17 de julio de 2007

Caronte es una máquina de hielo

Imagen: Gemini/J.Cook

Astrónomos de la Universidad del Estado de Arizona y del Observatorio Gemini, liderados por Jason Cook, han encontrado evidencia de géiseres helados que lanzan material a través de rupturas en la corteza del compañero del planeta enano Plutón, Caronte, recubriendo parte de su superficie con cristales de hielo, lo que haría a este mundo distante el equivalente a una "maquina de hielo" de la parte más externa del Sistema Solar.

La evidencia de estos depósitos de hielo provienen de los espectros de alta resolución tomados con el sistema de óptica adaptativa del Observatorio Gemini denominado ALTAIR que se encuentra acoplado al instrumento cercano al infrarrojo NIRI. Las observaciones, realizadas con el Telescopio Frederick C. Gillett Gemini Norte en Mauna Kea, Hawai, muestran fragmentos de huellas de hidratos de amonio y cristales de agua esparcidos en parches del terreno de Caronte y han sido descritos como la mejor evidencia de la existencia de estos componentes en mundos como Caronte.

Las observaciones sugieren que el agua liquida mezclada con amoniaco proviene de las profundidades de Caronte y que son expulsadas a su superficie ultra-fría. Esta acción puede ocurrir a escalas de tiempo tan cortas como horas o días, y los niveles que puede recubrir a Caronte en profundidad, puede variar un milímetro cada 100.000 años.

Este descubrimiento puede tener profundas implicaciones para otros mundos similares en el Cinturón de Kuiper, que es una región del Sistema Solar que se extiende más allá de la órbita de Neptuno y contiene numerosos cuerpos pequeños, siendo de los más grandes hasta hoy, Plutón y Caronte.

"Allá hay un número de mecanismos que pueden explicar la presencia de agua congelada y cristalina en la superficie de Caronte" señala Jason Cook. "Nuestro espectro señala un crío vulcanismo consistentemente, lo que arroja agua liquida a la superficie donde inmediatamente se congela y forma cristales de hielo. Esto implica que el interior de Caronte posee agua liquida".

Caronte es un mundo compañero de Plutón (anteriormente se lo consideraba un satélite natural de Plutón, pero esto fue reconsiderado cuando se le quitó a Plutón su status de planeta). Es uno de los miembros mayores del cinturón de Kuipter, que son un grupo de objetos que orbitan al Sol más allá de Neptuno. Este par de objetos tienen un radio de masa excepcionalmente baja (8:1, la relación entre la Tierra y la Luna es de 81:1) y están trabados en órbita sincrónica por efecto de marea gravitacional. Plutón rota sobre su eje una vez cada 6,3 días, y a Caronte le toma el mismo tiempo realizar una orbita alrededor de Plutón. Como resultado, cada uno muestra al otro la misma cara todo el tiempo.

Debido a que Caronte es un objeto típico del Cinturón de Kuiper (KBOs) por su tamaño, las observaciones de NIRI implican que otros KBOs, de tamaño y composición similares (conteniendo agua congelada e hidratos de amonio en sus superficies) pueden tener reservorios de agua en sus profundidades que posteriormente son expulsadas a la superficie. Sobre esto, el equipo de científicos especula que debe haber más agua líquida en el Cinturón de Kuiper que la que hay en la Tierra. "Si Caronte contiene un océano de agua liquida" señala Jason Cook, "todos los objetos del Cinturón de Kuiper mayores a un diámetro de 500 kilómetros tienen océanos".

Esta idea se origina en el trabajo de Steve Desch, quien desarrolló modelos internos de evolución térmica de los KBOs que toman en cuenta las propiedades anticongelantes del amoniaco como se ven en Caronte. "Hemos encontrado que los cuerpos del tamaño de Caronte o mayores contienen la mitad de su masa en un núcleo central rocoso" señala. La otra mitad se encuentra en la superficie que es una mezcla de roca y hielo.

Para llegar a esta conclusión, Cook y sus colaboradores estudiaron una cantidad de otros mecanismos que podrían explicar la presencia de cristales de hielo de agua en Caronte. Los cristales no son "hielo primordial" como el que se hizo cuando se formó el Sistema Solar, porque ese hielo es amorfo y tiene cientos de miles de años, debido a la radiación ultravioleta solar y al bombardeo de rayos cósmicos.

Los procesos que crean parches frescos de hielo en otros mundos, serian los impactos de meteoritos y la convección de materiales del subsuelo hacia la superficie, lo cual no tendría las huellas químicas del agua y de hidratos de amonio de la superficie de Caronte. Por lo cual, el único mecanismo que explica estos datos es el crío vulcanismo, o sea la erupción de líquidos y gases en un medio ambiente ultra-frío.

La clave para entender el crío vulcanismo en Caronte, según Cook, es ver al maquillaje se su superficie. "La superficie de Caronte es casi completamente hielo de agua. Por lo tanto, debe haber vastas cantidades de agua debajo de la superficie, y mucha de ella estará congelada. Únicamente en las profundidades de Caronte puede haber agua liquida. Así, como hay hielo fresco en la superficie esto significa que algo de agua líquida debe alcanzar la superficie. Es debido a la presencia de amoniaco que ayuda a mantener este escenario", afirma Cook.

El crío vulcanismo está presente también en otros cuerpos como Encelado (uno de los satélites naturales de Saturno) y Europa (de Júpiter). Ambos muestran evidencia de hielo de agua expulsados de abajo de sus superficies. Las llamadas "rayas de tigre" en Encelado, fueron primeramente reportadas en 2006 por los científicos plantarios Carolyn Porco del Instituto de Ciencias Espaciales en Boulder, Colorado. Estos pueden ser originados por géiseres que envían agua hacia la superficie a través de las fracturas. Otro lugar con este mecanismo es Ariel, satélite natural de Urano, demostrado durante un sobrevuelo de la sonda espacial Voyager 2.

Cuando el agua es expulsada a través de las fracturas, se congela rápidamente e inmediatamente cae en forma de nieve hacia la superficie. Esto crea parches brillantes que se visualizan fácilmente en luz cercana al infrarrojo. Sobre esto Cook señala "La prueba real vendrá con los datos que envíe la sonda de espacio profundo de la NASA: Nuevos Horizontes que arribará al sistema en el año 2015 y verificará lo que nosotros vemos con el telescopio Gemini.

Los resultados fueron publicados en el trabajo denominado: "Near-infrared Spectroscopy of Caronte: Possible Evidence for Cryovolcanism on Kuiper Belt Objects" en el volumen 663 del Astrophysical Journal, por Jason Cook de la Universidad del Estado de Arizona, supervisado por Steven J. Desch (Universidad del Estado de Arizona), el equipo incluyó a Ted L. Roush (Centro de Investigación Ames de la NASA), y Chad Trujillo y Tom Geballe (Observatorio Gemini).

(saa)

Más información en:
http://www.gemini.edu/