Sputnik Planitia / ˈ s p ʌ t n ɪ k p l ə ˈ n ɪ ʃ i ə , ˈ s p ʊ t -/ (anteriormente Sputnik Planum ) [4] es una gran cuenca parcialmente glaciar en Plutón . Con un tamaño de unos 1400 por 1200 km (870 por 750 mi), [3] Sputnik Planitia está parcialmente sumergida en grandes y brillantes glaciares de hielo de nitrógeno . Bautizada con el nombre del primer satélite artificial de la Tierra, Sputnik 1 , constituye el lóbulo occidental de la región de Tombaugh , que tiene forma de corazón . Sputnik Planitia se encuentra principalmente en el hemisferio norte, pero se extiende a través del ecuador. Gran parte de ella tiene una superficie de polígonos irregulares separados por depresiones, interpretadas como celdas de convección en el hielo de nitrógeno relativamente blando. Los polígonos tienen un promedio de 33 km (21 mi) de ancho. [5] En algunos casos, los canales están poblados por montañas o colinas en forma de bloques, o contienen material más oscuro. [6] Parece haber vetas de viento en la superficie con evidencia de sublimación . [7] [8] Las vetas oscuras tienen unos pocos kilómetros de largo y todas están alineadas en la misma dirección. [6] La planitia también contiene fosas aparentemente formadas por sublimación. [6] New Horizons no detectó cráteres , lo que implica una superficie de menos de 10 millones de años. [9] El modelado de la formación de fosas de sublimación produce una estimación de la edad de la superficie de180 000+90 000
−40 000años. [10] Cerca del margen noroeste hay un campo de dunas transversales (perpendiculares a las corrientes de viento), espaciadas entre sí aproximadamente entre 0,4 y 1 km, que se cree que están compuestas por partículas de hielo de metano de 200-300 μm de diámetro derivadas de los cercanos Montes Al-Idrisi . [11] [12]
Se cree que el hielo que compone la cuenca está compuesto principalmente de hielo de nitrógeno , con fracciones más pequeñas de hielo de monóxido de carbono y metano, aunque las proporciones relativas son inciertas. [13] A la temperatura ambiente de Plutón de 38 K (−235,2 °C; −391,3 °F), los hielos de nitrógeno y monóxido de carbono son más densos y mucho menos rígidos que el hielo de agua, lo que hace posible los flujos similares a los glaciares; el hielo de nitrógeno es el más volátil. [5] El hielo de nitrógeno de la cuenca descansa sobre la corteza de Plutón compuesta principalmente de hielo de agua mucho más rígido. [14]
Es probable que Sputnik Planitia se haya originado como una cuenca de impacto que posteriormente acumuló hielos volátiles . [5] Se ha estimado que el tamaño del hipotético impactador es de entre 150 y 300 km. [1] Alternativamente, se ha sugerido que la acumulación de hielos en esta ubicación deprimió la superficie allí, lo que llevó a la formación de una cuenca a través de un proceso de retroalimentación positiva sin impacto. [15] La acumulación de varios kilómetros de hielo de nitrógeno en la cuenca fue en parte una consecuencia de su mayor presión superficial, lo que conduce a una temperatura de condensación de N 2 más alta . [16] El gradiente de temperatura positivo de la atmósfera de Plutón contribuye a convertir una depresión topográfica en una trampa fría. [17] [18]
El terreno en Plutón, antípoda a Sputnik Planitia, puede haber sido alterado por la concentración allí de energía sísmica del impacto formativo. [19] [20] Si bien esta sugerencia es tentativa en vista de la mala resolución de las imágenes de la región antípoda, el concepto es similar a lo que se ha propuesto para las áreas antípodas de la cuenca Caloris en Mercurio y el Mare Orientale en la Luna.
