Dónde aterrizará y cómo volará el superdrone de la NASA en Titán, la mayor luna de Saturno

Titán, la mayor luna de Saturno genera un atractivo particular a los astrónomos y científicos que planean misiones espaciales. Tal como ocurre en la Tierra, hay montañas, dunas, valles, cráteres y un ciclo completo de lluvias que involucran lagos, mares y ríos. Pero a diferencia de lo que pasa en nuestro planeta, en lugar de agua, lo que llueve es metano líquido. Dónde aterrizará y cómo volará el superdrone de la NASA en el satélite del gigante de los anillos.

La misión Cassini-Huygens, que orbitó Saturno de 2004 a 2017, revolucionó nuestra comprensión de Titán, revelando una superficie notablemente similar a la de la Tierra. Y ahora, gracias a esa vital información recibida, la NASA prepara el próximo paso exploratorio a Titán con la misión Dragonfly, seleccionada a través del programa New Frontiers, para profundizar nuestra comprensión de la química y la geología de este satélite mediante el envío de un helicóptero a sus campos de dunas ecuatoriales a mediados de la década de 2030.

El verdadero impulso de esta nueva misión lo llevaron adelante varios astrónomos que publicaron el año pasado los mapas finales de ríos y afluentes de metano líquido de Titán para ayudar a proporcionar un contexto para la próxima expedición de Dragonfly de la NASA en la década a lanzarse en 2027.

Dragonfly es la nueva joya en construcción de la NASA. Se trata de un helicóptero que llegará en 2034 y explorará Titán desde el aire. Su alcance será mucho mayor que el de un rover con ruedas, ya que podrá cubrir alrededor de 16 kilómetros en cada vuelo de media hora, según planea la NASA. En el transcurso de su misión de dos años, explorará un área de cientos de kilómetros de ancho.

Dragonfly utilizará una gran batería de iones de litio como fuente de energía, que está diseñada para ser recargada por un generador termoeléctrico de radioisótopos de múltiples misiones (MMRTG) entre vuelos. La batería en sí usa las mismas celdas que se usan actualmente en la Estación Espacial Internacional, y el MMRTG es del mismo tipo que el del rover Curiosity en Marte. Tanto la batería como la fuente de alimentación del MMRTG estarán encerradas en un cilindro aislado en la parte trasera del módulo de aterrizaje para protegerlas de la atmósfera de Titán

Sin embargo, antes de volar al cielo por su cuenta, Dragonfly primero debe llegar a Titán en un paracaídas, aterrizando suavemente en un terreno helado que está oculto a la vista por el denso smog de hidrocarburos que llena la atmósfera de la luna. El lugar de aterrizaje de Dragonfly será el campo de dunas de Shangri-La, cerca del cráter Selk, de 80 kilómetros. Esta región fue fotografiada por la nave espacial Cassini durante su misión a Saturno. Y ahora, un equipo de científicos dirigido por la científica planetaria Léa Bonnefoy de la Universidad de Cornell analizó de nuevo esos datos para producir la evaluación más precisa del aterrizaje propuesto para Dragonfly.

Estos detallados mapas fluviales fueron publicados en agosto de 2022 en la revista Planetary Science Journal. Además de los mapas, el trabajo examinó lo que se podría aprender al analizar los ríos de la Tierra mediante el uso de datos de radar degradados, similar a lo que vio Cassini en sus observaciones orbitales y la sonda Huygens cuando descendió en enero de 2005. Estos ríos, sin embargo, no están llenos de agua líquida: la temperatura de menos 179 grados Celsius es demasiado frío para eso. En cambio, el metano líquido y el etano llueven del cielo gélido y caen del lecho rocoso de hielo de agua hacia los afluentes de los ríos que alimentan grandes lagos.

