equilibrando la masa del cráter. Si la cuenca comenzó con masa neutra, la capa de nitrógeno depositada más tarde sería suficiente para crear una anomalía de masa positiva.
Modelos
"Este escenario requiere un océano líquido", dice Johnson. "Queríamos ejecutar modelos informáticos del impacto para ver si esto es algo que realmente sucedería. Lo que encontramos es que la producción de una anomalía de masa positiva es bastante sensible al espesor de la capa de océano. También es sensible a lo salado que sea el océano, debido a que el contenido de sal afecta a la densidad del agua".
Los modelos simulan el impacto de un objeto lo suficientemente grande como para crear una cuenca del tamaño de Sputnik Planum, golpeando Plutón a una velocidad esperada para esa parte del sistema solar. La simulación utilizó diversos espesores de la capa de agua debajo de la corteza, desde 0 hasta 200 kilómetros de espesor.
El escenario que mejor reconstruyó la profundidad observada de Sputnik Planum, al tiempo que creaba un cráter con compensación de masa, era uno en el que Plutón tiene una capa de océano más de 100 kilómetros de espesor, con una salinidad de alrededor del 30 por ciento (la del Mar Muerto es del 28%, y la de los océanos terrestres, el 3,5%).
"Lo que esto nos dice es que si Sputnik Planum es de hecho una anomalía de masa positiva -y parece que así es- esta capa de océano de por lo menos 100 kilómetros de espesor tiene que estar ahí", dice Johnson. "Es bastante sorprendente para mí que este cuerpo tan lejano del sistema solar pueda tener agua líquida."
A medida que los investigadores sigan analizando los datos enviados por New Horizons, Johnson tiene la esperanza de que surja una imagen más clara del posible océano de Plutón.
Han co-escrito el artículo Timothy Bowling, de la Universidad de Chicago, y Alexander Trowbridge y Andrew Freed, de la Universidad de Purdue (Indiana).
El agua es más densa que el hielo. Así que si había una capa de agua líquida bajo la capa de hielo de Plutón, pudo haber brotado tras el impacto de Sputnik Planum, equilibrando la masa del cráter. Si la cuenca comenzó con masa neutra, la capa de nitrógeno depositada más tarde sería suficiente para crear una anomalía de masa positiva.
Modelos
"Este escenario requiere un océano líquido", dice Johnson. "Queríamos ejecutar modelos informáticos del impacto para ver si esto es algo que realmente sucedería. Lo que encontramos es que la producción de una anomalía de masa positiva es bastante sensible al espesor de la capa de océano. También es sensible a lo salado que sea el océano, debido a que el contenido de sal afecta a la densidad del agua".
Los modelos simulan el impacto de un objeto lo suficientemente grande como para crear una cuenca del tamaño de Sputnik Planum, golpeando Plutón a una velocidad esperada para esa parte del sistema solar. La simulación utilizó diversos espesores de la capa de agua debajo de la corteza, desde 0 hasta 200 kilómetros de espesor.
El escenario que mejor reconstruyó la profundidad observada de Sputnik Planum, al tiempo que creaba un cráter con compensación de masa, era uno en el que Plutón tiene una capa de océano más de 100 kilómetros de espesor, con una salinidad de alrededor del 30 por ciento (la del Mar Muerto es del 28%, y la de los océanos terrestres, el 3,5%).
"Lo que esto nos dice es que si Sputnik Planum es de hecho una anomalía de masa positiva -y parece que así es- esta capa de océano de por lo menos 100 kilómetros de espesor tiene que estar ahí", dice Johnson. "Es bastante sorprendente para mí que este cuerpo tan lejano del sistema solar pueda tener agua líquida."
A medida que los investigadores sigan analizando los datos enviados por New Horizons, Johnson tiene la esperanza de que surja una imagen más clara del posible océano de Plutón.
Han co-escrito el artículo Timothy Bowling, de la Universidad de Chicago, y Alexander Trowbridge y Andrew Freed, de la Universidad de Purdue (Indiana).
Referencia bibliográfica:
Brandon C. Johnson, Timothy J. Bowling, Alexander J. Trowbridge, Andrew M. Freed: Formation of the Sputnik Planum basin and the thickness of Pluto's subsurface ocean. Geophysical Research Letters (2016). DOI: 10.1002/2016GL070694
Brandon C. Johnson, Timothy J. Bowling, Alexander J. Trowbridge, Andrew M. Freed: Formation of the Sputnik Planum basin and the thickness of Pluto's subsurface ocean. Geophysical Research Letters (2016). DOI: 10.1002/2016GL070694