Los astrónomos detectan por primera vez nubes convectivas de metano de 45 km de altura cerca de los lagos de Titán
Los astrónomos que utilizan el Observatorio WM Keck en Maunakea, isla de Hawái, han encontrado, por primera vez, evidencias de convección de nubes de metano en el hemisferio norte de Titán, la luna de Saturno, con topes de nubes más de 45 km de altura.
Titán es un mundo fascinante envuelto en una neblina amarillenta y contaminada. Al igual que la Tierra, su atmósfera está compuesta principalmente de nitrógeno y presenta un tiempo que incluye nubes y lluvia. A diferencia de la Tierra, cuyo tiempo se rige por la evaporación y condensación del agua, el gélido Titán tiene un ciclo de metano.
"Gracias a la excelente capacidad de obtención de imágenes del Observatorio Keck, pudimos observar la evolución y los cambios de las nubes de metano cerca del polo norte de Titán durante varios días, en la región donde la nave espacial Cassini descubrió grandes mares y lagos de metano", afirmó Conor Nixon, científico investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y autor principal del estudio.
"Esto nos permite comprender mejor el ciclo climático de Titán, cómo las nubes de metano pueden generar lluvia y reponer el metano evaporado de los lagos".
Desde la superficie terrestre, la observación de objetos astronómicos se ve bloqueada en algunas longitudes de onda por los gases de nuestra atmósfera. Sin embargo, gracias a la gran altitud y la atmósfera relativamente estable de Maunakea, junto con la óptica adaptativa de la cámara avanzada NIRC2 (Cámara de infrarrojo cercano de segunda generación), el equipo pudo monitorizar las nubes de Titán para obtener imágenes muy detalladas. Los resultados se publican hoy en la revista Nature Astronomy.
"Dado que los diferentes filtros de la cámara Keck NIRC 2 captan distintas profundidades de la atmósfera de Titán, en la última noche de observación (14 de julio) pudimos observar que las nubes se habían movido hacia arriba, como una célula convectiva en la Tierra", explicó Nixon.
El equipo observó Titán en noviembre de 2022 y julio de 2023 utilizando el Observatorio Keck y el Telescopio Espacial James Webb. Estas observaciones no solo mostraron nubes en las latitudes medias y altas del norte de Titán (el hemisferio donde actualmente es verano), sino que también mostraron que estas nubes aparentemente se elevan a mayor altitud con el tiempo.
Si bien estudios previos han observado convección de nubes en latitudes meridionales, esta es la primera vez que se observa evidencia de dicha convección en el norte. Esto es significativo porque la mayoría de los lagos y mares de Titán se encuentran en el hemisferio norte y la evaporación de los lagos es una importante fuente potencial de metano. Su superficie total es similar a la de los Grandes Lagos de Norteamérica.
En la Tierra, la capa más baja de la atmósfera, o troposfera, se extiende hasta una altitud de aproximadamente 12 kilómetros. Sin embargo, en Titán, cuya menor gravedad permite la expansión de las capas atmosféricas, la troposfera se extiende hasta aproximadamente 45 kilómetros.
El Observatorio Keck y el Observatorio Webb utilizaron diferentes filtros infrarrojos para explorar la atmósfera de Titán a diferentes profundidades, lo que permitió a los astrónomos estimar la altitud de las nubes. El equipo científico observó nubes que parecían desplazarse a mayor altitud a lo largo de varios días, aunque no pudieron observar directamente la precipitación.
El programa "La Dimensión Desconocida" del Observatorio Keck fue clave para que Nixon y su equipo pudieran monitorear la evolución del tiempo en Titán con el tiempo. Este programa, gestionado conjuntamente por investigadores de la Universidad de California, el Instituto Tecnológico de California y la NASA, colabora con el Observatorio Keck para observar diversos objetos brillantes durante periodos en que el cielo es demasiado brillante para las observaciones astronómicas estándar.
El tiempo de Titán
En Titán, el metano desempeña un papel similar al del agua en la Tierra en cuanto al clima. Se evapora de la superficie y asciende a la atmósfera, donde se condensa para formar nubes de metano. Ocasionalmente, cae en forma de lluvia fría y aceitosa sobre una superficie sólida donde el hielo de agua es duro como la roca.
Titán es un objeto de gran interés astrobiológico debido a su compleja química orgánica (que contiene carbono). Las moléculas orgánicas constituyen la base de toda la vida en la Tierra, y estudiarlas en un mundo como Titán podría ayudar a los científicos a comprender los procesos que dieron origen a la vida en la Tierra.
La química de Titán
El ingrediente básico que impulsa gran parte de la química de Titán es el metano, o CH₄. En la atmósfera de Titán, el metano se descompone por la luz solar o los electrones energéticos de la magnetosfera de Saturno, y luego se recombina con otras moléculas para formar sustancias como el etano (C₂H₄ ) junto con moléculas más complejas que contienen carbono.
Los datos de Webb aportaron una pieza clave que faltaba para comprender los procesos químicos: la detección definitiva del radical metilo CH₃. Esta molécula (denominada «radical» porque tiene un electrón «libre» que no forma parte de un enlace químico) se forma al descomponerse el metano. Detectar esta sustancia permite a los científicos observar la química en acción en Titán por primera vez, en lugar de solo los ingredientes iniciales y los productos finales.
El futuro de la atmósfera de Titán
Esta química de hidrocarburos tiene implicaciones a largo plazo para el futuro de Titán. Cuando el metano se descompone en la atmósfera superior, una parte se recombina para formar otras moléculas que finalmente llegan a la superficie de Titán en una u otra forma química, mientras que parte del hidrógeno escapa de la atmósfera. Como resultado, el metano se agotará con el tiempo, a menos que exista una fuente que lo reponga.
Un proceso similar ocurrió en Marte, donde las moléculas de agua se desintegraron y el hidrógeno resultante se perdió en el espacio. El resultado fue el planeta árido y desértico que vemos hoy.
En Titán, el metano es un consumible. Es posible que se esté reabasteciendo constantemente y que esté emanando efervescentemente de la corteza y el interior durante miles de millones de años. De lo contrario, con el tiempo desaparecerá por completo y Titán se convertirá en un mundo prácticamente sin aire, de polvo y dunas, dijo Nixon.
Referencia
Conor A. Nixon et al, The atmosphere of Titan in late northern summer from JWST and Keck observations, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02537-3