Una nueva investigación explica cómo las burbujas hacen erupción en los fríos lagos de hidrocarburos en Titán, la luna más grande de Saturno. potencialmente creando efervescencia lo suficientemente intensa como para formar características geológicas en la luna.

Titán está cubierto de lagos de hidrocarburos formados por metano y etano. Los científicos han notado puntos brillantes en estos lagos, que apareció en algunas imágenes de la nave espacial Cassini de la NASA y desapareció misteriosamente en otras. Más tarde teorizaron que estas "islas mágicas" podrían ser explosiones de burbujas de nitrógeno.

En el nuevo estudio publicado en la revista de AGU Cartas de investigación geofísica , los investigadores simularon los lagos de Titán en una cámara presurizada. Encontraron la combinación correcta de metano el etano y el nitrógeno son cruciales para la formación de burbujas.

En condiciones muy parecidas a las de Titán, los investigadores encontraron que el etano tenía que fluir hacia los charcos de metano para producir burbujas vigorosas. Es posible que estos brotes de burbujas sean lo suficientemente fuertes como para dar forma a los deltas de los ríos en cuerpos de líquido en la luna, según la nueva investigación.

Explicar cómo se forman las burbujas en los lagos de Titán ahora permite a los científicos comenzar a investigar cuestiones fundamentales sobre cómo se comportan los líquidos en la luna. De todos los cuerpos de nuestro sistema solar, pocos son más parecidos a la Tierra que Titán, y es uno de los pocos lugares que los científicos creen que podría tener las condiciones necesarias para la vida extraterrestre.

Los resultados también apuntan a escenarios que podría enfrentar un submarino exploratorio en los lagos de Titán, si la nave espacial emitiera calor y pudiera provocar una explosión de burbujas.

"Cuanto más aprendemos sobre Titán, cuanto más aprendemos que no podemos ignorar los lagos, "dijo Kendra Farnsworth, científico planetario de la Universidad de Arkansas en Fayetteville y autor principal del nuevo estudio. "Y encontramos cosas divertidas como burbujas. Quizás un poco más violentas de lo que esperábamos, pero definitivamente divertido de ver ".

Haciendo burbujas

Titán es la única luna de nuestro sistema solar que tiene atmósfera. Su aire está compuesto principalmente de nitrógeno, un elemento que también forma la mayor parte de la atmósfera terrestre, e hidrocarburos. que forman una gruesa, capa nebulosa que oscurece muchas de las características de su superficie.

Las nubes de Titán producen lluvia de hidrocarburos en forma de metano y etano. En la tierra, el metano es un gas que se utiliza para calentar, cocina y electricidad, mientras que el gas etano es un precursor del plástico de polietileno.

Temperaturas en Titán, sin embargo, son lo suficientemente frías para que estos compuestos sean líquidos. Allí, Los hidrocarburos circulan por la atmósfera de forma muy similar a como lo hace el agua en la Tierra. Los lagos de metano líquido y etano salpican la superficie de Titán, lo que lo convierte en el único otro cuerpo de nuestro sistema solar, además de la Tierra, que alberga fluidos estables.

El trabajo anterior encontró que el gas nitrógeno de la atmósfera de Titán podría disolverse fácilmente en piscinas frías con altas concentraciones de metano, como cuando el dióxido de carbono se disuelve en soda. Al calentar, el líquido liberó nitrógeno gaseoso en forma de burbujas burbujeantes.

Pero estos experimentos anteriores no imitaron completamente el entorno natural de Titán. Tampoco explicaron qué condiciones podían hacer que los lagos hicieran espuma, aunque los investigadores sospecharon que ocurre durante las fuertes lluvias o cuando un arroyo desemboca en un lago.

"Los lagos de Titán tienen una dinámica muy interesante, ", Dijo Farnsworth." No son sólo cuerpos estáticos de líquido ".

Titán, pero en la tierra

Para determinar cómo el etano, el metano y el nitrógeno podrían estallar en burbujas en Titán, Farnsworth y sus colegas realizaron experimentos en un cámara presurizada que simula las condiciones de la luna. Dentro, establecieron la presión atmosférica en 1,5 bares, que es 1,5 veces más alta que la de la Tierra al nivel del mar, y las temperaturas oscilaron entre unos vigorosos 83 grados Kelvin (-190 Celsius o -310 Fahrenheit) y unos suaves 94 grados Kelvin (-179 Celsius o -290 Fahrenheit).

Los investigadores permitieron que un líquido fluyera a un plato de muestra que contenía un grupo del otro. Luego, los investigadores enfriaron el interior de la cámara hasta que estuvo por encima o por debajo de 86 grados Kelvin (-187 Celsius o -305 Fahrenheit) para permitir que el nitrógeno se disuelva. En un conjunto de experimentos, el etano fluyó hacia estanques de metano. En otro, el metano se convirtió en etano. Luego, el equipo calentó gradualmente la cámara y esperó a que estallaran las burbujas.

Dos escenarios resultaron en burbujas. A temperaturas inferiores a 86 grados Kelvin, etano en capas sobre metano rico en nitrógeno, no importa en qué orden se vertieron en la placa de Petri. A medida que la temperatura se calentó, el metano debajo comenzó a hacer espuma y cuando las capas se disolvieron, las burbujas alcanzaron la superficie.

Si la cámara estaba por encima de 86 grados Kelvin cuando los investigadores agregaron los líquidos, el metano que fluye hacia el etano no produjo espuma. Solo el etano que fluía hacia los charcos de metano producía burbujas, y lo hacía con fuerza.

"Lo más sorprendente fue lo violentas que fueron las explosiones, ", Dijo Farnsworth. Durante un experimento, el estallido de burbujas fue tan fuerte, afectó al equipo. "De repente, Miro y las burbujas literalmente explotaron y golpearon mi cámara, "ella recordó.

Efervescencia divertida

Los nuevos resultados sugieren que los cambios tanto en la temperatura como en la composición son cruciales para que se formen burbujas en los lagos de Titán.

Las burbujas estallan cuando el etano que fluye se mezcla con el metano sobresaturado con nitrógeno, lo que significa que el metano contiene más nitrógeno disuelto de lo que permiten las condiciones normales. Cuando el metano se calienta, puede contener menos nitrógeno disuelto, que se escapa como gas. La mezcla también debe tener entre 40 y 95 por ciento de metano para hacer burbujas, según el estudio.

Es casi como hacer caramelos de roca. Cuando el agua hirviendo está sobresaturada de azúcar, o contiene más azúcar de la que normalmente se puede disolver, se forman cristales en un trozo de madera recubierta de azúcar a medida que el líquido se enfría.

Los experimentos a temperaturas más cálidas probablemente imitan lo que está sucediendo en la superficie de Titán porque las temperaturas más frías de la luna bajan a solo 89 grados Kelvin (-184 Celsius o-299 Fahrenheit), Dijo Farnsworth.

"[El nuevo estudio] es un buen trabajo que se suma a lo que estamos aprendiendo sobre los lagos de Titán y enfatiza la importancia del trabajo de laboratorio, "dijo Michael Malaska, un científico planetario del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California que no participó en el trabajo. "Es como 'bienvenido a lo raro' y es una forma diferente de pensar sobre algo que no es agua".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunidad de blogs de ciencia de la Tierra y el espacio, alojado por la American Geophysical Union. Lea la historia original aquí.