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CIENCIA: El ciclo del nitrógeno en Plutón

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LIBREDIARIO@DIGITAL / CIENCIA


La sonda New Horizons nos enseño en julio de 2015 que Plutón es un mundo fascinante y complejo. Una de las mayores sorpresas que encontramos en el planeta enano fue Sputnik Planitia, el glaciar más grande del sistema solar. Pero, a diferencia de los glaciares terrestres, Sputnik está formado por nitrógeno en vez de agua. 


Efectivamente, en la superficie de Plutón encontramos una mezcla de hielos de nitrógeno, metano y monóxido de carbono repartidos sobre una rígida corteza de hielo de agua. Como Sputnik Planitia demuestra a las claras estos hielos no están distribuidos de manera homogénea, sino que se agrupan en determinadas zonas siguiendo patrones que no comprendemos del todo.


El nitrógeno es el componente principal de esta mezcla de hielos y es el protagonista de un ciclo que da forma al paisaje de Plutón.


Plutón y Caronte vistas por la New Horizons. En el centro de Plutón destaca Sputnik Planitia (NASA).


El factor más importante para entender el ciclo del nitrógeno es la elevada inclinación del eje de rotación del planeta enano, cercana a los 120º, causante de estaciones muy marcadas. 


A este hecho hay que sumar la importante excentricidad de la órbita de Plutón, un factor que provoca ‘estaciones dobles’ (unas debidas a la inclinación del eje, como en la Tierra y el resto de planetas, y otra por la diferencia de insolación entre el perihelio y el afelio). 


Las observaciones de la New Horizons han permitido crear modelos numéricos sobre el comportamiento del ciclo del nitrógeno plutoniano y ahora sabemos que, a diferencia de lo que podríamos pensar, el nitrógeno se condensa en las latitudes medias comprendidas entre los 25º de latitud sur y los 30º norte. 


Precisamente donde se encuentra Sputnik Planitia, una antigua cuenca de impacto que favorece la acumulación de volátiles. Es decir, en Plutón el hielo de nitrógeno se acumula al revés que en la Tierra, donde los casquetes de hielo aparecen en los polos.


Recreación artística de las montañas de hielo de agua de Plutón sobresaliendo del hielo de nitrógeno de Sputnik Planitia (John Kaufmann).


Sputnik es la única reserva de hielo de nitrógeno permanente que actualmente existe en Plutón, algo así como un ‘casquete subtropical’.

Por contra, en las regiones situadas justo al norte del Sputnik Planitia, entre los 30º y 50º norte, domina la sublimación del nitrógeno, de ahí que estas sean zonas más oscuras ricas en tolinas (sustancias orgánicas de color rojizo o marrón oscuro). Nada más y nada menos que una capa de un kilómetro de profundidad de nitrógeno se ha sublimado en el borde septentrional de Sputnik Planitia en los últimos dos millones de años.

Este ‘encogimiento’ de Sputnik explica la erosión del borde oeste del glaciar, donde vemos espectaculares montañas de hielo de agua flotando en el hielo de nitrógeno. Otro dato que se puede estimar a partir de este ciclo es la máxima presión atmosférica que tiene Plutón (la atmósfera de Plutón, muy poco densa, está formada por nitrógeno sublimado de su superficie). 




Modelo de Sputnik Planitia (James Tuttle Keane).



Esta presión máxima no puede superar en todo caso unos pocos milipascales o pascales (la atmósfera de la Tierra tiene una presión superficial de 101.300 Pa), lo que implica que es imposible que el nitrógeno líquido pueda acumularse en la superficie de Plutón formando lagos o ríos. 


La New Horizons descubrió un pequeño depósito de hielo de nitrógeno que parecía ser un lago fósil y en su momento se discutió la posibilidad de que en el pasado las condiciones climáticas permitiesen la existencia de nitrógeno líquido en Plutón. 


Lamentablemente me temo que ahora tenemos que decir adiós a esa fascinante teoría. El ciclo es consecuencia directa de la variación de la inclinación del eje de Plutón entre 104º y 127º durante un periodo de 2,8 millones de años, una variación que se solapa con otro periodo de 3,95 millones de años en el que la excentricidad varía de 0,222 a 0,266. Ambos periodos se retroalimentan según el mecanismo de Milankovitch para generar eras glaciales y templadas de forma similar a lo que ocurre en la Tierra, Marte y Titán.


Zonas de Plutón con mayor proporción de nitrógeno y metano (T. Bertrand et al.).





                Zonas de Plutón con mayor proporción de nitrógeno y metano (T. Bertrand et al.).

Los modelos teóricos señalan que a lo largo de este ciclo es posible que se formen otras grandes acumulaciones estables de hielo de nitrógeno en latitudes medias además de Sputnik, pero nunca en los polos o el ecuador.

En cuanto al hielo de monóxido de carbono, este se halla mezclado con el de nitrógeno, mientras que el hielo de metano juega un papel más parecido al hielo de agua en la Tierra, depositándose como escarcha en las latitudes altas y sublimándose en las regiones tropicales. No obstante, una cosa es el ciclo del nitrógeno y otra las características del ciclo combinado del metano y el nitrógeno (y eso sin tener en cuenta el monóxido de carbono).

Para comprender en detalle qué pasa en Plutón deberemos desentrañar el misterioso comportamiento de estos hielos.

Sputnik Planitia en todo su esplendor (NASA/JHUAPL/SwRI).

                                        Sputnik Planitia en todo su esplendor (NASA/JHUAPL/SwRI).




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