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Estructura interna
Uno de los objetivos de la misión Cassini es estudiar la estructura interna de esta luna. La baja densidad que posee 1,9 gramos por centímetro cúbico apunta a que es 50% roca y 50% hielo, con un núcleo rocoso de diámetro 3400 kilómetros rodeado por diversas capas de hielo, y finalmente posiblemente un océano subterráneo de agua y amoníaco disuelto en él que se halla a una profundidad de 100 kilómetros.Es posible que Titán tenga también un océano subterráneo de hidrocarburos.
Atmósfera
Imagen de Titán obtenida en infrarrojo por la misión Cassini/Huygens
Titán es la única luna conocida con una atmósfera densa. La primera persona que sugirió que Titán podia tener atmósfera fue el astónomo español José Comas y Solá por el efecto de oscurecimiento al borde. La presencia de una atmósfera significativa fue confirmada por Gerard P. Kuiper en 1944 a partir de espectros tomados desde telescopios en aviones a gran altitud. La sonda Voyager 1 demostró en 1981 que, de hecho, la atmósfera de Titán es más densa que la de la Tierra, con una presión en superficie de una vez y media la de nuestro planeta y con una capa nubosa opaca formada por aerosoles de hidrocarburos que oculta los rasgos de la superficie de Titán. La presión parcial del metano es del orden de 100 milibares. Ésa densa atmósfera es la responsable de que la iluminación existente en la superficie de Titán sea de 1/1000 de la existente en la superficie terrestre -aún así, la luminosidad existente es 350 veces superior a la existente en una noche de luna llena en la Tierra.[ De hecho, el equipo de la sonda Huygens comparó las fotografías de Titán a "fotografiar el asfalto de un parking en el crepúsculo.[]
La atmósfera está compuesta en un 94% de nitrógeno y es la única atmósfera rica en nitrógeno, en el sistema solar aparte de nuestro propio planeta, con rastros significativos de varios hidrocarburos que constituyen el resto (incluyendo metano, etano, diacetileno, metilacetileno, cianoacetileno, acetileno, propano, junto con anhídrido carbónico, monóxido de carbono, cianógeno, cianuro de hidrógeno, y helio). Se piensa que estos hidrocarburos se forman en la atmósfera superior de Titán en reacciones que son el resultado de la disociación del metano por la luz ultravioleta del Sol produciendo una bruma anaranjada y espesa.
La presión parcial del metano es del orden de 100 hPa y este gas cumple el papel del agua en la Tierra, formando nubes en su atmósfera. Estas nubes causan tormentas de metano líquido en Titán que descargan precipitaciones importantes de metano que llegan a la superficie produciendo, en total, unos 50 L/m² de precipitación anual.
Titán no tiene ningún campo magnético y su órbita alcanza el exterior de la magnetosfera de Saturno exponiéndose directamente al viento solar. Esto puede ionizar y elevar algunas moléculas a la cima de la atmósfera.
Las observaciones de la nave Cassini de la atmósfera hecha en 2004 sugieren que la atmósfera de Titán gira mucho más rápido que su superficie al igual que ocurre en Venus, un régimen dinámico de la atmósfera que no se comprende en ninguno de los dos casos,
Hay nubes en la atmósfera de Titán además de una espesa niebla que afecta a todo el planeta. Estas nubes están probablemente compuestas de metano, etano y otros compuestos orgánicos simples. Otros compuestos químicos más complejos en pequeñas cantidades deben ser responsables del color anaranjado que se aprecia desde el espacio.
Una investigación reciente apunta a que es posible que Titán albergue moléculas prebióticas. De acuerdo con ella, el agua líquida que aparece en Titán tras por ejemplo el impacto de un meteorito contra su superficie helada ó su criovulcanismo puede permanecer en éste estado durante cientos ó miles de años, tiempo más que suficiente para que las tolinas presentes en su atmósfera se hidrolicen (reaccionen con ella), y den lugar a moléculas orgánicas complejas.[]
En octubre de 2004 durante uno de los sobrevuelos de Titán por la nave Cassini se fotografiaron nubes altas y densas sobre el polo sur de Titán. Este tipo de formaciones nubosas son frecuentes en el polo sur de Titán tal y como revelan las observaciones con el telescopio Keck desde la Tierra. Aunque inicialmente se pensaba que tales nubes sólo podían estar formadas por la condensación del abundante metano atmosférico, las observaciones de mayor resolución han planteado algunos problemas a esta interpretación, por lo que varios estudios actuales sobre la atmósfera de Titán pretenden determinar la composición de las nubes, para decidir si nuestra idea de la atmósfera de Titán necesita ser revisada.[]
También han sido descubiertas nubes en el polo norte de esta luna. En el sobrevuelo de Titán del día 28 de diciembre de 2006, el instrumento VIMS de la sonda Cassini ha descubierto un gran sistema nuboso -de la mitad de superficie que Estados Unidos- que cubre completamente el polo norte. Los modelos de circulación atmosférica de Titán ya habían predicho la existencia de esta nube.[]
Investigaciones posteriores muestran la presencia de nubes que se forman y mueven cómo las terrestres, aunque bastante más lentamente[] y[] se ha predicho en base a las observaciones que el comienzo de otoño en Titán será "cálido y húmedo", según los patrones existentes allí.[]
Interesantemente se había predicho que las nubes del sur desaparecerían en 2005; sin embargo, se ha comprobado que a finales de 2007 las nubes seguían estando presentes allí y además muy activas[.]
Ahora (año 2009) es primavera en el hemisferio norte y otoño en el hemisferio sur, un ciclo estacional que dura 29,5 años.
Ciclo del metano
Titán es un mundo extraordinariamente abundante en compuestos orgánicos, sobre todo metano. Probablemente el contenido de hidrocarburos líquidos de ésta luna -en la forma de mares y lagos- es centenares de veces superior al de todas las reservas de petróleo y de gas natural de la Tierra juntas. Además, sus dunas ecuatoriales -de las que se habla más abajo- posiblemente contienen centenares de veces más materia orgánica que todas las reservas de carbón de la Tierra juntas.[]
El metano cumple el papel del agua en la Tierra, forma nubes en su atmósfera, cuando condensa sobre los aerosoles forma una lluvia de metano con partículas que llena los torrentes con un material negro que fluye. Pero ahora los cañones y los lagos en la zona dónde aterrizó la sonda Huygens están secos porque el metano al igual que el agua en la Tierra se infiltra bajo el suelo de Titán y deja en la superficie restos de materia orgánica cubriéndolo de una especie de alquitrán. En febrero de 2006 un grupo de científicos de las Universidades de Nantes, Francia y de la Universidad de Arizona, descifraron un poco más el ciclo del metano[] en la atmósfera, descubrieron que el agua congelada rica en metano formaría una capa sólida en la superficie de Titán, por encima de un océano de agua líquida mezclada con amonio. Explican los procesos por medio de cuales durante tres instantes en la historia de Titán el metano se sublimó a la atmósfera desde este reservorio superficial. En la atmósfera el metano tiene una vida breve por lo que es necesaria su reposición. El metano formaría nubes en la atmósfera, condensado sobre aerosoles formaría lluvia cuyos ríos serían responsables del moldeado del relieve de Titán y de hipotéticos lagos o mares. Es también responsable en parte de la opacidad de la atmósfera. Su futura desaparición de la atmósfera por no haber más procesos de sublimación provocaría un cambio drástico del régimen climático de Titán.
La compleja fotoquímica de la atmósfera superior podría convertir el etano en acetileno y etileno que combinados con el nitrógeno atmosférico podrían formar los bloques básicos para la aparición de aminoácidos.
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