Los investigadores encuentran que la actividad de las olas en Titán puede ser lo suficientemente fuerte como para erosionar las costas de lagos y mares.

Titán, la luna más grande de Saturno, es el único otro cuerpo planetario del sistema solar que actualmente alberga ríos, lagos y mares activos. Se cree que estos sistemas fluviales de otro mundo están llenos de metano y etano líquidos que desembocan en amplios lagos y mares, algunos tan grandes como los Grandes Lagos de la Tierra.

La existencia de los grandes mares y lagos más pequeños de Titán se confirmó en 2007, con imágenes tomadas por la nave espacial Cassini de la NASA. Desde entonces, los científicos han estudiado minuciosamente esas y otras imágenes en busca de pistas sobre el misterioso entorno líquido de la luna.

Ahora, los geólogos del MIT han estudiado las costas de Titán y han demostrado mediante simulaciones que los grandes mares de la Luna probablemente hayan sido moldeados por las olas. Hasta ahora, los científicos han encontrado signos indirectos y contradictorios de actividad ondulatoria, basándose en imágenes remotas de la superficie de Titán.

El equipo del MIT adoptó un enfoque diferente para investigar la presencia de ondas en Titán, modelando primero las formas en que un lago puede erosionarse en la Tierra. Luego aplicaron su modelado a los mares de Titán para determinar qué forma de erosión podría haber producido las costas en las imágenes de Cassini. Descubrieron que las olas eran la explicación más probable.

Los investigadores destacan que sus resultados no son definitivos; Para confirmar que hay olas en Titán se requerirán observaciones directas de la actividad de las olas en la superficie de la luna.

«Podemos decir, basándonos en nuestros resultados, que si las costas de los mares de Titán se han erosionado, las olas son las más probables culpables», dice Taylor Perron, profesor Cecil e Ida Green de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias en el MIT.

«Si pudiéramos situarnos en el borde de uno de los mares de Titán, podríamos ver olas de metano y etano líquidos rompiendo en la costa y rompiendo en las costas durante las tormentas. Y serían capaces de erosionar el material del que está hecha la costa. «.

Perron y sus colegas, incluida la primera autora Rose Palermo, ex estudiante de posgrado del Programa Conjunto MIT-WHOI y geóloga investigadora del Servicio Geológico de EE. UU., publicado su estudio en Avances científicos. Sus coautores incluyen al científico investigador del MIT Jason Soderblom, el ex postdoctorado del MIT Sam Birch, ahora profesor asistente en la Universidad de Brown, Andrew Ashton de la Institución Oceanográfica Woods Hole y Alexander Hayes de la Universidad de Cornell.

‘Tomando un rumbo diferente’

La presencia de ondas en Titán ha sido un tema un tanto controvertido desde que Cassini detectó cuerpos de líquido en la superficie de la luna.

«Algunas personas que intentaron ver evidencia de olas no vieron ninguna y dijeron: «Estos mares son lisos como un espejo», dice Palermo. «Otros dijeron que vieron algo de rugosidad en la superficie del líquido pero no estaban seguros de si las olas lo causó.»

Saber si los mares de Titán albergan actividad de olas podría brindar a los científicos información sobre el clima de la luna, como la fuerza de los vientos que podrían provocar tales olas. La información sobre las olas también podría ayudar a los científicos a predecir cómo podría evolucionar con el tiempo la forma de los mares de Titán.

En lugar de buscar signos directos de características similares a olas en las imágenes de Titán, Perron dice que el equipo tuvo que «tomar un rumbo diferente y ver, con sólo mirar la forma de la costa, si podíamos decir qué ha estado erosionando las costas». «.

Se cree que los mares de Titán se formaron cuando niveles crecientes de líquido inundaron un paisaje atravesado por valles fluviales. Los investigadores se centraron en tres escenarios de lo que podría haber sucedido después: ninguna erosión costera; erosión impulsada por las olas; y «erosión uniforme», impulsada ya sea por «disolución», en la que el líquido disuelve pasivamente el material de una costa, o por un mecanismo en el que la costa se desprende gradualmente por su propio peso.

