Europa podría estar tirando el oxígeno por debajo del hielo para alimentar la vida

Una nueva investigación muestra que la luna está tirando de oxígeno por debajo de su caparazón helado, donde podría estar alimentando la vida simple.

Si Europa puede o no mantener la vida en su océano subterráneo es muy discutible, y el debate está esencialmente atascado en neutral hasta que la NASA envíe el Europa Clipper allí. La misión a Europa tiene que ser meticulosamente diseñada, y la NASA basa parte del diseño en las preguntas específicas que los científicos quieren que aborde el Clipper. No podemos enviar una nave espacial a Europa y decirle que encuentre vida.

La NASA diseña misiones con grandes preguntas en mente, pero solo pueden responder a preguntas más pequeñas y específicas. Así que los científicos están estudiando diferentes aspectos de Europa y realizando simulaciones para afinar las preguntas que necesitan que haga la misión.

El oxígeno está en el centro de una de esas preguntas. Podría ser la pieza final para entender la habitabilidad de Europa.

Europa tiene, o creemos que tiene, la mayor parte de lo que la vida necesita para sostenerse a sí misma. El agua es el ingrediente principal y tiene abundante agua en su océano subterráneo. Europa tiene más agua que los océanos de la Tierra. También tiene los nutrientes químicos necesarios. La vida necesita energía, y la fuente de energía de Europa es la flexión de las mareas de Júpiter, que calienta su interior y evita que el océano congele sólidos. Estos son hechos bastante bien establecidos para la mayoría de los científicos.

La luna congelada también tiene oxígeno en su superficie, otro indicio intrigante de habitabilidad. El oxígeno se genera cuando la luz solar y las partículas cargadas de Júpiter golpean la superficie de la luna. Pero hay un problema: la gruesa capa de hielo de Europa es una barrera entre el oxígeno y el océano. La superficie de Europa está congelada, por lo que cualquier vida tendría que estar en su vasto océano.

¿Cómo puede el oxígeno pasar de la superficie al océano?

Según una nueva carta de investigación, las piscinas de agua salada en la cáscara helada de Europa podrían estar transportando el oxígeno de la superficie al océano. La carta de investigación es «Downward Oxidant Transport Through Europa’s Ice Shell by Den Brine Percolation», publicada en la revista Geophysical Research Letters. El autor principal es Marc Hesse, profesor del Departamento de Ciencias Geológicas de la Escuela de Geociencias de UT Jackson.

Estas piscinas salobres existen en lugares de la cáscara donde parte del hielo se derrite debido a las corrientes de convección en el océano. El famoso y fotogénico terreno del caos de Europa se forma por encima de estas piscinas.

El terreno del caos cubre alrededor del 25 % de la superficie congelada de Europa. El terreno del caos es donde se mezclan crestas, grietas, fallas y llanuras. No hay una comprensión clara de las causas exactas del terreno del caos, aunque es probable que esté relacionado con el calentamiento y la fusión desiguales del subsuelo. Algunas de las imágenes más icónicas de Europa destacan esta característica extrañamente hermosa.

Los científicos creen que la capa de hielo de Europa tiene entre 15 y 25 km (10 a 15 millas) de grosor. Un estudio de 2011 encontró que el terreno del caos en Europa puede estar ubicado por encima de vastos lagos de agua líquida tan solo 3 km (1,9 millas) por debajo del hielo. Estos lagos no están conectados directamente con el océano subterráneo, pero pueden drenar en ellos. Según este nuevo estudio, los lagos salmudos pueden mezclarse con el oxígeno superficial y, con el tiempo, pueden suministrar grandes cantidades de oxígeno al océano subterráneo más profundo.

«Nuestra investigación pone este proceso en el ámbito de lo posible», dijo Hesse. «Proporciona una solución a lo que se considera uno de los problemas pendientes de la habitabilidad del océano subterráneo de Europa».

Los investigadores mostraron cómo se transporta el oxígeno a través del hielo en su simulación. La salmuera cargada de oxígeno se traslada al océano subterráneo en una onda de porosidad. Una onda de porosidad transporta la salmuera a través del hielo ensanchando momentáneamente los poros del hielo antes de volver a sellarse rápidamente. A lo largo de miles de años, estas ondas de porosidad transportan la salmuera rica en oxígeno al océano.

