Las estaciones llevadas al extremo

Un planeta para todas las estaciones

La publicación siguiente está escrita por uno de los miembros al comienzo de su carrera, del Equipo Científico de ‘New Horizons’. Alissa Earle es una estudiante de posgrado en Ciencias Planetarias en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Su trabajo se centra en las variaciones estacionales a largo plazo que pueden estar afectando lo que vemos en la superficie de Plutón.

La superficie diversa de Plutón, tipificada por las suaves y brillantes llanuras de Sputnik Planum adyacentes a los terrenos oscuros de Cthulhu, desafía cualquier explicación fácil de cómo llegó a ese punto. En mi trabajo, intento explorar cómo las «estaciones» en Plutón podrían ser parte de la explicación.

Imagen con anotaciones, del hemisferio iluminado de Plutón. ‘Tombaugh Regio’ tiene la forma de un corazón y se le llama ‘El Corazón de Plutón’. Su lóbulo izquierdo, la parte más blanca en el centro de la mitad inferior de la imagen, se denomina Sputnik Planitia.
Crédito: NASA New Horizons.

Hay dos razones por las que Plutón tiene estaciones. La primera es por la misma razón que la Tierra tiene estaciones. La segunda es exclusiva de los objetos con órbitas alargadas, como Plutón.

La inclinación del eje de un planeta y las estaciones

Tanto la Tierra como Plutón tienen estaciones porque sus ejes de giro están «volcados». El eje de la Tierra tiene una inclinación bastante modesta, solo alrededor de 23 grados respecto de una recta perpendicular a su órbita. La consecuencia de esta inclinación es que en el transcurso de un año, los polos norte y sur se turnan inclinándose hacia el Sol. El polo norte de la Tierra se inclina más hacia el Sol en Junio, y seis meses después, con la Tierra en su órbita en el lado opuesto del Sol, el polo sur de la Tierra se inclina más hacia el Sol en Diciembre. Esto nos da estaciones alternas de verano e invierno, a pesar de que la Tierra está en una órbita circular casi perfecta.

Las estaciones de la Tierra se deben a que su eje se inclina unos 23 grados. 
Créditos:
MIT / Alissa Earle
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Mientras que la inclinación del eje de 23 grados de la Tierra es leve, la inclinación del eje de Plutón es extrema: ¡119,5 grados! Lo que esto significa es que el polo norte de Plutón está casi al revés en comparación con la Tierra. Además, la inclinación extrema da estaciones muy extremas. En la Tierra, el Sol de medianoche en verano y la oscuridad ártica en invierno se limitan a las latitudes más altas de la Tierra (el Círculo Polar Ártico a 67 grados norte y el Círculo Antártico a 67 grados sur). En Plutón, el Sol de medianoche y la larga oscuridad ártica afectan a casi todo el planeta. El equivalente para la Tierra significaría que toda América del Norte y Europa experimentarían meses de Sol de medianoche en verano y luego meses de oscuridad en invierno. Debido a que Plutón tarda 248 años terrestres en dar la vuelta al Sol, estas largas estaciones duran más de un siglo.

Pero espera hay mas. 

El segundo factor que impulsa las estaciones de Plutón es que su órbita no es circular. En cambio, está muy extendida en una elipse. (Para imaginar una elipse, piense en la silueta de un huevo inclinado de lado). La órbita de la Tierra también es elíptica, pero en un grado mucho menor que la de Plutón.

Dado que Plutón tiene una inclinación axial mucho mayor de aproximadamente 119,5 grados, tiene círculos árticos y antárticos mucho más grandes, cada uno de los cuales se extiende desde aproximadamente 29,5 grados de latitud hasta sus respectivos polos. 
Esto significa que en el pico del verano de Plutón, el área que recibe la luz solar más directa está en realidad en el círculo polar ártico. 
Créditos:
MIT / Alissa Earle.

Durante su órbita, el máximo acercamiento de Plutón al Sol es como unas 30 veces la distancia entre la Tierra y el Sol (acercándolo aún más al Sol que Neptuno) y viaja tan lejos del Sol como unas 50 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Esto significa que durante algunas temporadas en Plutón, el efecto es aún más dramático: por ejemplo, «veranos más calurosos» para cualquier parte de Plutón que esté inclinada hacia el Sol en el punto más cercano al Sol de su órbita. 

Este efecto no es exclusivo de Plutón, aunque Plutón es uno de los casos más extremos. Por ejemplo, Marte experimenta una versión menos dramática de este efecto porque tiene una inclinación orbital un poco mayor de 25 grados y se mueve entre 1.4 y 1.7 distancias Tierra-Sol en el curso de su órbita. Ten en cuenta que en Plutón, «más caliente» es un término relativo.

Es reconfortante ver al menos un ejemplo que hace que nuestros inviernos en Boston parezcan suaves.

Fuente: ‘Pluto New Horizons NASA blog’.

Artículo original:A Planet for All Seasons‘. P. Talbert. October 23, 2015.