La alta inercia térmica estacional de la superficie de Plutón es un factor importante en la deposición de hielo de nitrógeno en latitudes bajas. Estas latitudes reciben menos insolación anual que las regiones polares de Plutón debido a su alta oblicuidad (122,5°). [21] Las regiones más frías de Plutón, en promedio, están a 30° de latitud norte y sur; al principio de la historia de Plutón, el hielo tendería a acumularse en estas latitudes en un proceso descontrolado debido a la asociación de retroalimentación positiva entre el aumento del albedo, el enfriamiento y una mayor deposición de hielo (similar a la segregación de hielo que ocurrió en Jápeto ). Las simulaciones sugieren que durante un período de aproximadamente un millón de años, el proceso descontrolado reuniría gran parte del hielo en una sola capa incluso en ausencia de una cuenca preexistente. [22]
La acumulación de denso hielo de nitrógeno habría contribuido a hacer de Sputnik Planitia una anomalía gravitacional positiva , pero por sí sola no habría sido suficiente para superar la depresión topográfica asociada con la cuenca. Sin embargo, otros efectos de un evento de impacto (ver más abajo) también podrían haber contribuido a tal anomalía. Una anomalía gravitacional positiva podría haber causado un desplazamiento polar , reorientando el eje de rotación de Plutón para poner a la planitia cerca del eje de marea Plutón-Caronte (la configuración de energía mínima). [17] [18] Sputnik Planitia está actualmente cerca del punto anti-Caronte en Plutón, un resultado que tiene menos de un 5% de probabilidad de surgir por casualidad. [18]
Si Sputnik Planitia fue creada por un impacto, entonces explicar la anomalía de gravedad positiva requiere la presencia de un océano de agua líquida bajo la corteza de hielo de agua de Plutón; la elevación isostática de la corteza adelgazada y la consiguiente intrusión de agua líquida más densa debajo de la cuenca explicaría la mayor parte de la anomalía. [23] La congelación gradual de un océano de este tipo, en combinación con la desviación polar y la carga de hielo de Sputnik Planitia, también explicaría las características tectónicas extensionales observadas en Plutón. [18] [23] Alternativamente, si la acumulación de hielo en una sola capa (sin un impacto) creó una anomalía de gravedad positiva que reorientó a Plutón antes de la formación de una cuenca, el abultamiento de marea levantado por Caronte podría haber mantenido la orientación de Plutón incluso si la anomalía positiva desapareció más tarde. [22]
Se cree que la creación de la anomalía gravitacional requiere un adelgazamiento de la corteza de hielo de unos 90 km por debajo de Sputnik Planitia. Sin embargo, la corteza debe mantenerse fría para mantener tales variaciones en su espesor. Los modelos han sugerido que esto puede explicarse si debajo de la corteza de hielo de agua de Plutón hay una capa de hidrato de metano . Este clatrato tiene propiedades aislantes; su conductividad térmica es aproximadamente de 5 a 10 veces menor que la del hielo de agua (también tiene una viscosidad aproximadamente un orden de magnitud mayor que la del hielo de agua). El aislamiento adicional ayudaría a mantener la capa de agua debajo de ella en estado líquido, así como a mantener fría la corteza de hielo sobre ella. Un mecanismo similar puede contribuir a la formación de océanos subterráneos en otros satélites del Sistema Solar exterior y objetos transneptunianos. [14]
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La estructura poligonal es un signo de convección del hielo de nitrógeno/monóxido de carbono, con hielo calentado por el calor del interior que brota en el centro de las celdas, se extiende y luego se hunde en los márgenes estriados. [24] [25] Las celdas de convección tienen alrededor de 100 m de relieve vertical, con los puntos más altos en sus centros. [26] [27] El modelado de las celdas de convección de hielo de nitrógeno sugiere una profundidad de aproximadamente una décima parte de su ancho, o 3-4 km para la mayoría de las planitias, y una tasa de flujo máxima de aproximadamente 7 cm por año. [5] Los márgenes de las celdas pueden quedar pinzados y abandonados a medida que las células evolucionan. [26] Muchas de las celdas están cubiertas por fosas de sublimación . Estas fosas se hacen más grandes por sublimación durante el transporte desde los centros hasta los bordes de las celdas de convección. Usando su distribución de tamaño, los científicos han estimado una velocidad de convección de13.8+4,8
