miércoles, 9 de septiembre de 2015

La compleja dinámica de los gases nobles en Plutón

Por. Miguel Angel Pinilla Ferro*

Ya han pasado 56 días desde que la sonda espacial New Horizons (NH) realizó el sobrevuelo sobre el sistema Plutón - Caronte, una ingente y gran cantidad de imágenes y datos se han enviado desde entonces. El panorama que nos muestran las imágenes tomadas por las cámaras de NH son de un cuerpo con una superficie con gran densidad de cráteres de impacto hacia el hemisferio norte y un gran casquete de hielos de nitrógeno hacia el hemisferio sur. Una tenue y exigua atmósfera de nitrógeno y metano se forma cuando Plutón está en su perihelio. Con una temperatura media de -229°C,  Plutón es uno los cuerpos más fríos del sistema solar, allí los elementos químicos que aquí tienen un comportamiento gaseoso, en Plutón son líquidos o bien adquieren un estado solido. El gran casquete de hielos de nitrógeno en la región de Tombaugh es un ejemplo de ello. Pero, ¿que otros elementos químicos hallaríamos en Plutón que puedan adquirir comportamiento exótico en su reología y geodinámica con el ambiente propio de este cuerpo congelado?


Imagen en falso color realizada mediante los datos enviados por la cámaras LORRI y RALPH  



A partir de ahora Plutón comienza su largo camino de alejamiento del Sol, si su rango de temperatura es bajo seguirá disminuyendo en la medida que se aleje. La atmósfera que se ha formado en su acercamiento al sol, comenzará a difuminarse, el gran casquete de la zona de Tombaugh crecerá aun más y otras porciones de hielos de nitrógeno en otras latitudes de formarán. Frente a lo poco que sabíamos de Plutón, hoy ya comprendemos mucho. La evidencia por espectrometría de composición de hielos de nitrógeno junto con huellas de tolinas y metano en superficie, deja de lado la idea de un Plutón simple, y da paso a un ambiente  reológico mucho más complejo.

A pesar del bajo campo gravitacional que desarrolla Plutón, le permite conservar considerables contenidos de elementos químicos en forma de hielos. Dada la muy baja temperatura a mas de 35 Unidades astronómicas del Sol, las trazas de gases nobles como Nitrógeno, Argón y Xenón adquieren estados fisicoquímicos favorables a su permanencia de forma sólida en superficie. Es el caso, del Argón cuyo punto de fusión es de -183 °C, todavía no se tienen los datos que tomó el espectrómetro ALICE que permitan comprobar la existencia significativa de este elemento químico. Pero lo cierto es que no estaría en forma de gas y como su densidad es mayor que la del nitrógeno estaría en capas más profundas. Dada que la valencia del Argón es 0, no reacciona con otros elementos químicos la inercia de su estado lo faculta a estar en el universo de manera pura. Pero, ¿que consecuencias trae esto para la comprensión de nuevas reologias en planetas cuya posición esta a mas de 40 unidades astronómicas de su estrella huésped?


La region Tombaugh el gran casquete de hielos de nitrógeno en el hemisferio sur de Plutón, el gran "corazón" es la suma de accidente ortográficos propios de hielo, los montes Hillary y norgay destacan en primer plano. En la parte superior de la imagen en la Planum Sputnik la huellas de unos semicirculos destacan en el casquete de nitrógeno, relaciones de superposición de los hielos entre diferentes niveles de formación. 

A distancias tan grandes de la estrellas huésped los planetas o planetas enanos que estén tales órbitas, desarrollan hielos en superficie de elementos químicos que en la tierra se comportan como gases. Esto implica el comportamiento de los hielos de nitrógeno, metano ó argón como formas minerologicas determinadas por la temperatura.
Para observar el caso de Plutón y utilizando el laboratorio de la imaginación, cuando el planeta comienza su fase de acercamiento al Sol, las diferentes capas de hielos de nitrógeno comienzan a aumentar su temperatura y a "evaporarse", esta es la etapa de la formación de la atmósfera. Los diferentes bloques y grandes cordilleras de hielos se contraen, formando grietas que separan elementos constitutivos de la superficie; la relación de fricción física entre las diferentes capas del relieve crean una incremento en el gradiente de temperatura: llámese a esto fricción de hielos. Delgados hilos de nitrógeno líquido circulan entre esas relaciones de fricción entre los hielos de nitrógeno. (Observense los semicírculos que aparecen en la zona Sputnik Planum)
Todavía no se tienen datos para establecer un interior diferenciado en Plutón, pero si analizamos el sistema Plutón-Caronte como una relación en la que uno y otro ejercen influencia gravitacional, podemos hablar fuerzas de marea que moldean o friccionan sus capas constitutivas. Esta idea trae consecuencias interesantes porque hablamos del aumento de un gradiente significativo de la temperatura al interior del planeta, un interior donde el nitrógeno, metano, adquirirían condiciones de "fluidez" propias de su exótica temperatura, y de los aumentos de las gradientes en los componentes propios del sistema.
Ahora bien, piensen ustedes en un sistema planetario que tenga cuerpos que estén ubicados a más de 40 Unidades astronómicas, y demos el caso de uno que tenga el mismo radio terrestre y que esté girando alrededor de una estrella huésped similar al Sol con la misma intensidad lumínica. ¿Qué sucede allí? ¿Cual es el comportamiento de las diferentes capas constitutivas del planeta? ¿Como se comportarían la relaciones de fricción entre los diferentes hielos? ¿En aquellos planetas estaríamos hablando de ríos de Argón o Nitrógeno circulando en sus superficies?

FUENTES.

ASIMOV, Isaac. Los gases nobles. Editorial Plaza y Janes. España, 1982. 384  pag.
http://pluto.jhuapl.edu/Multimedia/Science-Photos/view.php?gallery_id=2









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