NeoFronteras

Hidrógeno molecular en Encélado

Área: Espacio — Domingo, 16 de Abril de 2017

La presencia de hidrógeno molecular en Encélado reafirma la posible existencia de chimeneas hidrotermales en esta luna y favorece su habitabilidad.

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Cuenta Sean Carroll en su último libro que en un vuelo a Montana estaba leyendo un artículo sobre la relación entre Física estadística y el origen de la vida. Entonces, el viajero del asiento de al lado, al verlo, hizo un comentario al respecto. Aún temiendo lo peor y que fuera un chalado, Carroll le preguntó sobre sus ideas al respecto.

El viajero dijo: “el propósito de la vida es hidrogenar dióxido de carbono”. Resultó que este señor era Michael Russell, un geoquímico del JPL de la NASA experto en el asunto que iba a dar una charla en el mismo congreso la que iba Carroll y que, accidentalmente, se había sentado a su lado.

Tuviera o no Russell razón sobre el “propósito” de la vida, la realidad es que la bioquímica se basa precisamente en añadir hidrógeno al carbono del dióxido de carbono para así producir largas moléculas orgánicas. Ahora, ese primer paso lo dan las plantas en la fotosíntesis al dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Todo ello gracias a la luz solar, pues romper la molécula de agua requiere de energía. Las plantas liberan el oxígeno a la atmósfera y el hidrógeno lo usan precisamente, para “hidrogenar”.

Antes de estas, las bacterias púrpuras del azufre obtenían este elemento del sulfuro de hidrógeno y la luz solar. Se especula que antes de estas últimas habría microorganismos que tomaban directamente el hidrógeno que emanaba de un planeta todavía muy activo geológicamente. Incluso en la actualidad hay microbios que obtiene su energía a partir de hidrógeno y dióxido de carbono, produciendo metano en el proceso.

Todo esto viene a cuento porque los científicos de la misión Cassini han publicado un artículo en el que se demuestran la presencia de hidrógeno molecular en las plumas de vapor o geiseres que salen de Encélado, la famosa luna de Saturno. Este dato se obtuvo gracias al instrumento INMS (Ion Neutral Mass Spectrometer) que porta la sonda. Se descarta que se trate de hidrógeno primordial porque este no viene acompañado de helio.

También se ha confirmado que el océano de Encélado es muy alcalino, pues tiene un pH comprendido entre 9 y 11, tal y como se había propuesto hace unos años.

La presencia de hidrógeno sería una prueba más de que, bajo la corteza de hielo y bajo el océano global oculto por ella, habría chimeneas hidrotermales similares que las que hay en el lecho marino de los océanos terrestres. En este caso, la energía provendría del efecto de las fuerzas de marea, que calentarían el interior de esta luna, aunque, según algunos modelos, parece que este mecanismo no sería suficiente.

Ya en 2015 el instrumento CDA (Cosmic Dust Analyser) de Cassini detectó partículas de dióxido de silicio de entre 6 y 9 nanómetros de tamaño. En las fuentes hidrotermales de la Tierra se forman precisamente este tipo de partículas, por lo que es de esperar que en Encélado tengan el mismo origen. Esto obligó a proponer la presencia de estas chimeneas hidrotermales en esa luna.

El nuevo resultado se suma a las pruebas que ya había sobre la presencia de las chimeneas hidrotermales en Encélado. En la Tierra el agua a alta temperatura que emana de estas fuentes reacciona con las rocas ricas en minerales ferrosos del entorno produciendo hidrógeno molecular.

Además, en las fuentes hidrotermales de la Tierra hay microorganismos que viven a partir del hidrógeno y dióxido de carbono y que generan metano como subproducto. Este proceso es denominado metanogénesis.

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Precisamente, Cassini ya había detectado metano y dióxido de carbono en los chorros de los famosos geiseres de Encélado. Ya no se trata solamente de agua líquida, sino que además hay un gradiente de energía a partir del cual la vida podría sobrevivir. De hecho, algunos microorganismos terrestres podrían prosperar allí, no les faltaría energía y comida.

Según los análisis, el 98% de las plumas de Encélado está compuesto por agua, un 1% por hidrógeno y el resto sería una mezcla de otros compuestos como dióxido de carbono, metano y amoniaco. Tal cantidad enorme de hidrógeno indica que este gas es generado de forma continua bajo la corteza de hielo.

