Astronomía
Evidencia de líquidos en la superficie de Plutón
El planeta enano Plutón vuelve a sorprender a la ciencia: un equipo de investigación internacional ha encontrado la primera evidencia de que el nitrógeno líquido pudo haber llegado a la superficie de este distante cuerpo celeste hace tan solo un breve período de tiempo geológicamente.
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Imagen de Plutón tomada por la sonda New Horizons. Fuente: NASA/Johns Hopkins APL/SwR |
Según informa el equipo de Alan Stern del Southwest Research Institute (SwRI) en la revista "Planetary Science Journal" (DOI: 10.3847/psj/ae7e85), las imágenes de la sonda "New Horizons" de la NASA constituyen la base de este nuevo descubrimiento. Estas imágenes revelan estructuras que sugieren que el nitrógeno líquido ascendió a través de grietas bajo el enorme glaciar Sputnik Planitia, dejando tras de sí formaciones oscuras características.
Huellas oscuras en el corazón del planeta enano
El estudio se centra en Sputnik Planitia, el enorme glaciar de nitrógeno que conforma la mayor parte de la singular región con forma de corazón en Plutón. Esta cuenca de nitrógeno congelado abarca casi 880 000 kilómetros cuadrados, lo que equivale a casi dos veces y media el tamaño de Alemania.
Las imágenes de "New Horizons" tomadas en 2015 y 2016 ya mostraban enormes células de convección, así como líneas oscuras estrechas y manchas oscuras más difusas, en la parte norte de la llanura. Estas enigmáticas estructuras han sido analizadas nuevamente.
Según Stern y sus colegas, las observaciones sugieren que estas áreas estuvieron temporalmente humedecidas por un líquido, muy probablemente nitrógeno líquido. De confirmarse esta interpretación, sería la primera evidencia de que hubo líquidos fluyendo sobre la superficie de Plutón en el pasado reciente.
Nitrógeno líquido en lugar de lluvia
Debido a las temperaturas extremadamente bajas y la presión atmosférica extremadamente tenue, no se puede formar lluvia de nitrógeno en Plutón. Sin embargo, los patrones oscuros de la superficie guardan un asombroso parecido con áreas de glaciares terrestres que han sido humedecidas por la lluvia o el agua que se filtra desde el subsuelo.
Para comprobar esta hipótesis, los científicos compararon las imágenes de Plutón con fotografías de la capa de hielo de Groenlandia tomadas por el satélite Landsat 9 de la NASA. Se observan líneas oscuras similares dondequiera que el agua líquida satura la nieve y el hielo. La similitud de los patrones sugiere que el nitrógeno líquido pudo haber ascendido desde el subsuelo hasta la superficie de Plutón y haber humedecido la capa de hielo nitrogenada.
El paisaje joven habla de los procesos actuales
La superficie de Sputnik Planitia se considera excepcionalmente joven. Según los cálculos de los modelos, se renueva regularmente gracias a las constantes corrientes de convección en el hielo y probablemente tenga menos de un millón de años.
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Características del terreno resultantes de flujos de fluidos en la región de Plutón: Sputnik Planitia. Fuente: The Planetary Science Journal (2026). DOI: 10.3847/psj/ae7e85 |
Esto significa que las estructuras oscuras observadas debieron formarse en este período relativamente corto. Para los investigadores, esto sugiere que los procesos subyacentes no son meras reliquias prehistóricas, sino que podrían haber estado activos hasta hace poco, posiblemente incluso hasta nuestros días.
Estudios previos ya habían aportado pruebas de movimientos de fluidos en Plutón en el pasado. Sin embargo, este nuevo estudio va un paso crucial más allá: proporciona los primeros indicios de que el nitrógeno líquido podría seguir presente bajo el enorme glaciar en la actualidad, o al menos en tiempos geológicamente recientes.
Los modelos informáticos ofrecen una posible explicación
Además de sus observaciones, los científicos desarrollaron modelos informáticos para simular los procesos que ocurren en el interior de Sputnik Planitia. Según estos modelos, el hielo de nitrógeno de un kilómetro de espesor en su base puede derretirse bajo ciertas condiciones, formando nitrógeno líquido. Este nitrógeno líquido podría transportarse desde capas más profundas hasta la superficie a través de estrechos canales o conductos —similares a los de la lava o los géiseres— debido a la flotabilidad o la presión. Una vez allí, el nitrógeno líquido permanecería estable el tiempo suficiente para fluir por la superficie siguiendo suaves pendientes, creando las características estelas oscuras visibles en las imágenes de New Horizons.
Importancia también para otros mundos
Según los investigadores, este descubrimiento abre nuevas perspectivas para comprender el nitrógeno en condiciones extremas. En particular, las propiedades físicas del nitrógeno sólido a temperaturas muy bajas y bajo tensión mecánica apenas se han investigado experimentalmente hasta ahora.
Además, el mecanismo descrito también podría explicar otros fenómenos en el sistema solar exterior. Por ejemplo, los autores consideran posible que procesos similares estén detrás de los géiseres de nitrógeno en Tritón, la luna de Neptuno, que fueron observados en su momento por la sonda espacial Voyager 2.
Sin embargo, aún no está claro si procesos similares ocurren en otras regiones de Plutón. Más de la mitad de la superficie del planeta enano todavía no se ha cartografiado con alta resolución. Investigaciones más detalladas de Plutón y otros objetos del Cinturón de Kuiper podrían revelar si estos mundos helados también albergan líquidos ocultos que circulan bajo capas de hielo de kilómetros de espesor y que ocasionalmente emergen a la superficie.
