Inicialmente sospecharon que la mancha de color hierro (apodada Mordor Macula) era metano capturado de la superficie de Plutón, que bajo los efectos de la luz ultravioleta del Sol se hizo rojo. Se trataba de una idea muy atractiva, pero había que probarla.
Ahora, una combinación de modelos y experimentos de laboratorio ha descubierto que estas primeras suposiciones no estaban lejos de la realidad, pero hubo unos ligeros matices. La reciente investigación añade nuevos y sorprendentes detalles a nuestra comprensión de los estrechos lazos entre Plutón y Caronte, sugiriendo que hay más en la coloración de la luna de lo que parece a primera vista.
Lanzada en 2006, la sonda espacial interplanetaria New Horizons de la NASA proporcionó a los investigadores una vista sin precedentes del sistema planetario enano de Plutón y Caronte, que se encuentran a una distancia de más de 5.000 millones de kilómetros del Sol.
"Antes de la llegada de New Horizons, las mejores imágenes de Plutón obtenidas por el Hubble solo mostraban una mancha borrosa de luz reflejada", explica Randy Gladstone, científico planetario del Southwest Research Institute (SwRI) de Estados Unidos.
"Además de todas las fascinantes características descubiertas en la superficie de Plutón, el sobrevuelo reveló una característica inusual en Caronte: una sorprendente capa roja centrada en su polo norte", agregó el científico para el portal Science Alert.
El rojo es un color usual en mundos ricos en hierro como el nuestro, o como Marte. Pero en los suburbios helados del sistema solar, es mucho más probable que el rojo indique la presencia de un grupo diverso de compuestos similares al alquitrán llamados tolinas.
En otras palabras, las tolinas pueden verse como la 'mugre’. El amasijo de sustancias químicas de color marrón rojizo es como el residuo que queda en el horno si este utilizara la luz ultravioleta para hornear bizcochos hechos de gases simples como el dióxido de carbono o el amoníaco.
En Plutón, el metano sería un probable punto de partida. Para convertirse en tolinas, estos minúsculos hidrocarburos solo tendrían que absorber un color muy específico de la luz UV filtrada por las nubes de hidrógeno en órbita, llamado Lyman-alfa.
El brillo rosado de Plutón ha sido objeto de estudio durante décadas. La sonda New Horizons simplemente ha revelado el patrón preciso de las tolinas en su superficie en alta definición. Sin embargo, el hallazgo de un tinte oxidado en el casquete de su luna fue una intrigante sorpresa.
Se suponía que el metano desprendido de Plutón podría llegar a su luna en órbita. Sin embargo, el momento preciso necesario para que el gas se asiente y se congele en una mancha tan concreta siempre fue un punto de fricción.
Parte del problema es la competencia entre la débil gravedad de Caronte y la fría luz del lejano Sol que calienta su superficie. Por muy tenue que fuera, el amanecer primaveral podría ser suficiente para fundir la escarcha de metano, expulsándolo de nuevo de la superficie.
Para determinar lo que realmente ocurriría, los investigadores del SwRI modelaron el movimiento de vaivén del sistema planetario que está fuertemente inclinado. Descubrieron que el secreto de la mancha podría ser la naturaleza explosiva de la llegada de la primavera.
El calentamiento relativamente repentino del polo norte tendría lugar a lo largo de varios años, lo cual son unos meros instantes para la luna, pues tarda 248 años en dar una vuelta al Sol. Durante este breve período, un manto de escarcha de metano de apenas decenas de micras de grosor se evaporaría en un polo mientras que en el otro comenzaría a congelarse.
Desgraciadamente, la modelización descubrió que este rápido movimiento sería demasiado rápido para que gran parte del metano congelado absorbiera cantidades suficientes de Lyman-alfa para convertirse en una tolina. Pero el etano —el primo hidrocarburo ligeramente más largo del metano— sería una historia totalmente distinta.
"El etano es menos volátil que el metano y permanece congelado en la superficie de Caronte mucho tiempo después de la salida del sol en primavera", dice el científico planetario Ujjwal Raut, autor principal de un segundo estudio que modeló los cambios en las densidades de evaporación y congelación del metano.
Según explica, "la exposición al viento solar puede convertir el etano en depósitos superficiales rojizos persistentes que contribuyen a la capa roja de Caronte".
Junto con los resultados de los experimentos de laboratorio, el estudio de Raut y su equipo demostró una forma factible de convertir el metano en etano en los polos.
Solo había un problema: la radiación Lyman-alfa no convierte el etano en un lodo rojizo.
Eso no descarta el hidrocarburo. Las partículas cargadas que fluyen desde el Sol durante un período más largo aún podrían generar cadenas cada vez más largas de hidrocarburos que darían a Caronte su característico casquete rojo.
"Creemos que la radiación ionizante del viento solar descompone la escarcha polar cocida en Lyman-alfa para sintetizar materiales cada vez más complejos y más rojos, responsables del albedo único de esta enigmática luna", dice Raut.
Más pruebas de laboratorio y modelización podrían ayudar a solidificar la hipótesis de que la mancha rojiza de Caronte es mucho más compleja de lo que creíamos.
Esta investigación se publicó en Science y Geophysical Research Letters.
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