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La misión Dragonfly de la NASA, que enviará un módulo de aterrizaje reubicable en forma de helicóptero a la superficie de Titán a mediados de la década de 2030, será la primera misión que explore la superficie de Titán, y tiene grandes objetivos.
El 19 de julio, el equipo científico de Dragonfly publicó "Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander" en The Planetary Science Journal. El autor principal del artículo es Jason Barnes, investigador principal adjunto de Dragonfly y profesor de física de la Universidad de Idaho.
Los objetivos de Dragonfly incluyen la búsqueda de biofirmas químicas, la investigación del ciclo activo del metano en la luna y la exploración de la química prebiótica que tiene lugar actualmente en la atmósfera de Titán y en su superficie.
"Titán representa la utopía de un explorador", dijo el coautor Alex Hayes, profesor asociado de astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias y coinvestigador de Dragonfly. "Las preguntas científicas que tenemos para Titán son muy amplias porque aún no sabemos mucho sobre lo que realmente ocurre en la superficie. Por cada pregunta que respondimos durante la exploración de Titán desde la órbita de Saturno por parte de la misión Cassini, obtuvimos 10 nuevas".
Aunque Cassini lleva 13 años orbitando Saturno, la espesa atmósfera de metano de Titán impedía identificar de forma fiable los materiales de su superficie. Aunque el radar de Cassini permitió a los científicos penetrar en la atmósfera e identificar estructuras morfológicas similares a las de la Tierra, como dunas, lagos y montañas, los datos no pudieron revelar su composición.
La sonda Huygens, que aterrizó en Titán en 2005, fue diseñada para flotar en un mar de metano/etano o aterrizar en una superficie dura. Sus experimentos científicos fueron predominantemente atmosféricos, porque no estaban seguros de que sobreviviera al aterrizaje. Dragonfly será la primera misión que explore la superficie de Titán e identifique la composición detallada de su superficie rica en materia orgánica.
"Lo más emocionante para mí es que hemos hecho predicciones sobre lo que ocurre a escala local en la superficie y sobre cómo funciona Titán como sistema", dijo Hayes, "y las imágenes y mediciones de Dragonfly van a decirnos hasta qué punto son correctas o incorrectas".
Hayes ha trabajado en Titán durante casi toda su carrera. Está particularmente ansioso por responder a algunas de las preguntas planteadas por Cassini en el área de su especialidad: los procesos de la superficie planetaria y las interacciones superficie-atmósfera.
"Mi principal interés científico es comprender a Titán como un mundo complejo similar a la Tierra y tratar de entender los procesos que impulsan su evolución", dijo. "Eso implica todo, desde las interacciones del ciclo del metano con la superficie y la atmósfera, hasta la ruta del material a través de la superficie y el intercambio potencial con el interior".
Hayes también aportará una importante experiencia en otro ámbito: la experiencia operativa de las misiones de los rovers en Marte.
"La misión Dragonfly se beneficia y representa la intersección de la importante historia de Cornell con las operaciones de rover y la ciencia de Cassini", dijo Hayes. "Une esas dos cosas al explorar Titán con una nave móvil reubicable".
Los astrónomos de Cornell participan actualmente en las misiones Mars Science Laboratory y Mars 2020, y dirigieron la misión Mars Exploration Rovers. Las lecciones aprendidas de estos rovers en Marte se están trasladando a Titán, dijo Hayes.
Dragonfly pasará un día completo en Titán (equivalente a 16 días en la Tierra) en un lugar realizando experimentos y observaciones científicas, y luego volará a una nueva ubicación. El equipo científico tendrá que tomar decisiones sobre lo que la nave espacial hará a continuación basándose en las lecciones aprendidas en el lugar anterior, "que es exactamente lo que los exploradores de Marte han estado haciendo durante décadas", dijo Hayes.
La baja gravedad de Titán (alrededor de una séptima parte de la de la Tierra) y su espesa atmósfera (cuatro veces más densa que la de la Tierra) lo convierten en un lugar ideal para un vehículo aéreo. Su atmósfera relativamente tranquila, con vientos más suaves que los de la Tierra, lo hace aún mejor. Y aunque el equipo científico no espera que llueva durante los vuelos de Dragonfly, Hayes señaló que nadie conoce realmente los patrones meteorológicos a escala local en Titán, todavía.
Muchas de las cuestiones científicas expuestas en el documento del grupo se refieren a la química prebiótica, un área que interesa mucho a Hayes. Muchos de los compuestos químicos prebióticos que se formaron en la Tierra primitiva también se forman en la atmósfera de Titán, y Hayes está ansioso por ver hasta dónde ha llegado la química prebiótica en Titán. La atmósfera de Titán podría ser un buen análogo de lo que ocurrió en la Tierra primitiva.
La búsqueda de biofirmas químicas por parte de Dragonfly también será de gran alcance. Además de examinar la habitabilidad de Titán en general, investigarán posibles biofirmas químicas, pasadas o presentes, tanto de la vida basada en el agua como de la que podría utilizar hidrocarburos líquidos como disolvente, como en sus lagos, mares o acuíferos.
Fuentes, créditos y referencias:
Imágenes: Credito a Johns Hopkins/APL
Jason W. Barnes et al, Science Goals and Objectives for the Dragonfly Titan Rotorcraft Relocatable Lander, The Planetary Science Journal (2021). DOI: 10.3847/PSJ/abfdcf