Los investigadores simularon cómo evolucionarían las distintas formas de la costa en cada uno de los tres escenarios. Para simular la erosión provocada por las olas, tuvieron en cuenta una variable conocida como «fetch», que describe la distancia física desde un punto de la costa hasta el lado opuesto de un lago o mar.

«La erosión de las olas depende de la altura y el ángulo de la ola», explica Palermo. «Usamos el alcance para aproximar la altura de las olas porque cuanto mayor es el alcance, mayor es la distancia sobre la cual el viento puede soplar y las olas pueden crecer».

Para probar cómo las formas de la costa diferirían entre los tres escenarios, los investigadores comenzaron con un mar simulado con valles fluviales inundados alrededor de sus bordes. Para la erosión provocada por las olas, calcularon la distancia de alcance desde cada punto a lo largo de la costa hasta cualquier otro punto, y convirtieron estas distancias en alturas de las olas.

Luego, ejecutaron su simulación para ver cómo las olas erosionarían la costa inicial con el tiempo. Compararon esto con cómo evolucionaría la misma costa bajo la erosión provocada por una erosión uniforme. El equipo repitió este modelo comparativo para cientos de formas de costa iniciales diferentes.

Descubrieron que las formas de los extremos eran muy diferentes según el mecanismo subyacente. En particular, la erosión uniforme produjo costas infladas que se ensancharon uniformemente en todas partes, incluso en los valles de los ríos inundados, mientras que la erosión de las olas alisó principalmente las partes de las costas expuestas a largas distancias de alcance, dejando los valles inundados estrechos y accidentados.

«Teníamos las mismas costas iniciales y vimos que se obtiene una forma final realmente diferente bajo la erosión uniforme versus la erosión de las olas», dice Perron. «Todos parecen un monstruo de espagueti volador debido a los valles fluviales inundados, pero los dos tipos de erosión producen resultados muy diferentes».

El equipo comprobó sus resultados comparando sus simulaciones con lagos reales de la Tierra. Encontraron la misma diferencia en la forma entre los lagos terrestres que se sabe que han sido erosionados por las olas y los lagos afectados por una erosión uniforme, como la piedra caliza en disolución.

La forma de una orilla

Su modelado reveló formas costeras claras y características, dependiendo del mecanismo por el cual evolucionaron. Entonces el equipo se preguntó: ¿dónde encajarían las costas de Titán, dentro de estas formas características?

En particular, se centraron en cuatro de los mares más grandes y mejor cartografiados de Titán: Kraken Mare, que es comparable en tamaño al Mar Caspio; Ligeia Mare, que es más grande que el Lago Superior; Punga Mare, que es más larga que el lago Victoria; y Ontario Lacus, que tiene aproximadamente un 20 por ciento del tamaño de su homónimo terrestre.

El equipo trazó un mapa de las costas de cada mar de Titán utilizando imágenes de radar de Cassini y luego aplicó su modelado a cada una de las costas del mar para ver qué mecanismo de erosión explicaba mejor su forma. Descubrieron que los cuatro mares encajaban sólidamente en el modelo de erosión impulsada por las olas, lo que significa que las olas producían costas que se parecían más a los cuatro mares de Titán.

«Descubrimos que si las costas se han erosionado, sus formas son más consistentes con la erosión causada por las olas que con la erosión uniforme o sin ninguna erosión», dice Perron.

Los investigadores están trabajando para determinar qué tan fuertes deben ser los vientos de Titán para provocar olas que podrían erosionar repetidamente las costas. También esperan descifrar, a partir de la forma de las costas de Titán, desde qué direcciones sopla predominantemente el viento.

«Titán presenta este caso de un sistema completamente intacto», dice Palermo. «Podría ayudarnos a aprender cosas más fundamentales sobre cómo las costas se erosionan sin la influencia de las personas, y tal vez eso pueda ayudarnos a gestionar mejor nuestras costas en la Tierra en el futuro».

Esta historia se republica por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.