Las «islas mágicas» que se encuentran en los lagos de hidrocarburos de Titán son trozos flotantes de sólidos orgánicos porosos

Titán, la luna más grande de Saturno, tiene una atmósfera única que convierte gases simples como el metano y el nitrógeno en compuestos orgánicos más complejos. En un nuevo estudio, investigadores planetarios de la Universidad de Texas en San Antonio, la Universidad de California Santa Cruz y la Universidad Johns Hopkins exploraron qué les sucede a estos compuestos orgánicos cuando alcanzan la superficie de Titán. Descubrieron que la mayoría de las moléculas, incluidos los nitrilos, los hidrocarburos con tres enlaces y el benceno, se sedimentarían como sólidos. También examinaron si las balsas flotantes podrían explicar una característica misteriosa en los lagos de Titán conocida como «islas mágicas». Al observar cuánto tiempo flotarían los materiales en cada escenario, los autores sugieren que las islas mágicas pueden estar hechas de grandes trozos de sólidos orgánicos porosos.

Observaciones de alta resolución de la región realizadas por Ligia Mare y Cassini. La Isla Mágica (círculo rojo) se observa a 78°N, 123°E y no es visible en ninguna de las otras imágenes. El rectángulo verde indica el rango de imágenes de alta resolución y los óvalos verdes corresponden al área rodeada por un círculo rojo. Las flechas blancas en las imágenes de radar indican la dirección de la iluminación del radar. Crédito de la imagen: Hofgartner. et al.

La brumosa atmósfera anaranjada es un 50% más espesa que la de la Tierra y rica en metano y otras moléculas orgánicas que cubren Titán.

Su superficie está cubierta de oscuras dunas de materia orgánica y mares de metano y etano líquidos.

Lo que es aún más extraño es lo que aparece en las imágenes de radar en forma de puntos brillantes variables en la superficie del mar que pueden durar desde unas pocas horas hasta varias semanas o más.

Los científicos planetarios descubrieron por primera vez estas efímeras «islas mágicas» en 2014 con la misión Cassini-Huygens de la NASA y la Agencia Espacial Europea, y han estado tratando de descubrir qué son desde entonces.

Estudios anteriores han sugerido que podrían ser islas imaginarias creadas por olas o islas reales formadas por sólidos en suspensión, sólidos flotantes o burbujas de gas nitrógeno.

El investigador Xinting Yu de la Universidad de Texas en San Antonio y sus colegas se preguntaron si una mirada más cercana a la relación entre la atmósfera de Titán y los lagos líquidos y sólidos depositados en la superficie de la luna podría revelar la causa de estas misteriosas islas.

«Quería investigar si las islas mágicas podrían en realidad ser materiales orgánicos que flotan en la superficie, como la piedra pómez que puede flotar en el agua aquí en la Tierra antes de hundirse finalmente», dijo el Dr. Yu.

Resumen del destino de los materiales orgánicos simples y complejos en la superficie de Titán. Crédito de la imagen: Yu. et al., doi: 10.1029/2023GL106156.

Los investigadores primero investigaron si los sólidos orgánicos encontrados en Titán simplemente se disolverían en los lagos de metano de la luna.

Debido a que los lagos ya están saturados con moléculas orgánicas, determinaron que los sólidos que caían no se disolverían cuando llegaran al líquido.

«Para nosotros, para poder ver las islas mágicas, no pueden flotar por un segundo y luego hundirse. Tienen que flotar por un tiempo, pero tampoco para siempre», dijo el Dr. Yu.

Los modelos sugerían que la mayoría de los sólidos congelados eran tan densos y la tensión superficial tan baja que las islas mágicas de Titán sólo podrían crearse si los bloques fueran tan porosos como el queso suizo.

Si los bloques de hielo son lo suficientemente grandes y tienen la proporción adecuada de agujeros y tubos estrechos, el metano líquido puede escapar lo suficientemente lento como para que los bloques permanezcan en la superficie.

Los modelos sugieren que es probable que los grupos individuales sean demasiado pequeños para flotar por sí solos.

Pero si se acumularan suficientes grupos cerca de la costa, pedazos más grandes podrían desprenderse y flotar, de manera similar a la forma en que los glaciares se rompen en la Tierra.

Con una combinación de mayor tamaño y porosidad adecuada, estos glaciares orgánicos podrían explicar el fenómeno de la isla mágica.

Además de las islas mágicas, hay una fina capa de sólidos congelados que cubre los mares y lagos de Titán, lo que podría explicar la inusual suavidad de los cuerpos líquidos.

«En nuestro examen teórico del destino de los materiales orgánicos simples en la superficie de Titán, llegamos a las siguientes conclusiones», dijeron los investigadores.

«La mayoría de los materiales orgánicos simples aterrizarán como sólidos en la superficie de Titán, mientras que el metano, el etano, el propano y el propeno serán líquidos. El etileno sólo será gaseoso.

«Las sustancias orgánicas simples pueden lograr flotabilidad en los fluidos del lago de Titán a través de la flotación capilar o inducida por porosidad, siendo posible la flotación inducida por porosidad si las sustancias orgánicas simples en Titán se parecen al hielo terrestre. La flotación inducida por capilaridad sólo es viable para hielos de cianuro». lagos.

«La flotación inducida por porosidad de partículas de tamaño milimétrico y mayores es el único mecanismo plausible para que los sólidos flotantes expliquen las fugaces islas mágicas de Titán, brillantes por radar. Escalas de tiempo más cortas o más largas para otros mecanismos de flotación no concuerdan con las observaciones.

el los resultados esta publicado en la revista Cartas de investigación geofísica.

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Xinting Yu et al. 2024. El destino de los materiales orgánicos simples en la superficie de Titán: una perspectiva teórica. Cartas de investigación geofísica 51(1):e2023GL106156; doi: 10.1029/2023GL106156