Cassini habría demostrado que Encélado tiene casi todos los ingredientes de la vida, aunque todavía no haya encontrado si hay fósforo y azufre disueltos en el océano global de esta luna. Sin embargo, los expertos sospechan que sí están presentes, dada la abundancia de estos elementos en las rocas del interior de este satélite que no tienen que tener una composición muy distinta a la de los meteoritos.

Obviamente, todo esto no significa que haya vida allí, pero sí que hay condiciones necesarias y suficientes para que la haya. Los optimistas creen que, si se dan la condiciones para la vida, esta tiene que darse. Los pesimistas creen que no necesariamente es así y que abiogénesis puede requerir de un golpe de suerte.

Las plumas de Encélado se descubrieron en 2005 gracias a esta misión. De hecho, Cassini no se diseñó para encontrar vida en Encélado. Incluso el instrumento INMS no se diseñó para estudiar esta luna, sino para saber la composición de las altas capas de la atmósfera de Titán.

No sabemos si Encélado está habitado, aunque sólo sea por microbios. Sería necesario el envío de otra misión para esta tarea. Según Christopher Glein (grupo SwRI), el mensaje estaría en las moléculas. “Sólo necesitamos ir midiendo las moléculas de las plumas y eso nos dirá lo que no podemos ver”, sostiene.

Como Cassini será inmolada en septiembre, nos quedaremos con ganas de saber más sobre Encélado. Incluso si una misión a Encélado es aprobada en 2019 en la próxima ronda de misiones New Frontiers, habría que sumarle el tiempo de diseño y desarrollo, así como el tiempo necesario para llegar allí. Si todo sale bien se podría saber más sobre este asunto a principio de los años treinta de este siglo.

Pero el valor de la misión sería enorme, tanto si se detectase vida como si no. Si el resultado fuera positivo, la suma de un caso más a la estadística del, hasta ahora, único caso conocido, nos diría que la vida es abundante en el Universo. Si el resultado fuera negativo, entonces nos diría que la vida no aparece tan fácilmente como creemos, incluso aunque se den las condiciones, entonces la responsabilidad sobre nuestras espaldas sería también enorme.

Aunque podemos seguir gastando tiempo, recursos y dinero en misiones a Marte, en donde no hay manera de hidrogenar nada.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5474

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustraciones: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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11 Comentarios

  1. apalankator:

    Coincido en que se invierte demasiado en buscar vida en Marte cuando parece más probable encontrarla en Europa o Encélado, pero claro que Marte sería más favorable para establecer una colonia humana.
    Tanto que hacer y tan pocos recursos. A ver si empieza una nueva carrera espacial entre China y Estados Unidos para que se inyecte dinero en estas investigaciones.

  2. Miguel Ángel:

    Pues si se trata de no gastar dinero a lo tonto, creo que sería mejor no tomar la decisión de enviar una misión en 2019. Yo apostaría por rastrear antes si hay biomarcadores: si los encontramos, se podría enviar una misión mucho mejor dotada de aparataje para confirmar la madre de todas las noticias.
    Pero digo rastrear biomarcadores, no solo metano y oxígeno como parecían proponer en la noticia “Tecnología para detectar vida en Tierra II”.

  3. Tomás:

    Sobre pesimistas y optimistas: es de cajón que para que la vida se de son precisas -pongamos- todas las condiciones necesarias, pero el que estén presentes todas no garantiza que se dé esa vida. Diría que incluso sería preciso un orden en la aparición de esas condiciones. Por decirlo a lo bestia: en un cadáver reciente suelen darse todas las condiciones para la vida, menos una: la propia vida.

  4. Dr. Thriller:

    Bueno, hay modelos que dicen que Encélado tiene sólo 60 millones de años (junto a los anillos y casi todas las lunas cistitanianas, por así llamarlas), modelo que no encaja bien -en realidad no encaja, directamente- ni con el consenso de craterización (que puede estar perfectamente equivocado) ni con otros detalles menores (mayormente con lo que sabemos sobre los anillos). Tiene la ventaja de ser el único que explica el calor interno de Encélado, totalmente inexplicable a día de hoy. Si sólo tiene esa edad es calor remanente, si es tan viejo como el sistema saturniano, ni mareas, ni fisión radiactiva ni ná de ná.