La relación entre el terreno del caos y el transporte de oxígeno no está completamente clara. Pero los científicos piensan que las surgencias convectivas causadas por el calentamiento de las mareas derriten parcialmente el hielo, manifestándose como el terreno de caos desordenado en la superficie. El hielo bajo la salmuera debe ser fundido o parcialmente fundido para que la salmuera rica en oxígeno drene en el océano. “Para que estas salmueras drene, el hielo subyacente debe ser permeable y, por lo tanto, parcialmente fundido. Estudios anteriores muestran que el calentamiento de las mareas aumenta la temperatura de las surgencias en la parte convecante de la capa de hielo de Europa hasta el punto de fusión del hielo puro», escriben los autores.

«Dado que es probable que se formen terrenos caóticos sobre surgencias diapíricas, es plausible que el hielo subyacente esté parcialmente fundido», dice la carta. Es probable que la presencia de NaCl en el hielo de conexión aumente el derretimiento.

La superficie de Europa está amargamente fría, pero no lo suficientemente fría como para volver a congelarse tan rápidamente que el oxígeno no se puede transportar en salmueras. En los polos de la luna, la temperatura nunca sube por encima de menos 220 C (370 F.) Pero los resultados del modelo «… demuestran que la recongelación en la superficie es demasiado lenta para detener el drenaje de la salmuera y evitar el suministro de oxidantes al océano interior». Aunque el hielo superficial de Europa es sólido congelado, el hielo debajo de él es convectivo, lo que retrasa la congelación. Y algunas investigaciones muestran que el fondo marino puede ser volcánico.

El estudio dice que alrededor del 86 % del oxígeno absorbido en la superficie de Europa llega al océano. A lo largo de la historia de la luna, ese porcentaje podría haber cambiado ampliamente. Pero la estimación más alta producida por el modelo de los investigadores crea un océano rico en oxígeno muy similar al de la Tierra. ¿Podría estar viviendo algo bajo el hielo?

«Es tentador pensar en algún tipo de organismo aeróbico que viven justo debajo del hielo», dijo el coautor Steven Vance, científico investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y supervisor de su Grupo de Interiores Planetarios y Geofísica.

Kevin Hand es uno de los muchos científicos muy interesados en Europa, su potencial para la vida y la próxima misión Europa Clipper. Hand es un científico de la NASA/JPL cuyo trabajo se centra en Europa. Tiene la esperanza de que Hesse y sus compañeros investigadores hayan resuelto el problema del oxígeno en los océanos de la luna helada.

«Sabemos que Europa tiene compuestos útiles como el oxígeno en su superficie, pero ¿los bajan al océano de abajo, donde la vida puede usarlos?» preguntó. «En el trabajo de Hesse y sus colaboradores, la respuesta parece ser sí».

¿Qué preguntas puede hacer el Europa Clipper que puedan confirmar estos hallazgos?

El Clipper es la primera misión dedicada a Europa. Creemos que sabemos muchas cosas sobre Europa que no hemos podido confirmar. El Clipper está diseñado para abordar tres objetivos más amplios:

• Investigar la composición del océano para determinar si tiene los componentes necesarios para mantener la vida.
• Investiga la geología de la luna para entender cómo se formó la superficie, incluido el terreno del caos.
• Determina el grosor de la cáscara de hielo y si hay agua líquida dentro y debajo de ella. También determinarán cómo interactúa el océano con la superficie: ¿Algo en el océano se eleva a través de la concha hasta la cima? ¿Algún material de la superficie se abre camino hacia el océano?

Ese último punto habla del posible transporte de oxígeno desde la superficie hasta el océano. El Europa Clipper llevará diez instrumentos que trabajarán juntos para abordar estas cuestiones.

El MSss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa (MASPEX) es particularmente interesante cuando se trata del transporte de oxígeno en Europa.

«MASPEX obtendrá respuestas cruciales de los gases cerca de Europa, como la química de la superficie, la atmósfera y el océano sospechosos de Europa», explica la página web del instrumento. «MASPEX estudiará cómo la radiación de Júpiter altera los compuestos superficiales de Europa y cómo la superficie y el océano intercambian material».

MASPEX, y el resto de los instrumentos de Europa Clipper, podrían confirmar el transporte de oxígeno desde la superficie hasta el océano, donde la vida podría usarlo si la vida existe allí. Pero tendremos que esperar un rato. El lanzamiento de Europa Clipper está previsto para octubre de 2024 y no llegará al sistema Júpiter hasta 5,5 años después. Una vez allí, se espera que su fase científica dure cuatro años. Así que podría ser 2034 antes de que tengamos todos los datos.

Mientras tanto, investigaciones como esta nos abrirán el apetito.