Experimentos miden el punto de congelación de los océanos extraterrestres para ayudar en la búsqueda de vida

Esta imagen, tomada por la nave espacial Galileo en 1996, muestra dos vistas del satélite cubierto de hielo de Júpiter, Europa. La imagen de la izquierda muestra el color natural aproximado, mientras que la de la derecha está coloreada para acentuar las características. Europa tiene unos 3.160 kilómetros (1.950 millas) de diámetro, o aproximadamente el tamaño de la luna de la Tierra. Fuente: Jet Propulsion Laboratory de la NASA

Investigadores de la Universidad de Washington y la Universidad de California, Berkeley, han realizado experimentos que midieron los límites físicos de la existencia de agua líquida en mundos extraterrestres helados. Esta combinación de geociencia e ingeniería se realizó para ayudar en la búsqueda de vida extraterrestre y la próxima exploración robótica de océanos en lunas de otros planetas.

Los resultados fueron publicados recientemente en Cell Reports Physical Sciences.

"Cuanto más estable es un líquido, más prometedor es para la habitabilidad", dijo el coautor para la correspondencia Baptiste Journaux, profesor asistente interino de ciencias de la Tierra y el espacio en la UW. “Nuestros resultados muestran que los líquidos fríos, salados y de alta presión que se encuentran en las profundidades del océano de las lunas de otros planetas pueden permanecer líquidos a una temperatura mucho más fría que a presiones más bajas. Esto amplía el rango de posibles hábitats en las lunas heladas y nos permitirá identificar dónde debemos buscar firmas biológicas o signos de vida”.

Las lunas heladas de Júpiter y Saturno, incluidas Europa, Ganímedes y Titán, son las principales candidatas dentro de nuestro sistema solar para albergar vida extraterrestre. Se cree que estas lunas cubiertas de hielo albergan enormes océanos líquidos, hasta varias docenas de veces el volumen de los océanos de la Tierra.

"A pesar de su designación como una 'canica azul', la Tierra es notablemente seca en comparación con estos mundos", dijo Journaux.

Las capas gris y azul del panel izquierdo muestran el océano profundo y cubierto de hielo en Europa, una luna de Júpiter que podría albergar vida extraterrestre. Se cree que este océano es mucho más profundo que los océanos de la Tierra. Una nueva investigación sugiere dónde se puede encontrar agua líquida en estos entornos. Imagen de NASA/JPL-Caltech, con modificaciones de Baptiste Journaux

Los océanos en estas lunas pueden contener varios tipos de sales y se espera que tengan una profundidad de alrededor de 100 millas, en Europa, a más de 400 millas de profundidad, en Titán.

"Sabemos que el agua sustenta la vida, pero la mayor parte de los océanos en estas lunas probablemente estén por debajo de los cero grados centígrados y a presiones más altas que cualquier cosa experimentada en la Tierra", dijo Journaux. "Necesitábamos saber lo frío que puede llegar a ser un océano antes de congelarse por completo, incluso en su abismo más profundo".

El estudio se centró en la eutéctica, o la temperatura más baja a la que una solución salada puede permanecer líquida antes de congelarse por completo. La sal y el agua son un ejemplo: el agua salada permanece líquida por debajo de la temperatura de congelación del agua pura, una de las razones por las que las personas rocían sal en las carreteras en invierno para evitar la formación de hielo.

Los experimentos utilizaron equipos de UC Berkeley diseñados originalmente para la futura crioconservación de órganos para aplicaciones médicas y para el almacenamiento de alimentos. Sin embargo, para esta investigación, los autores la utilizaron para simular las condiciones que se creía que existían en las lunas de otros planetas.

Journaux, un científico planetario y experto en la física del agua y los minerales, trabajó con ingenieros de UC Berkeley para probar soluciones de cinco sales diferentes a presiones de hasta 3000 veces la presión atmosférica, o 300 megapascales, aproximadamente tres veces la presión en la fosa oceánica más profunda de la Tierra.

"Conocer la temperatura más baja posible para que el agua salada permanezca líquida a altas presiones es fundamental para comprender cómo podría existir y prosperar la vida extraterrestre en los océanos profundos de estos mundos oceánicos helados", dijo el coautor para la correspondencia Matthew Powell-Palm, quien hizo el trabajo como investigador postdoctoral en UC Berkeley, también cofundador y director ejecutivo de la empresa de criopreservación BioChoric, Inc.

Journaux recientemente comenzó a trabajar con el equipo de la misión Dragonfly de la NASA, que enviará un helicóptero en 2027 a la luna más grande de Saturno, Titán. La NASA también lidera la misión Europa Clipper en 2024 para explorar Europa, una de las muchas lunas que orbitan alrededor de Júpiter. Mientras tanto, la Agencia Espacial Europea en 2023 enviará su nave espacial JUICE, o Jupiter Icy Moons Explorer, para explorar tres de las lunas más grandes de Júpiter: Ganímedes, Calisto y Europa.

“Los nuevos datos obtenidos de este estudio pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor los complejos procesos geológicos observados en estos mundos oceánicos helados”, dijo Journaux.

Otros autores son Boris Rubinsky, Brooke Chang, Anthony Consiglio, Drew Lilley y Ravi Prasher, todos de UC Berkeley. El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y la NASA.

Fuente: Universidad de Washington