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Cosmología

Un superimpacto en Titán

La colisión con otro cuerpo celeste pudo haber creado un ambiente propicio para el surgimiento de formas de vida primitivas en la luna mayor de Saturno

Mapa geomorfológico del cráter Menrva (el área circular) reconstruido a partir de imágenes de radar

Nasa / JPL-Caltech / Stéphane Le Mouélic – Universidad de Nantes / Virginia Pasek – Universidad de Arizona

Hace 65 millones de años, la caída de un meteorito en lo que hoy es el golfo de México abrió un cráter de 200 kilómetros (km) de diámetro y provocó cambios en la atmósfera de la Tierra que condujeron a la extinción del 75 % de las formas de vida, incluyendo a los dinosaurios. Sin embargo, estas grandes colisiones con los planetas o sus satélites no siempre causan destrucción. Estos choques también pueden precipitar cambios físicos y químicos capaces de generar aminoácidos, las moléculas esenciales para el surgimiento de la vida, e incluso formas de vida primitivas como las bacterias. Esto es lo que podría haber ocurrido en Menrva, un cráter de 425 km de diámetro ubicado al norte del ecuador de Titán, la luna más grande de Saturno. Menrva es la diosa etrusca de las artes y de la guerra en la cual los romanos parecen haberse inspirado para crear la diosa Minerva.

“La colisión que formó Menrva, el mayor cráter de Titán, podría haber sido suficiente como para romper la capa de hielo de 75 a 100 km de espesor que cubre un océano líquido sumergido”, explica el geólogo Alvaro Crósta, del Instituto de Geociencias de la Universidad de Campinas (IG-Unicamp), autor de un estudio que analizó la formación del cráter, que salió publicado a finales de agosto en la revista Icarus. “Al atravesar la corteza de hielo, el impacto pudo haber sacado a la superficie material orgánico del océano y viceversa”, añade la astrónoma brasileña Rosaly Lopes, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) de la Nasa, la agencia espacial estadounidense, quien participó en el estudio.

Ella considera a Titán, que posee bastante material orgánico en su superficie, el cuerpo celeste conocido que más se asemeja a la Tierra. Esta luna de Saturno, dotada de atmósfera, es el único lugar del Sistema Solar, además de la Tierra, donde fluyen ríos, aunque en este caso de metano, que también cae en forma de lluvia. Titán también presenta una intensa actividad geológica, con vientos que forman dunas y erosión que modifica sus cráteres.

La astrónoma trabajó en la misión Cassini-Huygens, la sonda que orbitó Saturno y algunas de sus lunas entre 2004 y 2017 y, a partir de los datos recolectados, estudió el potencial aún incierto de Titán para albergar alguna eventual forma de vida (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 248). La sonda constató que la temperatura media de la superficie de Titán es de 180 grados Celsius bajo cero (-180 ºC), tan baja que hace que el hielo sea tan duro como las rocas terrestres.

CRÓSTA, A. P. et al. Icarus. 2021 Imagen de Titán, obtenida por la sonda CassiniCRÓSTA, A. P. et al. Icarus. 2021

Crósta y Lopes, con sus equipos, analizaron la formación de Menrva con base en los datos recabados por la sonda Cassini-Huygens y simulaciones matemáticas, procesadas en una supercomputadora. En la simulación más consistente, el cometa (un cuerpo celeste formado por hielo) o asteroide (rocoso) que formó Menrva tendría 34 km de diámetro y se habría desplazado por el espacio a una velocidad de 15 km por segundo (km/s); lo que todavía no se sabe es cuál habría sido la naturaleza del objeto. Al ingresar a la atmósfera de Titán, un 50 % más densa que la de la Tierra, perdió velocidad y tocó suelo a 7 km/s (lo que equivale a 25.200 kilómetros por hora).

Igual que una piedra arrojada sobre el agua, el impacto que formó Menrva, hace entre 500 y 1.000 millones de años, habría generado ondas circulares sobre la superficie del hielo, calentado por la colisión. “Habiéndose licuado parcialmente debido a la energía del impacto, la superficie de Titán se habría comportado de manera elástica”, relata Crósta, quien trabajó en el JPL entre 2018 y 2019 merced a una beca de la FAPESP. Esto habría permitido la formación de patrones similares a los que se observan cuando una piedra cae en el agua. “Inicialmente, surge un pico central rodeado de anillos. A continuación, ese pico colapsa y se hunde. Este movimiento de ascenso y colapso se repite varias veces”, explica el geólogo.

En Titán, según muestran las simulaciones, ese movimiento de ascenso y descenso del pico central es lo que, en pocos segundos, habría roto la espesa capa de hielo, y no el impacto inicial del cometa o asteroide. Según Crósta, tras la ruptura, las distintas capas y materiales orgánicos habrían fluctuado en un movimiento que duró unos 150 minutos, hasta estabilizarse nuevamente por efecto de la gravedad. El pico central se habría elevado a 40 km de altura antes de volver a asentarse. De acuerdo con las simulaciones, el pico central y los bordes resultantes habrían sido bastante más altos que los 500 metros actuales, siendo posteriormente consumidos por la erosión durante cientos de millones de años.

La temperatura de una colisión como la que formó Menrva pudo haber sido suficiente para descomponer moléculas, entre ellas las de agua de la superficie del hielo. “La energía resultante del impacto pudo haber modificado y formado nuevas moléculas o generado nuevos compuestos”, sostiene el astrobiólogo Fabio Rodrigues, del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP), quien no participó del estudio. Rodrigues sostiene que esta información podría orientar el desarrollo de próximas misiones a Menrva o incluso la elección de eventuales lugares para el descenso de un vehículo.

El impacto podría haber roto la capa de hielo de hasta 100 km de grosor y mezclado material del océano sumergido con el de la superficie del satélite

“Desde el descubrimiento de Menrva nos hemos preguntado si la colisión podría haber roto la corteza de hielo”, comentó por correo electrónico Ralph Lorenz, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Jhons Hopkins, en Estados Unidos. “Este nuevo estudio ha revelado resultados consistentes con dicha ruptura, tal como esperábamos”, dijo.

Lorenz es el jefe de proyecto de la misión DragonFly, de la Nasa, que pretende enviar un dron a la superficie de Titán para estudiar indicios reales de la existencia de agua o compuestos orgánicos. El proyecto tiene previsto para 2027 la partida desde la Tierra de una sonda y un dron, que estarían llegando a la luna de Saturno en 2035. El lugar elegido para el descenso es una zona cercana al cráter de Selk, de 80 km de diámetro.

“Este cráter es demasiado pequeño como para haber roto la corteza de hielo que se encuentra inmediatamente debajo de la superficie, pero el impacto que lo formó permitió que el agua resultante interactuara con los compuestos orgánicos de la superficie”, explica Lorenz. Se escogió a Selk debido a la facilidad que proporciona para el descenso y por su visibilidad desde la Tierra.

Proyecto
Modelado de procesos de impacto sobre la superficie helada de Titán (nº 17/27081-1); Modalidad Becas en el Exterior ‒ Investigación; Investigador responsable Alvaro Penteado Crósta (Unicamp); Inversión R$ 95.583,08.

Artículos científicos
CRÓSTA, A. P. et al. Modeling the formation of Menrva impact crater on Titan: Implications for habitability. Icarus. v. 370, n. 114679. 27 ago 2021.
LORENZ, R. D. et. al. Selection and characteristics of the Dragonfly landing site near Selk crater, Titan. The Planetary Science Journal. v. 2, n. 24. feb 2021.

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