Material relacionado

 Plutón visto por New Horizons en Julio de 2015. (A) Una imagen en color real de cómo se vería Plutón a simple vista. (B) Una imagen mejorada en color revela un planeta geológicamente diverso que ha pasado por muchos procesos geológicos, y algunos aún continúan en la actualidad. 
Quizás la parte más espectacular de la imagen es Sputnik Planitia, una cuenca llena de una gran capa de hielo de nitrógeno blanco en el corazón de Plutón. Esta imagen muestra la ubicación de las áreas mencionadas en este artículo.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute
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Sobre la órbita de Plutón

Una vista «lateral» de nuestro Sistema Solar desde el lado, que muestra la órbita de Plutón alrededor del Sol. 
Crédito
: NASA JHU /
APL.
  • Pluto’ s orbit. New Horizons / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHU / APL).

Sobre la inclinadión del eje de Plutón

Un gráfico, no a escala, que muestra la orientación orbital del sistema Plutón – Caronte. La mayoría de los planetas tienen esencialmente su polo norte orientado hacia arriba y afuera de su plano orbital. Las excepciones son Urano y Plutón. Estos dos cuerpos rotan sobre sus lados. Tal como la mayoría de los satélites, Caronte orbita sobre el ecuador de Plutón. 
Crédito:
NASA.
Debido a la inclinación extrema de Plutón, el círculo polar ártico de Plutón se extiende mucho más al sur que el de la Tierra (izquierda). 
Actualmente, el polo norte de Plutón está orientado hacia el Sol. Esto impulsa la sublimación del hielo de nitrógeno del polo norte a la atmósfera, donde el nitrógeno se mueve y se vuelve a condensar en el polo sur frío. 
Crédito: Modificado de MIT / Alissa Earle.

Las Estaciones de Plutón

ESTACIONES DE PLUTÓN. Con una excentricidad orbital de 0,24, Plutón está casi dos veces más lejos del Sol en el afelio que en el perihelio. Sus estaciones están alineadas con esta órbita elíptica de modo que el perihelio se produce en la transición del invierno septentrional a la primavera. 
Crédito: Emily Lakdawalla con materiales de Candy Hansen / The Planetary Society.

Un trabajo de investigación acerca de la relación entre la atmósfera de Plutón y sus estaciones, fue realizado en 2014, como apoyo a la misión New Horizons, previo al arribo de ésta al planeta enano. El abstract (resumen introductorio) del trabajo es muy instructivo:

La atmósfera de Plutón

La capa de neblina de Plutón es azul en esta imagen tomada por la cámara  Ralph / Multispectral Visible Imaging a bordo de la nave espacial New Horizons y generada por computadora para reproducir el color verdadero. La neblina es producida por reacciones químicas de nitrógeno y metano iniciadas por la luz del Sol, que conducen a pequeñas partículas que descienden por su peso en la atmósfera, creciendo a medida que se unen con otras partículas en el camino hasta que finalmente se asientan en la superficie. 
Crédito de la imagen: NASA / JHUAPL / SwRI). Más información.

Capas de bruma en la atmósfera de Plutón, que se muestran aquí en una imagen de la nave espacial New Horizons.  Crédito: SWRI / JHUAPL / NASA. 

¿Puede un aficionado hacer una instantánea de la atmósfera de Plutón?

La estación de observación en Lake Henshaw Overlook, California, con un prototipo eVscope y un gran C14. De izquierda a derecha: Martin Costa (SETI), Franck Marchis(SETI-Unistellar), Joana Oliveira Marques(Observatorio de Paris) y Mat Kaplan (The Planetary Society).
Crédito: Chris Hendren (OPT).

El Martes 14 de Agosto de 2018 por la noche, un gran número de astrónomos aficionados y profesionales ubicados en México, Estados Unidos y Canadá aprovecharon una oportunidad única y emocionante: observar una estrella parpadeante mientras Plutón la ocultaba. En el sur de California, el Instituto SETI, el Observatoire de Paris, Unistellar y Oceanside Photo and Telescope (OPT), uno de los vendedores de telescopios más grandes del mundo, colaboraron para observar este raro evento y recopilar los valiosos datos que necesitaban para comprender  el  ambiente y clima de Plutón. Aquí está la historia:

Curiosidades

Las Estaciones y la Atmósfera de Tritón

Impresión artística de cómo puede lucir Tritón, la luna más grande de Neptuno, desde lo alto de su superficie. El Sol distante aparece en la parte superior izquierda y el azul creciente de Neptuno a la derecha del centro. Utilizando el instrumento CRIRES instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, un grupo de astrónomos ha podido ver que el verano está en pleno apogeo en el hemisferio austral de Tritón.
Crédito:ESO/L. Calçada

De las 13 lunas de Neptuno, Tritón es por lejos la más grande y, con 2.700 kilómetros de diámetro (tres cuartos el tamaño de la Luna de la Tierra), es la séptima luna más grande en todo el Sistema Solar.

Tritón es la única luna grande en el Sistema Solar con un movimiento retrógrado, movimiento que va en la dirección opuesta a la rotación de su planeta. Ésta es una de las razones por las que se cree que Tritón ha sido capturado desde el Cinturón de Kuiper y, en consecuencia, comparte muchas características con los planetas enanos, tal como Plutón.

De acuerdo al primer análisis infrarrojo realizado en la atmósfera de Tritón, luna de Neptuno, es pleno verano en su hemisferio sur. Utilizando el Very Large Telescope de ESO, el equipo de observación europeo descubrió monóxido de carbono y realizó la primera detección terrestre de metano en la delgada atmósfera de Tritón. Estas observaciones revelaron que esta fina atmósfera varía de acuerdo a la estación, aumentando su grosor cuando se calienta.

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