La misteriosa onda de radio de Titán

La Huygens se apuntó un tanto en 2005 al medir la conductividad eléctrica de la atmósfera de Titán. Los resultados llevaron a una nueva manera de investigar las capas subterráneas de Titán y podrían proporcionar indicios para decidir si Titán tiene un océano bajo la superficie ó no. El sensor de Permitividad, Ondas y Altimetría (PWA), perteneciente al Instrumento de Estructura Atmosférica de la Huygens (HASI) detectó una onda de radio de frecuencia extremadamente baja (ELF, Extremely Low Frequency) durante el descenso.

Oscilaba muy lentamente para ser una onda de radio, sólo 36 veces por segundo, e incrementó levemente su frecuencia a medida que la sonda llegaba a altitudes más bajas. Si el equipo del PWA confirma que la señal es un fenómeno natural y no un artefacto del modo en que funciona el instrumento, habrán descubierto una potente manera de estudiar no sólo la atmósfera de Titán sino también su subsuperficie. El único sitio aparte de Titán donde se han registrado ondas ELF es la Tierra.

Son reflejadas tanto por la superficie de la Tierra como por su ionesfera, que es la región rarificada de la atmósfera en la que la mayor parte de las partículas están cargadas electricamente. Esto convierte a la atmósfera en una 'caja de resonancia' gigante donde ciertas frecuencias de ELF resuenan y se refuerzan, mientras que otras se desvanecen. En Titán, sin embargo, la superficie es un pobre reflector debido a su baja conductividad, y por lo tanto estas ondas penetran hasta el interior. 'La onda podría haber sido reflejada por la capa límite entre el hielo y el líquido de un océano subterráneo formado por agua y amoníaco, predicho por los modelos teóricos', afirma Fernando Simões, del CETP/IPSL-CNRS, en Francia, y miembro del equipo del PWA.

Si Simões está en lo cierto, la correcta modelización del modo en que las ondas ELF resuenan en Titán podría evidenciar la existencia de un océano y los científicos podrían deducir la profundidad a la que está. Comprender la resonancia, sin embargo, es difícil.

Por encima de unos 100 kilómetros de altura en la Tierra, la ionosfera proporciona la parte superior de la cavidad de resonancia. En Titán, el PWA descubrió que las cosas son más complicadas. Aparte de la ionosfera, a 1200 kilómetros, una altura mucho mayor que en la Tierra, la Huygens descubrió una capa de partículas ionizadas formada por electrones a 63 kilómetros de altura. 'Esto no concuerda con ninguna predicción hecha para Titán', dice Simões. En cierto modo, divide la atmósfera de Titán en dos cámaras de resonancia.

Con tanto en juego, el equipo del PWA está haciendo comprobaciones para asegurarse de que la detección es real y no un artefacto producido por la nave. Ya han descartado interferencias eléctricas procedentes del propio instrumento.

Dos pequeños brazos, uno en cada lateral de la Huygens, crearon una antena, y el próximo objetivo del equipo es investigar si los brazos podrían haber oscilado durante el descenso. Simões y sus colegas están construyendo una cámara especial donde usar una réplica del instrumento a las bajas temperaturas de la atmósfera de Titán, entre 100 y 200 grados Kelvin (entre -173 y -73 ºC), para comprobar si la antena resuena a 36 herzios. Si lo hace, probablemente signifique que la señal es un artefacto. Si no lo hace, la confianza en que la señal es real aumentará y la investigación de la atmósfera y la subsuperficie podrá comenzar.

Pero quizás el mayor misterio es qué genera la onda ELF. En la Tierra, el origen está en los rayos, que hace que los electrones de la atmósfera oscilen, generando ondas ELF.

El PWA fue diseñado para buscar ondas ELF en Titán mientras un micrófono en la Huygens permanecía a la escucha de truenos, la señal clara de un rayo. La Cassini también ha estado buscando rayos con sus cámaras.

Sin embargo, la Huygens sugiere que no hay rayos, o hay muy pocos. 'Si hay rayos en Titán, hay muchos menos que en la Tierra', dice Simões. Entonces, ¿qué generó la onda ELF de Titán? Nadie está seguro sobre qué pudo ser. 'Pudo haber sido generada por la interacción con la magnetosfera de Saturno ó estar relacionada con los campos intrínsecos de Titán', sugiere Simões. 'Titán está demostrando tener un entorno intrigante'.

Una cosa es cierta: queda mucho por investigar. 'La medición de la electricidad atmosférica es algo realmente nuevo y emocionante', afirma Jean-Pierre Lebreton, científico de proyecto de la ESA para Huygens. 'Podríamos enviar instrumentos similares para estudiar la electricidad atmosférica de otros cuerpos, en particular Venus y Marte y los planetas gigantes', añade Simões.

El equipo del PWA espera publicar resultados más definitivos cuando su investigación esté completa.

Este artículo está basado en dos artículos que aparecerán en un número especial de la revista Planetary and Space Science dedicada a los resultados de la Huygens: 'Electron conductivity and density profiles derived from the Mutual Impendence Probe measurements performed during the descent of Huygens through the atmosphere of Titan', por M.Hamelin et al., y 'A new numerical model for the simulation of ELF wave propagation and the computation of eigenmodes in the atmosphere of Titan: did Huygens observe any Schumann Resonance?', por F. Simões et al.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana (ASI).