El medio ambiente en Titán, La luna más grande de Saturno, puede parecer sorprendentemente familiar:las nubes se condensan y llueven sobre la superficie, alimentando ríos que desembocan en océanos y lagos. Fuera de la Tierra Titán es el único otro cuerpo planetario del sistema solar con ríos que fluyen activamente, aunque se alimentan de metano líquido en lugar de agua. Hace mucho tiempo, Marte también albergaba ríos, que recorrió valles a través de su superficie ahora árida.

Ahora, los científicos del MIT han descubierto que, a pesar de estas similitudes, los orígenes de la topografía, o elevaciones superficiales, en Marte y Titán son muy diferentes a los de la Tierra.

En un artículo publicado en Ciencias , los investigadores informan que Titán, como Marte pero a diferencia de la Tierra, no ha sufrido ninguna tectónica de placas activa en su pasado reciente. La agitación de las montañas por la tectónica de placas desvía los caminos que toman los ríos. El equipo descubrió que esta firma reveladora faltaba en las redes fluviales de Marte y Titán.

"Si bien los procesos que crearon la topografía de Titán siguen siendo enigmáticos, esto descarta algunos de los mecanismos con los que estamos más familiarizados en la Tierra, "dice el autor principal, Benjamin Black, anteriormente estudiante de posgrado del MIT y ahora profesor asistente en el City College de Nueva York.

En lugar de, los autores sugieren que la topografía de Titán puede crecer a través de procesos como cambios en el grosor de la corteza helada de la luna, debido a las mareas de Saturno.

El estudio también arroja algo de luz sobre la evolución del paisaje en Marte, que una vez albergó un enorme océano y ríos de agua. El equipo del MIT proporciona evidencia de que las principales características de la topografía marciana se formaron muy temprano en la historia del planeta, influir en los caminos de los sistemas fluviales más jóvenes, incluso cuando las erupciones volcánicas y los impactos de asteroides marcaron la superficie del planeta.

"Es notable que haya tres mundos en el sistema solar donde los ríos que fluyen han excavado en el paisaje, ya sea en el presente o en el pasado, "dice Taylor Perron, profesor asociado de geología en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS). "Existe esta increíble oportunidad de utilizar los accidentes geográficos que los ríos han creado para aprender cómo las historias de estos mundos son diferentes".

Los coautores de Perron y Black incluyen a la ex estudiante de pregrado del MIT Elizabeth Bailey e investigadores de la Universidad de California en Berkeley, la Universidad de California en Santa Cruz, y la Universidad de Stanford.

Flujos difusos

Desde el 2004, La nave espacial Cassini de la NASA ha estado dando vueltas a Saturno y enviando a la Tierra impresionantes imágenes de los anillos y lunas del planeta. Las imágenes de la superficie de Titán han dado a los científicos una primera vista de los valles fluviales de la luna. dunas de arena rodantes, y patrones climáticos activos. Cassini también ha realizado mediciones aproximadas de la topografía de Titán en algunos lugares, aunque estas medidas tienen una resolución mucho más tosca.

Perron y Black se preguntaron si podrían refinar su visión de la topografía de Titán aplicando lo que se sabe sobre la topografía de la Tierra y Marte. y cómo han evolucionado sus ríos.

Por ejemplo, en la tierra, el proceso de la tectónica de placas ha remodelado continuamente el paisaje, empujando cadenas montañosas entre placas continentales en colisión, y la apertura de las cuencas oceánicas a medida que las masas de tierra se separan lentamente. Ríos por lo tanto, se adaptan constantemente a los cambios topográficos, esquivando las crecientes cadenas montañosas para llegar al océano.

Marte, por otra parte, se cree que se formó principalmente durante el período de acreción primordial y el llamado Bombardeo Pesado Tardío, cuando los asteroides excavaron cuencas de impacto masivo y empujaron enormes volcanes.

Los científicos ahora tienen mapas bien resueltos de redes fluviales y topografía tanto en la Tierra como en Marte, junto con una comprensión cada vez mayor de sus respectivas historias. Perron and Black used this foundation to gain insight into Titan's topographic history.

"We know something about rivers, and something about topography, and we expect that rivers are interacting with topography as it evolves, " Black says. "Our goal was to use those pieces to crack the code of what formed the topography in the first place."

Conforming with topography

The team first compiled a map of river networks for Earth, Marte, and Titan. Such maps were previously made by others for Earth and Mars; Black generated a river map for Titan using images taken by Cassini. For all three maps, the researchers marked the direction each river appeared to flow.

They then compared topographic maps for all three planetary bodies, at varying degrees of resolution. Maps of Earth are sharp in detail, as are those for Mars, showing mountain peaks and impact basins in high relief. Por el contrario, due to Titan's thick, hazy atmosphere, the global map of Titan's topography is extremely fuzzy, showing only the broadest features.

In order to make direct comparisons between topographies, the researchers dialed down the resolution of maps for Earth and Mars, to match the resolution available for Titan. They then superimposed maps of each planetary body's river networks, onto their respective topographies, and marked every river that appeared to flow downhill.

Por supuesto, rivers only flow downhill. But the team observed that rivers might appear to flow uphill, simply because a map at low resolution may not capture finer details such as mountain ranges which would divert a river's flow.

When the researchers tallied the percentage of rivers on Titan that appeared to flow downhill, the number more closely matched with Mars. They also compared what they called "topographic conformity"—the degree of divergence between a topography's slope and the direction of a river's flow. Here too, they found that Titan resembled Mars over Earth.

"One prediction we can make is that, when we eventually get more refined topographic maps of Titan, we will see topography that looks more like Mars than Earth, " Perron says. "Titan might have broad-scale highs and lows, which might have formed some time ago, and the rivers have been eroding into that topography ever since, as opposed to having new mountain ranges popping up all the time, with rivers constantly fighting against them."

Filling in a picture

One last question the researchers looked to answer was how cratering due to asteroid impacts on Mars has reshaped its topography.

Black used a simulation that the group previously developed, to model river erosion on Mars with different impact cratering histories. He found that the pattern of river networks on Mars today limits the extent to which cratering has remodeled the surface of Mars. This suggests that the biggest impact craters formed very early in Mars' history, and that later pummeling by asteroids mostly dented and dinged the surface.

As Cassini's mission is scheduled to come to an end in September, Perron says further investigation of Titan's surface will help to guide future missions to the distant moon.

"Any way of filling in the details of what Titan's surface is like, beyond what we can see directly in the images and topography Cassini has collected, will be valuable for planning a return, " Perron says.