Observan una rara y única composición de CO2 y nitrógeno en Tritón

Existen muchos mundos complejos en nuestro Sistema Solar. Algunos nos pueden parecer inhóspitos, ajenos y desconocidos, pero los astrónomos utilizan los asombrosos ingenios tecnológicos a su alcance para conocerlos.

Uno de ellos es el Observatorio Gemini, con el que se explora la intrigante luna de Neptuno Tritón, el satélite más grande de este planeta gaseoso. Allí, los científicos acaban de informar de la observación, por primera vez más allá del laboratorio, de la unión entre monóxido de carbono y nitrógeno helado.

El descubrimiento ofrece información sobre cómo esta mezcla volátil puede transportar material por la superficie de la luna a través de géiseres, desencadenar cambios atmosféricos estacionales y proporcionar un contexto para las condiciones en otros mundos lejanos y helados.

Una longitud de onda única y específica en otro mundo

¿Por qué este descubrimiento es extraordinario? En este caso, se trata de una combinación poco común de dos moléculas comunes, monóxido de  carbono (CO) y nitrógeno (N2), congelada en el frágil Tritón. Lo que nos lleva a pensar que las condiciones extremas pueden producir resultados extremos.

Previamente, en el laboratorio, un equipo internacional de científicos había identificado una longitud de onda muy específica de la luz infrarroja que se absorbe cuando el monóxido de carbono y las moléculas de nitrógeno se unen y vibran al unísono. Individualmente, los iones de monóxido de carbono y nitrógeno absorben sus propias longitudes de onda distintas de la luz infrarroja, pero la vibración ‘en tándem’ de esta mezcla helada se absorbe a una longitud de onda extra, con la que no contábamos, e identificada por primera vez en este estudio.

Usando el Telescopio Gemini Sur, en Chile, el equipo ha grabado este mismo rastro de infrarrojos único en Tritón. La clave del descubrimiento fue el espectrógrafo de alta resolución llamado IGRINS (espectrómetro de infrarrojos con rejilla de inmersión) que se construyó como una colaboración entre la Universidad de Texas en Austin y el Instituto de Astronomía y Ciencia Espacial de Corea (KASI).

"La localización de esta longitud de onda específica de la luz infrarroja en otro mundo no tiene precedentes", según Stephen C. Tegler, de la Universidad de Arizona del Norte, que dirigió el estudio internacional. Los resultados de la investigación han sido aceptados para su publicación en la revista Astronomical Journal.

¿Qué ocurre en la Tierra?

En la atmósfera de la Tierra, el monóxido de carbono y las moléculas de nitrógeno existen como gases, no como hielo. De hecho, el nitrógeno molecular es el gas dominante en el aire que respiramos, y el monóxido de carbono es un contaminante un tanto infrecuente que puede ser letal.

En el lejano Tritón, sin embargo, el monóxido de carbono y el nitrógeno se congelan como el hielo.

Esta mezcla helada podría estar involucrada en los icónicos géiseres de Tritón vistos por primera vez en las imágenes de la nave espacial Voyager 2 como rayas oscuras y arrastradas por el viento en la superficie de la lejana y helada luna.

La nave espacial Voyager 2 capturó por primera vez los géiseres de Tritón en acción en la región polar sur de la luna en 1989. Desde entonces, las teorías se han centrado en la existencia de un posible océano interno como la fuente del material erupcionado. Otra posibilidad es que los géiseres puedan erupcionar cuando el Sol calienta esta capa delgada de hielo volátil en la superficie de Tritón, lo que podría implicar la mezcla de monóxido de carbono y hielo de nitrógeno que revela la observación de Géminis. Esa mezcla de hielo también podría migrar alrededor de la superficie de Tritón en respuesta a los diferentes patrones de luz solar según la estación.

Pero, ¿no está Neptuno demasiado lejos del Sol para que esto suceda? Henry Roe, miembro del equipo de investigación, lo aclara: "A pesar de la distancia de Tritón con el Sol y las bajas temperaturas, la débil luz solar es suficiente para impulsar fuertes cambios estacionales en la superficie y la atmósfera de Tritón”.

Las estaciones progresan lentamente en Tritón, ya que Neptuno tarda el equivalente a 165 años terrestres en orbitar alrededor del Sol. Una estación en Tritón dura un poco más de 40 años; Tritón pasó su marca del solsticio de verano en 2000, con lo que quedan unos 20 años más para realizar más investigaciones antes de que comience su otoño.

Sobre Tritón

Tritón orbita alrededor de Neptuno, el octavo planeta desde el Sol, a unos 4.345 millones de kilómetros de la Tierra, en la fría franja exterior de la zona del planeta principal de nuestro Sistema Solar. Es la única luna grande en el Sistema Solar que orbita "hacia atrás" o en dirección opuesta a la rotación de su planeta.

Su peculiar movimiento sugiere que Tritón es un objeto transneptuniano capturado del Cinturón de Kuiper, una región de sobras de la historia temprana del Sistema Solar, por lo que comparte varias características con el planeta enano Plutón y Eris: (aproximadamente dos tercios del tamaño de nuestra Luna), y temperaturas superficiales que rondan el cero absoluto; tan bajo que los compuestos comunes que conocemos como gases en la Tierra se congelan en forma de hielo.

La atmósfera de Tritón también es 70.000 veces menos densa que la de la Tierra y está compuesta de nitrógeno, metano y monóxido de carbono. Su superficie parece constar de dos terrenos diferentes, uno compuesto por los helados volátiles y el segundo formado por el agua y el dióxido de carbono.

Se cree que el nitrógeno molecular fue el tipo más común de nitrógeno disponible cuando se formó el Sistema Solar. Su abundancia en el Sistema Solar exterior es una clave importante para los orígenes de la vida, ya que es una parte importante de los componentes básicos de la vida.