En sus 127 aproximaciones cercanas a la luna durante su misión, Cassini, vio puntos de referencia en la región del lugar de aterrizaje de Dragonfly desde diferentes ángulos, que van desde inclinaciones de 5 grados a 72 grados. Al analizar cómo el terreno producía sombras de diferentes formas según el ángulo de visión, el equipo de Bonnefoy pudo determinar la topografía de la región dentro de los límites de la resolución de la imagen, sin encontrar obstáculos importantes a evitar. Los científicos también calcularon la altura del borde del cráter Selk y encontraron que varía desde menos de 200 metros de altura en algunas partes hasta 600 metros, que es más alto de lo esperado, lo que indica un cráter menos erosionado en sus bordes.

Como el agua en la Tierra, el metano líquido y el etano llenan los lagos, ríos y arroyos de Titán. Pero comprender esos canales, incluidos sus giros y trazados, es clave para saber cómo funciona el sistema de transporte de sedimentos de esa luna y su geología subyacente. “Los sistemas de canales son el corazón de las vías de transporte de sedimentos de Titán. Te dicen cómo se dirige el material orgánico alrededor de la superficie de Titán e identifican lugares donde el material podría estar concentrado cerca de características tectónicas o incluso criovolcánicas. Además, esos materiales pueden enviarse al océano interior de agua líquida de Titán o, alternativamente, mezclarse con agua líquida que se transporta a la superficie”, explicó Alex Hayes, profesor asociado de astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Cornell.

Más grande que el planeta Mercurio y completamente envuelto en una atmósfera densa de nitrógeno y metano, Titán es el único otro lugar en el sistema solar con un sistema hidrológico activo, que incluye lluvia, canales, lagos y mares. “A diferencia de Marte, no fue hace 3.600 millones de años cuando habrías visto lagos y canales en Titán. Examinar el sistema hidrológico de Titán representa un ejemplo extremo comparable al sistema hidrológico de la Tierra, y es el único caso en el que podemos ver activamente cómo evoluciona un paisaje planetario en ausencia de vegetación”, agregó el experto en la publicación del estudio.

Julia Miller dirigió el trabajo que buscó examinar las imágenes del radar de apertura sintética (SAR) de Cassini de la superficie de Titán, además de detectar características fluviales y luego comparar esas imágenes con las disponibles en la Tierra. En nuestro planeta, la geomorfología fluvial se estudia típicamente con datos topográficos e imágenes visibles de alta resolución, pero eso no estaba disponible para el satélite del planeta de los anillos.

En cambio, Miller utilizó imágenes de radar basadas en la Tierra y las degradó para que coincidieran con las imágenes de radar de Cassini de Titán. De esta manera, la experta podría comprender los límites del conjunto de datos de Cassini y saber qué resultados son sólidos para el análisis utilizando datos de baja resolución de aproximadamente 1 kilómetro. “Aunque la calidad y cantidad de las imágenes de Cassini ponen límites significativos a su utilidad para investigar las redes fluviales, todavía se pueden utilizar para comprender el paisaje de Titán”, dijo Miller.

“Las formas de los ríos dicen mucho. Puede usar una especie de cómo se ve el río para tratar de decir algunas cosas sobre el tipo de material por el que fluye, o qué tan empinadas son las superficies, o simplemente lo que sucedió en esa región. Esto es usar los ríos como punto de partida, para luego, idealmente, aprender más sobre el planeta”, agregó la experta “Dragonfly aterrizará en una región ecuatorial y seca de Titán. A veces llueve metano líquido, pero es más como un desierto en la Tierra donde tienes dunas, algunas montañas pequeñas y un cráter de impacto”, precisó Bonnefoy.

Selk es un lugar interesante. Se estima que es geológicamente joven, tal vez un par de cientos de millones de años, el impacto que lo excavó habría derretido el hielo local, provocando interacciones entre el agua líquida fresca y las moléculas orgánicas presentes en la sopa de hidrocarburos en la superficie de Titán. Los astrobiólogos están particularmente interesados en la química prebiótica (química que involucra moléculas ricas en carbono pero no mediadas por seres vivos) que habría resultado.

Sin embargo, las imágenes de radar de Cassini del área son limitadas, con una resolución máxima de 300 metros por píxel. “Probablemente hay muchos ríos pequeños y paisajes que no pudimos ver”, admitió Bonnefoy.

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