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| Imagen en color real de las capas de neblina en la atmósfera de Titán. (NASA) |
Junto con la Tierra y Marte, Titán, la luna de Saturno, es el tercer cuerpo planetario del sistema solar que muestra evidencias de entornos sedimentarios amplios y diversos, incluyendo lagos, ríos, abanicos aluviales o deltas, cañones erosionados, mesetas disecadas y dunas de arena.
La distribución latitudinal de los terrenos de Titán, con dunas de arena concentradas en gran medida alrededor del cinturón ecuatorial de la luna, llanuras indiferenciadas en latitudes medias y terrenos laberínticos y lagos cerca de los polos, sugiere un fuerte control del clima sobre los procesos de la superficie de Titán y la formación del paisaje.
En Titán, las partículas sólidas sueltas (o sedimentos) están probablemente formadas por granos de hidrocarburos blandos, propensos a descomponerse rápidamente en polvo. Sin embargo, las dunas ecuatoriales de Titán han estado activas durante varios cientos de miles de años, lo que sugiere que algún mecanismo debe producir partículas del tamaño de la arena en estas latitudes.
El geólogo de la Universidad de Stanford Mathieu Lapôtre y sus colegas han demostrado cómo pudieron formarse las distintas dunas, llanuras y terrenos laberínticos de Titán. Lo hicieron identificando un proceso que permitiría que las sustancias basadas en hidrocarburos formaran granos de arena o lechos de roca dependiendo de la frecuencia con la que soplan los vientos y fluyen las corrientes.
Titán, que es un objetivo preferido para la exploración espacial por su potencial habitabilidad, es el único otro cuerpo de nuestro sistema solar del que se sabe que tiene un ciclo de transporte de líquidos estacional similar al de la Tierra en la actualidad. El nuevo modelo, publicado en Geophysical Research Letters el 25 de abril, muestra cómo ese ciclo estacional impulsa el movimiento de los granos sobre la superficie lunar.
"Nuestro modelo añade un marco unificador que nos permite entender cómo funcionan todos estos entornos sedimentarios juntos", dijo Lapôtre, profesor asistente de ciencias geológicas en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford (Stanford Earth). "Si entendemos cómo encajan las diferentes piezas del rompecabezas y su mecánica, entonces podremos empezar a utilizar las formas del terreno dejadas por esos procesos sedimentarios para decir algo sobre el clima o la historia geológica de Titán, y cómo podrían afectar a las perspectivas de vida en Titán".
Los investigadores estudiaron cómo pueden sus compuestos orgánicos básicos, que se cree que son mucho más frágiles que los granos de silicato inorgánico en la Tierra, transformarse en granos que formen estructuras distintas en lugar de simplemente desgastarse y desprenderse como polvo.
En la Tierra, las rocas de silicato y los minerales de la superficie se erosionan hasta convertirse en granos de sedimento a lo largo del tiempo, moviéndose a través de los vientos y las corrientes para depositarse en capas de sedimentos que finalmente -con la ayuda de la presión, las aguas subterráneas y a veces el calor- vuelven a convertirse en rocas. Esas rocas continúan el proceso de erosión y los materiales se reciclan a través de las capas de la Tierra a lo largo del tiempo geológico.
En Titán, los investigadores creen que procesos similares formaron las dunas, las llanuras y los terrenos laberínticos que se ven desde el espacio. Sin embargo, a diferencia de la Tierra, Marte y Venus, donde las rocas derivadas del silicato son el material geológico dominante del que se derivan los sedimentos, se cree que los sedimentos de Titán están compuestos por elementos orgánicos sólidos. Los científicos no han podido demostrar cómo estos compuestos orgánicos pueden crecer hasta convertirse en granos de sedimento que puedan ser transportados a través de los paisajes de la luna y a lo largo del tiempo geológico.
"A medida que los vientos transportan los granos, éstos chocan entre sí y con la superficie. Estas colisiones tienden a reducir el tamaño de los granos a lo largo del tiempo. Lo que nos faltaba era el mecanismo de crecimiento que pudiera contrarrestarlo y permitir que los granos de arena mantuvieran un tamaño estable a lo largo del tiempo", explica Lapôtre.
