La alta reflectividad de la superficie de la luna de hielo de Saturno, Encelado , indica la presencia de una gran cantidad de hielo que se renueva constantemente, que no se observa en ninguna otra luna del sistema solar.El sistema solar nunca deja de sorprendernos, y quizás una de las mayores sorpresas fue el hecho de que la Tierra no es el único mundo en cuya superficie hay agua líquida. Sí, por supuesto, a veces aparece un poco de agua en Marte, pero mundos como la luna de Júpiter Europa, la luna de Saturno Encelado e incluso Plutón distante poseen enormes océanos subterráneos, y en algunos de estos mundos hay incluso más agua que en la Tierra. Sin embargo, a diferencia de la Tierra o incluso de Marte, estos mundos están tan alejados del Sol y tan fríos allí que incluso las temperaturas más altas en la superficie no alcanzan el punto de fusión del hielo. Entonces, ¿cómo se almacena el agua líquida en ellos? Esto es exactamente lo que nuestro lector quiere saber:
Leí sobre la luna de Saturno Encelado y que los científicos creen que los océanos de agua líquida existen debajo de ella bajo su corteza de hielo. Sin embargo, también leí que la temperatura máxima de la superficie es de -90 ° C. ¿Cómo puede esta luna tener agua líquida? A temperaturas y presiones tan bajas, Encelado debe tener solo hielo y vapor de agua, pero no agua.
Comencemos por cómo se comporta el agua en nuestra Tierra.
Agua en tres estados: líquido, sólido (hielo) y gaseoso (vapor de agua invisible en el aire). Las nubes son una colección de gotas de agua condensadas del vapor saturado en el aire.En la Tierra, el agua puede existir en tres estados: sólido, líquido y gaseoso, dependiendo de la temperatura. Por debajo de 0 ° C, el agua se congela y se convierte en hielo; por encima de este punto y por debajo de 100 ° C de agua líquida; por encima de 100 ° C, el agua existe en forma de vapor gaseoso. Así es como se nos enseña en la escuela, y en su mayor parte esto es cierto. Pero hay algunas condiciones bajo las cuales el agua puede comenzar a comportarse de manera muy diferente. Por ejemplo, si vives a gran altitud, por ejemplo, en Bogotá (Colombia), Quito (Ecuador), El Alto (Bolivia), y más de un millón de personas viven en cada una de estas ciudades, entonces tu agua hierve a una temperatura mucho más baja .
Diagrama de fase del agua, que indica varios tipos de hielo, estados líquidos y gaseosos, y las condiciones bajo las cuales surgen. Tenga en cuenta que por debajo de -22 ° C no puede existir agua líquida a ninguna presiónEsto se debe a que la presión afecta tanto el punto de ebullición como el punto de congelación. En las profundidades del espacio, el agua líquida no puede existir sin una atmósfera; Puede existir en fases sólidas o gaseosas. Pero en la Tierra, bajo presión reducida, el agua hierve a una temperatura reducida, y si se aplica una presión suficientemente alta, el hielo se derrite y se vuelve líquido. Este último hecho a menudo sorprende a las personas, hasta que les pides que recuerden sobre los patines. Sin los patines de hielo, es muy resbaladizo y le resulta difícil controlar sus movimientos o lograr fricción; tus zapatos se deslizan sobre la superficie congelada del hielo. Pero con los patines, toda la presión de su peso se concentra en la cuchilla, lo que aumenta la presión sobre el hielo y hace que se derrita temporalmente.
Los patinadores dejan marcas en el hielo, porque sus patines, deslizándose sobre la superficie, ejercen suficiente presión para convertir el hielo en agua.Vale la pena considerar un hecho más: el punto de congelación del agua varía según lo que se disuelva en él. Si alguna vez pones vodka en un congelador, sabes que una mezcla de agua y 40% de alcohol no se congela a la temperatura de congelación del agua, necesita una temperatura mucho más baja. Nuestro océano con sal disuelta en él también tiene un punto de congelación más bajo en comparación con el agua pura: aproximadamente -2 ° C con aproximadamente 4% de salinidad. Por lo tanto, puede bajar la temperatura por debajo de la congelación del agua y aún así permanecer con agua líquida, dependiendo de qué más contenga. Esta es una de las características más sorprendentes de Marte, donde el agua líquida pura no debería existir en absoluto.
Las corrientes de agua en las laderas, como estas, en la ladera sur del cráter en el fondo del Cañón Melass, primero crecen gradualmente y luego desaparecen, llenándose de polvo del paisaje marciano. Se sabe que son el resultado de corrientes de agua salada líquida.A las presiones y temperaturas existentes en la superficie de Marte, físicamente no debería haber agua líquida. Pero debido al alto contenido de sal en algunos tipos de suelo marciano, el agua, que se condensa en la superficie, puede existir en la fase líquida. El agua que fluye por las laderas de las paredes de los cráteres fue la primera evidencia directa de la presencia de agua líquida fuera de la Tierra.
Pero si miras aún más adentro del sistema solar, observa mundos como Europa, Encelado o incluso Plutón; allí no encontraremos agua en la superficie.
