Señales de erosión por oleaje en las costas de Titán

Titán, la luna más grande de Saturno, es el único otro objeto planetario del sistema solar (aparte de la Tierra) que actualmente alberga ríos, lagos y mares activos, aunque no de agua. Se cree que están llenos de metano y etano líquidos, que fluyen por sistemas tan grandes como los Grandes Lagos de Norteamérica.

La existencia de estos entornos fluviales, lacustres y marinos en Titán se confirmó en 2007 con imágenes captadas por la sonda Cassini de la NASA. Con esos y otros datos obtenidos de forma remota, los científicos han estudiado cómo puede ser el misterioso entorno líquido de la luna, y uno de los grandes interrogantes es la existencia de oleaje.

Se cree que los mares y lagos de Titán están llenos de metano y etano líquidos, que fluyen por sistemas tan grandes como los Grandes Lagos de la Tierra

Ahora, geólogos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) han analizado las costas de Titán y han demostrado, mediante simulaciones, que es probable que los grandes lagos y mares de esta luna hayan sido modelados por las olas. Los resultados se publican en la revista Science Advances.

Este mosaico en infrarrojo captado por la nave Cassini muestra el Sol brillando en los mares del norte de Titán. / NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona/Universidad de Idaho

Los autores han modelado primero las formas en que un lago puede erosionarse en la Tierra. Luego, aplicaron sus modelos a los mares de Titán para determinar qué forma de erosión podría haber producido sus líneas costeras. Las olas resultaron ser la explicación más probable, aunque para confirmarlo de forma definitiva serían necesarias observaciones directas.

Los modelos señalan que las olas son la explicación más probable a la forma que se ve en las costas de Titán

Su presencia ha sido un tema controvertido desde que Cassini divisó las masas líquidas en esta luna. “Algunos consideraron que no había oleaje y que estos mares son lisos como un espejo”, explica la primera autora, Rose Palermo, geóloga del USGS, “pero otros dijeron que sí veían cierta rugosidad en la superficie líquida, aunque no estaban seguros de si las olas la causaban”.

“Las olas de los mares de metano y etano de Titán deberían ser más altas y pronunciadas que las de la Tierra debido a la diferencia de gravedad y de condiciones líquidas y atmosféricas”, explica Palermo a SINC, “pero otros autores han modelado olas de hasta un metro de altura. Actualmente, un estudiante del grupo de Geomorfología del MIT investiga las posibles propiedades de las olas en Titán, ¡así que pronto sabremos más!”.

En cualquier caso, “basándonos en nuestros resultados, podemos decir que si las costas de los mares de Titán se han erosionado, las olas son el culpable más probable”, afirma otro de los autores, Taylor Perron, profesor de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. “Si pudiéramos situarnos en el borde de uno de los mares de Titán –especula–, podríamos ver que bañan la orilla y chocan contra las costas durante las tormentas. Y serían capaces de erosionar el material del que está hecho la costa”.

Si pudiéramos estar en el borde de uno de los mares de Titán, veríamos olas de metano y etano líquido que bañan la orilla y chocan contra las costas durante las tormentas

Taylor Perron (MIT)

Tres posibles escenarios

Se piensa que los mares y lagos de Titán se formaron cuando los niveles crecientes de líquido inundaron un paisaje surcado por valles fluviales. Los investigadores analizaron la forma de las costas y plantearon tres posibles escenarios: ausencia de erosión costera, erosión provocada por las olas y  una ‘erosión uniforme’ provocada por disolución, donde el líquido disuelve pasivamente el material de la costa, o bien por un mecanismo en el que la costa se desprende gradualmente por su propio peso.

Los autores simularon cómo evolucionarían las distintas formas de la costa en cada uno de los tres escenarios. Para el caso de la erosión provocada por el oleaje, tuvieron en cuenta una variable conocida como “fetch”, que describe la distancia física entre un punto de la orilla y su opuesto en el lago o mar. Un valor mayor indica más espacio sobre el que puede soplar el viento y crecer las olas.

“Usamos el fetch como un indicador de la fuerza relativa de las olas a lo largo de las costas, siendo más fuertes en las partes abiertas de la costa y más débiles en las partes protegidas”, comenta Palermo, “pero dado que utilizamos estas métricas relativas, nuestros resultados no arrojan luz sobre cuáles deberían ser sus alturas, sino que las diferencias espaciales en la erosión pueden cartografiarse y medirse”.

La geóloga detalla los resultados: “Si las olas se comportan como esperamos que lo hagan en Titán, nuestros datos sugieren que sus mares han sido erosionados con una probabilidad del 77-100 % por las olas, con un 4-12 % por un proceso uniforme, y con un 0-11 % de probabilidad sin erosión costera”.

Los mares de Titán han sido erosionados por las olas con una probabilidad de entre el 77 y el 100 %

Rose Palermo (USGS)

El equipo verificó sus resultados al comparar sus simulaciones con lagos reales de la Tierra, incluyendo a los erosionados por el oleaje y a los afectados de forma uniforme, como la disolución de los acantilados calizos.

Comparación con masas de agua de la Tierra

En concreto, se centraron en cuatro de los mares más grandes y mejor cartografiados de Titán: Kraken Mare, comparable en tamaño al Mar Caspio (Eurasia); Ligeia Mare, mayor que el Lago Superior de Norteamérica; Punga Mare, más largo que el Lago Victoria (África); y Ontario Lacus, que tiene un 20 % del tamaño de su homónimo terrestre entre Canadá y EE UU.

Ligeia Mare de Titán. / NASA/JPL-Caltech/ASI/Cornell

El equipo cartografió las costas de cada mar de la luna utilizando las imágenes de radar de Cassini y aplicó su modelado para ver qué mecanismo erosivo explicaba mejor su forma. Así comprobaron que los cuatro mares encajaban perfectamente con una erosión impulsada por las olas.

Los investigadores trabajan ahora para determinar la fuerza y dirección de los vientos de Titán que puedan levantar las  olas con las que se erosionen sus costas. También les gustaría que una futura nave espacial pudiera ver o confirmar directamente el oleaje en aquel mundo.

Misión a Titán pero no a sus mares

“La próxima misión a Titán es Dragonfly (que operará un helicóptero en la superficie de la luna), pero, por desgracia para nosotros, no irá a lagos ni mares”, se lamenta Palermo. “Actualmente no hay ninguna otra prevista que pueda confirmar la presencia de olas –reconoce–, pero podría hacerse con imágenes de mayor resolución recogidas por un futuro orbitador, o con datos in situ, que podrían ser recogidos por una sonda. Así que quizá algún día lo sepamos”.

La geóloga concluye con una reflexión aplicada a nuestro propio planeta: “Titán presenta este sistema completamente virgen, que nos puede ayudar a entender aspectos fundamentales sobre cómo se erosionan las costas sin la influencia de las personas, y tal vez eso favorecería una mejor gestión de nuestras costas en la Tierra”.

Ilustración de Dragonfly sobrevolando las dunas de Titán. / NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben

Referencia:

Rose Palermo et al. “Signatures of wave erosion in Titan’s coasts”. Science Advances, 2024