Cualquier posible vida extraterrestre en las aguas de vastos mundos oceánicos podría recibir nutrientes vitales de los núcleos fundidos de sus planetas a través de gruesas capas de hielo alienígena de alta presión que pueden transportar sales, sugiere una nueva investigación.
El agua es una de las moléculas más comunes en el universo, y los mundos cubiertos por océanos globales de cientos de millas de profundidad pueden superar en número a los planetas «más secos» como Tierra. Ejemplos de tales mundos acuáticos incluyen varios de los planetas del TRAPENISTA-1 sistema, así como GJ 1214b, Kepler-62 y Kepler-62f.
Las condiciones en el fondo de estos océanos son tan extremas que el agua se compacta lo suficiente como para formar hielo de alta presión conocido como hielo VII. Las moléculas de Ice VII están dispuestas en una estructura cristalina cúbica y existe a presiones superiores a 3 gigapascales (alrededor de 29.000 atmósferas) y temperaturas de hasta 662 grados Fahrenheit (350 grados Celsius).
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Sin embargo, los científicos no sabían si las sales y otros nutrientes podían moverse desde el núcleo rocoso de un planeta, a través del Manto de Hielo VII y hacia el océano líquido, y regresar. El hielo normal expulsa sal cuando se congela, pero el nuevo modelo muestra que Ice VII puede contener cristales de sal. En particular, la investigación ha demostrado que Ice VII puede contener hasta un 2,5 % en peso (porcentaje en peso) de cloruro de sodio, más conocido como sal de mesa. La presencia de sal reduce el punto de fusión del hielo, ablandándolo y ayudando así a las corrientes de convección térmica a elevar el hielo salado.
«El transporte de sal no sería solo de abajo hacia arriba, sino también de arriba hacia abajo», dijo Jean-Alexis Hernandez, científico de la Instalación Europea de Radiación de Sincrotrón en Francia que dirigió el nuevo trabajo. “El hielo caliente en el fondo del manto se vuelve gravitacionalmente inestable porque, al estar más caliente, es menos denso que el hielo circundante, lo que hace que se eleve. Un flujo global se desarrolla y se mantiene por la diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior del manto. abrigo», dijo Hernández a Space.com.
Este flujo recicla nutrientes y sales necesarios para la bioquímica. Aunque su presencia no garantiza que exista vida en los océanos de estos mundos acuáticos, sí aumenta las posibilidades de que estos mundos sean habitables.
«Los hallazgos aumentan la cantidad de candidatos planetarios para la habitabilidad al incluir supertierras con mantos de hielo de alta presión», dijo Baptiste Journaux, instructor del Departamento de Ciencias de la Tierra y el Espacio del Instituto de la Universidad de Washington en Seattle, en Space. .com. Las revistas no participaron en la investigación, pero escribieron un comentario en una nueva investigación para la revista Nature Communications.
Los resultados también pueden traer nuevas ideas mucho más cerca de casa. Los análogos más cercanos de los mundos oceánicos de nuestro sistema solar son algunas de las lunas heladas de Júpiter y Saturno. Aunque muchas lunas son demasiado pequeñas para albergar hielo a alta presión, la más grande de ellas, la de Júpiter. Calisto y Ganímedes, y Saturno Titán — son lo suficientemente masivos como para crear un manto de hielo VI, que se forma a 1 GPa (alrededor de 10 000 atmósferas).
Aunque Ice VI es insoluble, los investigadores ya han detectado sales minerales hidratadas que han manchado las superficies de algunas de estas lunas, presumiblemente debido a que los océanos se elevan debajo de sus superficies heladas. Los científicos creen que este hallazgo indica que debe estar ocurriendo algún transporte de sal. En el sistema de Júpiter, algunas de estas lunas también tienen un campo magnético inducido por las interacciones entre sus océanos subterráneos salados eléctricamente conductores y el inmenso campo magnético del planeta.
«Las sales siempre juegan un papel importante en estos objetos porque cambian los límites de fase [i.e., the transition regions between rock, ice and liquid] y las propiedades del agua, que influyen fuertemente en la dinámica de la capa de hielo y los océanos en estas lunas heladas», dijo Hernández.
Por lo tanto, Calisto, Ganímedes y Titán son actualmente los mejores lugares para probar nuestros modelos geofísicos que describen la permeabilidad del hielo a alta presión, dijo Journals a Space.com. En particular, los científicos pronto tendrán una gran cantidad de nuevos datos de la Agencia Espacial Europea. Explorador de las Lunas Heladas de Júpiter (JUS) misión, que se lanzará en 2023. JUICE contará con el apoyo de la NASA Clipper Europa misión, que será lanzamiento en 2024 y visitará Ganímedes y Calisto, así como Europa, y por la misión del helicóptero Dragonfly de la NASA a Titán, que se lanzará en 2027.
«Los datos que obtendremos de las lunas heladas nos ayudarán en gran medida a comprender el papel de los mantos de hielo de alta presión en el control de la composición y habitabilidad de los océanos extraterrestres», dijeron los Journals.
Sin embargo, actualmente no se pueden realizar los mismos estudios para exoplanetas distantes. Entonces, por ahora, determinar si los mundos oceánicos podrían ser habitables seguirá siendo principalmente una cuestión de modelado en lugar de observación.
La investigación fue publicada el 21 de junio en la Revista Nature Communication (se abre en una nueva pestaña).
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