Europa, una de las lunas más grandes del sistema solar, orbita alrededor de Júpiter. Debajo de su superficie de hielo congelado hay un océano líquido calentado por las fuerzas de marea de JúpiterUn examen minucioso de estos mundos revela solo hielo. Sí, esto es hielo de agua, lo que nos da esperanza, pero las temperaturas en estos mundos, ubicadas varias veces más lejos que la Tierra del Sol, no solo nunca se acercan al indicador de 0 ° C, que es necesario para la aparición de agua líquida en la superficie de la Tierra. pero nunca se acercan a la temperatura que permitiría la existencia de agua líquida a cualquier presión. Y, sin embargo, si en estos mundos profundizamos bajo la superficie del hielo, nos acercaremos a él, porque debajo de todo este hielo existe una enorme presión.
Plutón y Caronte en color editado; Se obtuvieron imágenes de la cámara de la estación interplanetaria New Horizons . La superficie congelada de Plutón no lo es todo; A grandes profundidades tiene un océano subterráneo de agua líquida.Se necesita una atmósfera de 100 km de espesor para crear la presión atmosférica que sentimos al nivel del mar; sin embargo, para duplicar esta presión, solo necesita 10 metros de agua. En otro mundo, el hielo puede alcanzar fácilmente miles de metros de espesor y crear una presión tremenda que nos acerca a la fase líquida del agua. Pero incluso si hay sales en el hielo, el agua líquida no aparecerá sin otro factor adicional: una fuente de calor. Afortunadamente, cada uno de estos mundos tiene una fuente de calor: un planeta compañero masivo cercano.
"Sputnik Plain" en Plutón. Las características geológicas identificadas por la estación New Horizons indican la presencia de un océano subsuperficial debajo de la vasta y profunda corteza de hielo en la superficie de Plutón, que se extiende por todo el planeta enano.Europa tiene Júpiter, Encelado tiene Saturno. Plutón tiene la luna Caronte. Toda esta trinidad, que combina una gran masa y una ubicación relativamente cercana, tiene un efecto de marea muy grave en estos mundos. Y estas fuerzas no solo conducen a pequeñas deformaciones de las capas externas: estiran, comprimen y dividen los interiores de estos mundos, por lo que se calientan. Si tomamos en cuenta la cantidad de calor de las mareas y agregamos la presión ejercida por el hielo y la sal existente debajo de las capas externas de hielo, podemos obtener lo deseado: un océano líquido debajo de la superficie del hielo.
Las fuerzas de marea que actúan en la luna de Saturno Encelado son suficientes para romper la corteza de hielo y calentar el interior, lo que hace que el océano subsuperficial arroje agua al espacio a cientos de kilómetros de altura.Europa muestra enormes grietas en la superficie, evidencia de esos momentos en que el hielo se rompió allí y apareció agua en la superficie. El océano subsuperficial de Encelado es el agua líquida más espectacular que emerge de él y se eleva al espacio a cientos de kilómetros sobre la superficie. Estas columnas de agua de Encelado son tan fuertes que son responsables de la formación de uno de los anillos de Saturno:
el anillo E. Finalmente, debajo de la superficie congelada de Plutón, que puede haber resultado ser una de las sorpresas más inesperadas, hay un océano líquido de agua. Y si hay agua, calor y compuestos químicos disueltos, entonces es bastante posible, aunque hipotéticamente hasta ahora, que bajo la superficie de estos mundos se pueda encontrar algo más interesante que el agua corriente.
Ilustración del interior de la luna de Saturno Encelado, que muestra el océano líquido global del agua, ubicado entre el núcleo rocoso y la corteza de hielo. El grosor de las capas no está a escala.¿Podría haber vida en un mundo donde la luz solar nunca llegue a un océano líquido que pueda servir como hogar para esta vida? Es posible, y esta hipótesis podría ser probada primero en Encelado. La presencia de géiseres hace posible que la luz solar catalice algunas de las moléculas bioquímicas que pueden dar vida antes de que caigan nuevamente sobre la superficie helada de la luna. Durante un tiempo suficientemente largo, se puede acumular suficiente hielo sobre ellos para que la presión haga que el hielo se derrita, y este proceso, en principio, puede crear un ciclo a largo plazo de la aparición de vida en este mundo. Y para descubrirlo, no tenemos que cavar este mundo o meter una sonda en él a gran profundidad: solo tenemos que enviar una nave espacial a uno de los géiseres de Encelado y tomar una muestra de él. ¿Puede la vida fuera de la tierra ser tan fácilmente accesible para nosotros dentro del sistema solar? Quizás si tenemos suerte, algún día lo descubriremos.
Ethan Siegel - astrofísico, divulgador científico, autor de ¡Comienza con un golpe! Escribió los libros "Más allá de la galaxia" [ Más allá de la galaxia ] y "Tracknología: la ciencia de Star Trek" [ Treknology ].Preguntas frecuentes: si el Universo se está expandiendo, ¿por qué no nos estamos expandiendo ? por qué la edad del universo no coincide con el radio de su parte observada