Explicado: ¿por que el vórtice en el polo de Titan es tan frío?

El misterioso vórtice de gas frío que gira sobre el polo sur de Titán, la luna de Saturno, puede ser resultado de la química única de su atmósfera, según encuentra un nuevo estudio.

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La imagen de Titan en infrarrojo y el detalle en luz visible.

Este vórtice polar frío de invierno, a diferencia de lo que se ve en la Tierra, Venus o Marte, podría arrojar luz sobre cómo se comportan las atmósferas en mundos alienígenas, dijeron los investigadores.

Titán es más grande que el planeta Mercurio, por lo que es el satélite natural más grande de las más de 60 lunas conocidas que orbitan alrededor de Saturno. También es la única luna conocida por tener una atmósfera sustancial. De hecho, la presión atmosférica cerca de la superficie de Titán es aproximadamente 60 por ciento mayor que la de la Tierra.

Antes de su ardiente inmersión en la atmósfera de Saturno el 15 de septiembre de 2017, la sonda Cassini de la NASA escaneó la turbia atmósfera de Titán durante casi 14 años. Esto ayudó a los miembros del equipo de la misión a analizar cómo evolucionó la atmósfera de nitrógeno y metano de Titán durante el invierno y  verano en sus hemisferios norte y sur.

En la Tierra, Venus y Marte, generalmente se forman en las atmósferas, muy por encima de los polos de sus hemisferios invernales, manchas calientes. Esto se debe a que el gas se “hunde” allí, donde finalmente se comprime y calienta.

Inesperadamente, en 2012, durante el invierno en el sur de Titán, Cassini descubrió que un vórtice de 300 kilómetros sobre el polo sur de Titán, se volvió extraordinariamente frío en lugar de caliente. De hecho, lo suficientemente frío para que se forme hielo de ácido cianhídrico (cianuro de hidrógeno).

“Hemos estado modelando la atmósfera de Titán durante más de dos décadas, pero ninguno de los modelos predijo este enfriamiento”, dijo Nicholas A. Teanby, el investigador principal. “Esto tampoco se ha observado en otros planetas terrestres  como Marte, la Tierra o Venus, así que fue inesperado”.

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El Vórtice en detalle – Cassini NASA

En el 2009, se observó algo de calentamiento en la atmósfera sureña de Titán al comienzo del invierno, tal como era esperado. Sin embargo, “rápidamente se volvió sorprendentemente frío después de algunos años”, con temperaturas hasta menos 153 grados Celsius. “que es muy frío, incluso para la estratosfera de Titán”, dijo Teanby.

Para descubrir qué causó este sorprendente enfriamiento, Teanby y sus colegas analizaron los datos recopilados por Cassini en los últimos 13 años. Se centraron en la química y la temperatura del vórtice de invierno polar de Titán.

Los hallazgos del equipo de investigación sugirieron que gases en cantidades insignificantes, que componen meras millonésimas de la atmósfera de Titán pueden explicar este enfriamiento inesperado. “Anteriormente, pensamos que estos gases tenían un papel bastante menor, así que fue una gran sorpresa”, agregó Teanby.

La luz del sol puede desencadenar reacciones químicas exóticas en lo alto de la atmósfera de Titán, generando compuestos de vida corta como etano, acetileno, cianuro de hidrógeno y cianoacetileno. Estas moléculas absorben calor de Titán y lo irradian hacia el espacio exterior en forma de rayos infrarrojos, enfriándolo.

“La circulación atmosférica puede mover estos gases, concentrándolos en ciertos lugares, particularmente en los polos”.

Este enfriamiento es aparentemente exclusivo de Titán en el Sistema Solar.

“La química atmosférica es extremadamente importante cuando se considera el estado de los planetas en nuestro propio sistema solar y más allá”, dijo Teanby. “Un efecto similar también podría estar ocurriendo en muchas atmósferas de exoplanetas, teniendo implicaciones para la formación de nubes y la dinámica atmosférica”.

Los científicos detallaron sus hallazgos en línea el 21 de noviembre en la revista Nature. (en el enlace el paper completo en ingles)