Hay cientos de lunas orbitando en torno a Júpiter y Saturno. De ellas, la NASA describe a Europa y Encélado como “prometedoras” y “de gran interés”. Los investigadores sospechan que estas lunas de hielo guardan océanos de agua líquida debajo de su congelada superficie, por lo que se han convertido en objetivo de investigación para las agencias espaciales como la ESA y la NASA. Pero en un nuevo trabajo de investigación se ha identificado un extraño riesgo para las misiones a esas lunas con océanos: el hielo “escamoso”.
Si como lo predicen los investigadores, las erupciones criovolcánicas contribuyen a la formación de la congelada corteza de esas lunas, las presiones extremadamente bajas crearían un hielo muy poroso y en capas, con una textura que recuerda a la de una croissant. En un trabajo reciente de Earth and Planetary Science Letters el equipo de científicos describe un experimento en cámara de vacío que simula el entorno de baja gravedad de Europa – luna de Júpiter – y Encélado – luna de Saturno. Según las pruebas en la simulada Europa el agua se congela formando láminas frágiles de unos 20 centímetros, en tanto que en la simulada Encélado las láminas pueden llegar a tener unos 20 metros de grosor.
Son condiciones potencialmente riesgosas para futuros alunizadores. Imaginemos un costoso alunizador que durante años vuela hasta llegar a la Luna Europa y que luego al posarse en el frágil hielo se hunde en las congeladas profundidades. No es nada ideal. En tal sentido, los hallazgos destacan consideraciones importantes para las próximas misiones a lunas del espacio exterior.
“El congelamiento del agua a baja presión se ve fuertemente afectado por el vapor que escapa”, le dijo a Gizmodo Vojtěch Patočka, primer autor del estudio y geofísico de la Universidad Charles de República Checa. “Las capas frágiles y altamente porosas que observamos pueden tener un grosor de varios metros, lo suficiente como para poner en peligro a un alunizador”.
Mundos elusivos de hielo
La humanidad pudo echar un primer vistazo a Europa en 1979 cuando la Voyager 1 pasó cerca de Júpiter. Su sucesora, la Voyager 2, captó una imagen en alta resolución de Encélado en 1981. Aunque esas dos lunas se habían descubierto mucho antes, la imagen de las superficies de hielo de las dos lunas hizo que en el ámbito científico despertara el entusiasmo ante la idea de encontrar agua y con ello, alguna señal de habitabilidad más allá de la Tierra.
En expediciones posteriores como la misión Galileo (en honor a quien descubrió esa luna) o la Cassini-Huygens pudieron efectuarse observaciones fascinantes de estas lunas distantes. Como resultado, los investigadores confirmaron que hay criovulcanismo activo, erupciones de gases y materiales volátiles que se congelan muy rápidamente al llegar a la superficie de Encélado, y se sospecha que en Europa sucede lo mismo, según el U.S. Geological Survey.
Por supuesto que los investigadores saben que el agua no es prueba suficiente de que hay vida extraterrestre, pero aún así la singular composición de las superficies de las lunas heladas brinda datos clave sobre la dinámica química y astrobiológica que en la Tierra no se observa.
Una masa helada
Debido al interés científico, este reciente estudio “parece la clase de cosas que ya se podría haber hecho antes”, según admitió Patočka ante Science. Pero como a nadie se le había ocurrido, Patočka y sus colegas llevaron a cabo un experimento a gran escala en una cámara de vacío en “George”, una gran cámara de simulación en la Open University del Reino Unido, que se usa para simular las condiciones de Marte. Prepararon 49 kg de agua de baja salinidad en una pecera y redujeron la temperatura y presión para simular las condiciones de las lunas del sistema solar externo.
Identificaron tres etapas definidas del congelamiento. Ante todo, la falta de presión hace que el agua hierva mientras se acumulan capas de hielo como costras cuando los vapores que escapan empujan las capas hacia arriba. Luego se congelan los bolsones de vapor hasta que eventualmente se forme en el fondo una capa inferior de hielo más transparente y con menos burbujas. La sección transversal de la estructura que resulta de esto (“e” en la foto) se parece a la de un croissant, y por ello la describen como “hielo en escamas”.
Lo que hay por delante
Mientras tanto, hay instituciones globales que siguen enviando sondas al sistema solar distante para estudiar estos sistemas. Está en camino la misión JUICE de la ESA, que llegará a Júpiter en 2031, y la Europa Clipper de la NASA llegará allí para 2030. Hay más misiones en los planes de la NASA y la ESA (en colaboración con otras agencias espaciales, como JAXA).
Por eso es importante estar al tanto de estos hallazgos recientes. Ingrid Daubar es científica planetaria de la misión del orbitador Europa Clipper de la NASA, y no participó de este nuevo trabajo. Le dijo a Science que este tipo de hielo frágil y poroso “definitivamente representa problemas graves para los ingenieros”, y que los investigadores tendrán que “repensar mecanismos de los alunizadores que se creía que funcionarían en la luna Europa”.
El trabajo de investigación aludió a ese desafío: las características criovolcánicas de Europa y otros cuerpos similares no serán ideales para “soportar el alunizaje de manera estable y segura debido a la naturaleza altamente porosa de las estructuras de hielo que tienen varios metros de profundidad, con una menor gravedad que implica profundidades mayores”. Si queremos diseñar alunizadores que toquen la superficie los ingenieros tendrán que tomar en consideración el terreno local
Mientras tanto, el equipo de Patočka planea seguir estudiando este fenómeno. Patočka le dijo a Gizmodo que planean volver al George la próxima semana, y esta vez el equipo analizará cómo funciona este proceso de congelamiento con agua que fluye para que el experimento sea más fiel a las condiciones del flujo efusivo criovolcánico.