Utilizando la física cuántica en la búsqueda de una "Tierra 2.0"
La física cuántica —la física que estudia las partículas más pequeñas— no es precisamente lo primero que se nos viene a la mente al buscar planetas enteros que orbitan estrellas distantes. Sin embargo, un estudio sobre un nuevo enfoque teórico propone precisamente eso, uno que incluso podría generar imágenes directas de exoplanetas del tamaño de la Tierra o similares a ella.
por Andreas Müller
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Imagen simbólica: Exoplaneta similar a la Tierra (ilustración). Fuente: grenzwissenschaft-aktuell.de |
El principal problema hasta ahora con la observación directa de exoplanetas similares a la Tierra es que la mayoría de estos mundos son extremadamente débiles en comparación con su estrella central y quedan casi completamente eclipsados por su brillo.
La observación directa de un exoplaneta suele compararse con intentar detectar una luciérnaga junto a un potente reflector. Los planetas similares a la Tierra suelen ser entre 100 millones y 10 mil millones de veces más tenues que su estrella anfitriona. Además, existe otro obstáculo físico: cuando dos fuentes de luz están muy cerca, sus señales luminosas se fusionan en una única mancha de luz por debajo del llamado límite de Rayleigh. En el caso de una estrella y un exoplaneta cercano, la luz del planeta queda casi completamente oculta por la luz estelar. Los detectores convencionales pueden registrar fotones individuales, pero no pueden determinar si estos provienen de la estrella o del planeta.
La física cuántica proporciona información adicional
En su artículo, publicado recientemente
en ArXiv.org antes de su impresión, el equipo liderado por Hyunsoo Choi de la Universidad de Hanyang describe un nuevo método teórico. Este método combina la física cuántica con algoritmos informáticos inteligentes y, por lo tanto, podría mejorar significativamente, si no revolucionar, la búsqueda de una "Tierra 2.0" en el futuro.
Este nuevo enfoque pretende utilizar una propiedad de la física cuántica para la búsqueda de exoplanetas similares a la Tierra: los fotones transportan información no solo sobre su brillo o energía, sino también sobre su forma de onda.
Mediante las denominadas mediciones de modo espacial, los fotones se clasifican primero según sus patrones de onda antes de que lleguen al detector. Esto permite obtener información adicional que permanece oculta para las cámaras convencionales.
El algoritmo inteligente optimiza la medición
Para que este método sea práctico, los científicos desarrollaron un ciclo de retroalimentación continua entre la clasificación de fotones y el análisis de imágenes: primero, el algoritmo trabaja con una escala logarítmica para procesar las enormes diferencias de brillo entre la estrella y el planeta. Mientras el programa reconstruye gradualmente cuántos objetos podrían existir en el sistema estelar observado, calcula continuamente una denominada "derivada logarítmica simétrica". Esta información ajusta el clasificador de fotones para preservar la mayor cantidad posible de información cuántica.
Otro componente importante es el uso del Criterio de Información Bayesiano. En lugar de especificar al programa cuántos planetas buscar, el propio algoritmo decide, basándose en criterios estadísticos, qué número de objetos explica mejor los datos de observación.
Pruebas exitosas en simulaciones por computadora
Los investigadores pusieron a prueba su método en una simulación de un sistema estelar con una estrella y dos planetas. Uno de los planetas era solo 10 000 veces más tenue que su estrella, mientras que el segundo era 100 millones de veces más tenue. Ambos se encontraban dentro del límite de Rayleigh y habrían sido prácticamente imposibles de resolver con los métodos clásicos.
En numerosas simulaciones de Monte Carlo, el algoritmo identificó correctamente el número de cuerpos celestes en el 72,5 % de los casos. Si el número de objetos se determinaba correctamente, el sistema podía localizar la posición de los planetas con una precisión de un píxel. El brillo del planeta extremadamente tenue se estimó con una precisión de un factor de dos en el 99,7 % de las simulaciones exitosas.
Para reproducir mejor las condiciones de las observaciones reales, los científicos también introdujeron perturbaciones artificiales en su simulación, como una alineación intencionadamente deficiente del telescopio virtual.
A pesar de estas fuentes adicionales de error, el rendimiento del sistema se mantuvo prácticamente inalterado. La tasa de éxito en la determinación del número de objetos solo disminuyó ligeramente hasta el 71,3 por ciento.
Sin embargo, los autores señalan que los telescopios reales presentan numerosas fuentes de interferencia cuya influencia aún no se ha investigado. Por lo tanto, todavía es necesario demostrar la robustez del algoritmo en condiciones de observación reales.
Potencial para la búsqueda de una “Tierra 2.0”
Se trata aún de un enfoque puramente teórico, que hasta ahora solo se ha probado mediante simulaciones por ordenador. No obstante, los autores lo consideran un avance significativo para el desarrollo de técnicas de imagen basadas en la mecánica cuántica.
Según sus cálculos, el nuevo método podría detectar en el futuro planetas hasta 100 millones de veces más débiles que su estrella central. Esto supondría una mejora significativa con respecto a los sistemas actuales de imágenes ópticas cuánticas, que actualmente solo pueden manejar contrastes de brillo de aproximadamente 1 a 1000.
Si este concepto resulta exitoso en condiciones de observación reales en el futuro, podría facilitar significativamente la detección directa de exoplanetas similares a la Tierra, particularmente débiles, abriendo así nuevas posibilidades en la búsqueda de mundos potencialmente habitables.
Modificado por orbitaceromendoza