El equipo de investigación encontró una respuesta observando los sedimentos de la Tierra llamados ooides, que son pequeños granos esféricos que se encuentran con mayor frecuencia en los mares tropicales poco profundos, como los de las Bahamas. Los ooides se forman cuando el carbonato de calcio es extraído de la columna de agua y se adhiere en capas alrededor de un grano, como el cuarzo.
Lo que hace que los ooides sean únicos es su formación a través de la precipitación química, que permite que los ooides crezcan. Al mismo tiempo, el proceso simultáneo de erosión ralentiza el crecimiento a medida que los granos son aplastados unos contra otros por las olas y las tormentas. Estos dos mecanismos que compiten entre sí se equilibran a lo largo del tiempo para formar un tamaño de grano constante, un proceso que los investigadores sugieren que también podría estar ocurriendo en Titán.
"Pudimos resolver la paradoja de por qué pudo haber dunas de arena en Titán durante tanto tiempo, a pesar de que los materiales son muy débiles, dijo Lapôtre. "Hemos planteado la hipótesis de que la sinterización -que implica la fusión de granos vecinos en una sola pieza- podría contrarrestar la abrasión cuando los vientos transportan los granos".
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| Estos tres mosaicos de Titán fueron compuestos con datos del espectrómetro de mapeo visual e infrarrojo de Cassini tomados durante los tres últimos sobrevuelos de Titán, el 28 de octubre de 2005 (izquierda), el 26 de diciembre de 2005 (centro) y el 15 de enero de 2006 (derecha). En un nuevo estudio, los investigadores han demostrado cómo podrían formarse las distintas dunas, llanuras y terrenos laberínticos de Titán. (Crédito de la imagen: NASA / JPL / Universidad de Arizona) |
"Los modelos climáticos predicen que la circulación Hadley unicelular de Titán, de polo a polo, se divide en dos celdas cuando la circulación atmosférica se invierte cerca del equinoccio, lo que puede dar lugar a intensas tormentas de latitud media y ecuatorial que impulsan un importante transporte de sedimentos mediante vientos y ríos. Las predicciones de los modelos de circulación global (GCM), combinadas con los modelos de transporte eólico, revelan que los vientos capaces de transportar las arenas de las dunas ocurren típicamente ∼0,1%-10% del tiempo en todas las latitudes. A excepción de dos tormentas de equinoccio, los vientos ecuatoriales son relativamente constantes a lo largo del año, mientras que el transporte de arena puede producirse a través de ráfagas de viento poco frecuentes pero fuertes en latitudes más altas." Citas del estudio.
Los sobrevuelos de Titán realizados por la Cassini revelaron que el ciclo de la luna incluye tormentas de metano e incluso inundaciones, con más tormentas cerca de los polos que del ecuador. A pesar de la relativa infrecuencia de las tormentas ecuatoriales, se detectaron cambios en la superficie y penachos de polvo cerca del equinoccio.
Los autores del estudio predicen una pausa en el transporte de sedimentos en las latitudes medias a ambos lados del ecuador, donde la sinterización podría dominar y crear granos cada vez más gruesos, convirtiéndose finalmente en el lecho de roca que conforma las llanuras de Titán.
"Estamos demostrando que en Titán -al igual que en la Tierra y lo que ocurría en Marte- tenemos un ciclo sedimentario activo que puede explicar la distribución latitudinal de los paisajes a través de la abrasión y sinterización episódica impulsada por las estaciones de Titán", dijo Lapôtre. "Es bastante fascinante pensar en cómo existe este mundo alternativo tan lejano, donde las cosas son tan diferentes y a la vez tan similares".
"Si se demuestra que es correcto, nuestro modelo proporcionará, a su vez, una clave para descifrar la historia climática reciente de Titán a través de la lente de sus vías sedimentarias globales de fuente a sumidero". Citas del estudio.
Fuentes, créditos y referencias:
Mathieu G. A. Lapôtre, Michael J. Malaska,Morgan L. Cable. The Role of Seasonal Sediment Transport and Sintering in Shaping Titan’s Landscapes: A Hypothesis. Geophysical Research Letters 49, e2021GL097605, DOI: 10.1029/2021GL097605
Fuente: Universidad de Stanford