-3,8cm por año, lo que implica una edad superficial de180 000+90 000
−40 000años. [10] Otros científicos han propuesto que la sublimación en la superficie de la planitia es responsable de su convección al enfriar la superficie a través del consumo de calor latente, en lugar de la fuente impulsora del núcleo propuesta originalmente. [28]
Otras indicaciones obvias de flujo de hielo visibles en imágenes de la planitia incluyen ejemplos de glaciares de tipo valle que fluyen hacia la cuenca desde las tierras altas orientales adyacentes (el lóbulo derecho de Tombaugh Regio), presumiblemente en respuesta a la deposición de hielo de nitrógeno allí, [13] así como hielo de la planitia que fluye hacia y llena depresiones adyacentes. La planitia tiene numerosas colinas en forma de bloques (de uno a varios kilómetros de ancho) que forman agregaciones en los márgenes de las celdas de hasta 20 kilómetros de ancho; estos pueden representar trozos flotantes de corteza de hielo de agua desprendida que fueron transportados a la planitia por el flujo glacial y luego fueron recogidos en depresiones por la convección. [5] En algunos casos, las colinas parecen formar cadenas a lo largo de los caminos de entrada de los glaciares. Las colinas también pueden congregarse en regiones sin convección cuando se atascan en lugares donde el hielo de nitrógeno se vuelve demasiado superficial. [29]
La planitia tiene numerosas fosas que se cree que son resultado de la fractura y sublimación del hielo de nitrógeno; estas fosas también se acumulan en los márgenes de las celdas de convección. [5] A menudo, los fondos de las fosas son oscuros, lo que puede representar una acumulación de tolinas dejadas por el hielo en sublimación, o un sustrato oscuro debajo de la planitia, si las fosas penetran completamente el hielo. En las regiones de la planitia donde no se ven celdas de convección, las fosas son más numerosas.
Al noroeste, Sputnik Planitia está bordeada por un conjunto caótico de montañas en forma de bloques, los Montes al-Idrisi, que pueden haberse formado a través del colapso de tierras altas de hielo de agua adyacentes sobre la planitia. [5]
En su suroeste, la planitia está bordeada por los Montes Hillary , que se elevan 1,6 km (0,99 mi; 5200 pies) [30] sobre la superficie, y, más al sur, los Montes Tenzing , que se elevan 3,4 km (2,1 mi; 11 000 pies) [31] sobre la superficie. Estas montañas también tienen un carácter caótico y en bloques. Las montañas recibieron su nombre en honor a Sir Edmund Hillary , alpinista neozelandés , y al alpinista sherpa nepalí Tenzing Norgay , quienes fueron los primeros escaladores en alcanzar la cima del pico más alto de la Tierra , el Monte Everest , el 29 de mayo de 1953. [32] Algunos grupos de colinas en la cuenca llevan el nombre de naves espaciales; por ejemplo, “ Coleta de Dados ”, en honor al primer satélite brasileño lanzado al espacio . [33]
Inmediatamente al suroeste de los Montes Tenzing (contexto) hay una gran montaña circular con una depresión central, Wright Mons . Se ha identificado como un posible criovolcán . [34] [35]
El nombre informal Sputnik Planum fue anunciado por primera vez por el equipo New Horizons en una conferencia de prensa el 24 de julio de 2015. Un planum es una región plana de mayor elevación (una meseta). Cuando se analizaron los datos topográficos a principios de 2016, [36] quedó claro que Sputnik es en realidad una cuenca , y el nombre informal se cambió a Sputnik Planitia más tarde ese año. [4] [37] El nombre todavía era informal porque aún no había sido adoptado por la Unión Astronómica Internacional (UAI). El 7 de septiembre de 2017, el nombre fue aprobado oficialmente junto con los nombres de Tombaugh Regio y otras 12 características de la superficie cercanas. [38]
