Agua líquida en Plutón

Foto en luz visible de la atmósfera de Plutón (imagen de la NASA, JHUAPL y SwRI)

Antes de 2015 Plutón era visto como un cuerpo celeste poco activo y de poco interés. Esta visión cambió radicalmente cuando la sonda New Horizons sobrevoló al planetoide en 2015. Las imágenes y mediciones que la sonda transmitió a la Tierra revolucionaron la manera en que se percibió a Plutón; se descubrió un gigantesco glaciar de nitrógeno sólido, enormes cadenas montañosas formadas por hielo, incluso una atmósfera azul inesperadamente densa. A cinco años del paso de New Horizons, su legado no ha terminado y los descubrimientos se siguen realizando.

Montañas de hielo en Plutón de hasta 3500 metros de altura, a la derecha se encuentra la Sputnik Planitia (imagen de la NASA, JHUAPL y SwRI)

La sospecha de la existencia de agua líquida en Plutón surgió en 2016. En ese año se publicó un estudio donde se analizaba la rotación de Plutón son su satélite Caronte, los investigadores encontraron que debía existir una anomalía gravitacional en el planetoide para explicar la rotación  con su satélite. 

Animación 3D de Caronte, realizado por la NASA:


Plutón y Caronte se encuentran en algo conocido como rotación sincrónica. Esto ocurre cuando, un cuerpo que gira al rededor de otro, gira sobre su propio eje con la misma frecuencia con la que gira al rededor del otro (es decir, su tiempo de rotación es igual a su tiempo de traslación); esto ocurre entre la Luna y la Tierra y como consecuencia, sólo podemos ver una cara de la Luna desde la Tierra.

En la animación de la izquierda se observa un cuerpo con rotación sincrónica, mientras que en el de la derecha, no. (animación de Stigmatella aurantiaca)

Este tipo de rotación es normal en cuerpos que tienen una masa parecida, lo que ocurre entre Plutón y su satélite. Lo que no es normal es la orientación de Plutón con respecto a Caronte. Las observaciones de New Horizons encontraron que una depresión, llamada Sputnik Planitia, está en el mismo eje que Caronte; para que esto ocurriera, se requería un exceso de masa en esa región. La cuestión era que, al ser una depresión, se esperaba que hubiera una menor masa ahí.

La Sputnik Planitia está abajo a la izquierda, es la mancha blanca con forma de corazón (imagen de la NASA, JHUAPL y SwRI)

¿De dónde venía la masa extra?

Una primera hipótesis fue que hubiera suficiente nitrógeno congelado en la región como para generar ese exceso de masa, sin embargo, su grosor tendría que ser mayor al que observado. Ante esto, los investigadores tuvieron que remontarse al origen de la depresión; se cree que esa región fue creada tras un enorme impacto.

El impacto removió una gran cantidad de hielo y esto provocaría un fenómeno conocido como ajuste isostático. Este ajuste consiste en que la tierra debajo de la región donde se removió el hielo, al no tener al hielo haciendo presión sobre ella, se eleve y esto aumentaría la masa en esa región (ver la figura siguiente). Los investigadores encontraron que el aumento en la masa necesario sólo sería posible si al interior de Plutón hay agua líquida en el presente. Se cree que esta agua se mantendría líquida debido a que está aislada por una capa de hielo y debido a que contiene amoniaco, que actúa como un anticongelante.

Esquema del ajuste isostático en Plutón, el ajuste provoca un aumento en el volumen de agua subterránea en la región y eso explica la existencia de mayor masa en esa región (creación propia).

Otro descubrimiento que parece indicar la presencia de agua líquida fue el de la existencia de criovolcanes activos (a diferencia de los volcanes normales, estos expulsan líquidos y vapores a muy bajas temperaturas). La presencia de un océano subterráneo de agua con amoniaco explicaría la existencia de criovolcanes.

Criovolcán señalado con el círculo rojo. (original de NASA, JHUAPL y SwRI)

Y eso no es todo, un nuevo estudio publicado en Nature parece indicar que Plutón tuvo un océano de agua líquida desde su formación. Los investigadores modelaron el comportamiento de las placas tectónicas con dos condiciones iniciales: un inicio frío (que implica que el océano de agua líquida se formó tras años de calentamiento provocado por degeneración radioactiva) y un inicio caliente (que implica un océano de agua líquida desde el inicio). Según los modelos, los investigadores encontraron que un inicio caliente explicaría de mejor manera las actuales características geológicas de Plutón.


Para saber más:

- Imágenes e información sobre criovolcanes en Plutón (inglés):
NASA. (14 de enero de 2016). Possible Ice Volcano on Pluto Has the ‘Wright Stuff’. 

- Resumen de las características geológicas de Plutón (inglés):
Nimmo, F.; McKinnon, W. B. (s. f.). Geodynamics of Pluto.

- Artículo sobre criovolcanes en Plutón (inglés, restringido):
Martin, C. R. y Binzel, R. P. (2020). Ammonia-water freezing as a mechanism for recent cryovolcanism on Pluto. Icarus. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2020.113763

- Artículo científico sobre el océano subterráneo (inglés, restringido):
Nimmo, F. et. al. (2016). Reorientation of Sputnik Planitia implies a subsurface ocean on Pluto. Nature 540: 94-96. https://doi.org/10.1038/nature20148

- Artículo de divulgación sobre el océano subterráneo de Plutón (inglés):
Wall, Mike. (2016). Pluto's Wandering Heart Hints at Subsurface Ocean.

- Artículo científico sobre océano subterráneo en Plutón joven (inglés, restringido)
 Bierson, C. J.; Nimmo, F.; Stern, S. A. (2020). Evidence for a hot start and early ocean formation on Pluto. Nature Geoscience 13: 468-472. https://doi.org/10.1038/s41561-020-0595-0

- Diez descubrimientos realizados gracias a la sonda New Horizons (inglés):
NASA. (2016). One Year Later: New Horizons’ Top 10 Discoveries at Pluto.