    ¿Puede haber seres vivos, a mayores de lo que apunta Tomás, en sólo 60 millones de años? Chi lo sà. Nessuno.

    Ahora, lo interesante de todo esto es que el famoso concepto de “zona de habitabilidad” se va por el retrete (cualquier mundo con corteza de hielo y chimenea termal puede ser habitable esté donde le dé la gana, incluyendo el espacio interestelar). Emocionante época que vivimos, todo se va por el retrete.

  5. Miguel Ángel:

    Sobre el misterio del calor interno de Encelado que acabas de apuntar, amigo Dr. Thriller:

    La emisión de calor desde la región polar sur de Encelado es mucho mayor de lo que se pensó en un principio. Los datos del espectrómetro de infrarrojo procedentes de la región polar sur, indican que la energía generada por el calor interno es de unos 15,8 Gigawatios, unas 2,6 veces la potencia de salida de todas las aguas termales de la región de Yellowstone, comparable a 20 centrales eléctricas alimentadas con carbón.
    Un estudio realizado en 2007 predijo que el calor interno de Encelado es producido fundamentalmente por las fuerzas de marea resultantes de la resonancia orbital entre Encelado y Dione, otra luna de Saturno, cuyo valor no debería exceder de 1,1 Gigavatios como valor promedio a largo plazo. El calentamiento debido a la radiactividad natural del interior de Encelado podría añadir otros 0,3 Gigavatios.
    Para ensayar la teoría de calentamiento por las fuerzas de marea, los científicos del equipo de la Cassini superpusieron un mapa de tensiones de la corteza helada de la luna, generadas por fuerzas de marea gravitatoria, sobre un mapa de las zonas cálidas, obtenido mediante el espectrómetro de infrarrojos de la Cassini (CIRS).
    “Sin embargo, no coincidían exactamente”, manifesto el Dr. Terry Hurford del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Md. Y añadió, “por ejemplo, en la fisura denominada Damascus Sulcus, la región que está experimentando la mayor cantidad de cizallamiento está a unos 50 km aproximadamente de la zona de mayor calor”.
    Hurford y su equipo creen que esta discrepancia es debida a la velocidad de rotación de Encelado, que se tambalea un poco conforme gira, y añadió, “las observaciones de la Cassini han descartado una oscilación mayor de unos dos grados con respecto a la velocidad de rotación uniforme de Encelado”.
    El equipo generó una simulación por ordenador y realizó un mapa de las tensiones superficiales de Encelado para diferentes oscilaciones y encontró una gama donde las zonas de mayor tensión se alineaban mejor con las regiones más cálidas observadas.
    según Hurford, dependiendo de si los movimientos oscilantes están a favor o en contra del movimiento de Saturno respecto de Encelado, se producirán cabeceos desde 2 grados por debajo hasta 0,75 grados que se ajustan mejor a las zonas cálidas.
    El cabeceo también genera alrededor de cinco veces más calor en el interior de Encelado que solo la tensión por fuerzas de marea, y el exceso de calor hace que sea probable que el océano de Encelado pudiera existir desde hace mucho tiempo, según Hurford.
    Hurford añadió, “Encelado no es completamente esférico, por lo que conforme se desplaza en su órbita, el tirón gravitatorio de Saturno genera un par de torsión neto que obliga a la luna a tambalearse. Además, la órbita de Encelado es ovalada, por lo que mantiene las fuerzas de tensión por mareas debido a la atracción gravitatoria de su vecina más grande, Dione. Esta luna está más lejos de Saturno que Encelado, por lo que tarda más tiempo en completar su órbita. Por cada órbita completa de Dione, Encelado culmina dos órbitas, produciendo una alineación regular que tira de la órbita de Encelado dándole la forma oval.

    Lo que sí se ha comprobado es que la intensidad del brillo de los chorros decrece cuando Encélado está más próximo a Saturno y van aumentando a medida que se aleja, llegando a ser de 3 a 4 veces más brillantes cuando se encuentra más alejado de Saturno. Y la explicación propuesta sería que la gravedad de Saturno mantiene algo más cerradas las rayas de tigre cuando Encéaldo está más cerca, y algo más abiertas cuando se aleja.

  6. JavierL:

    Sencillamente genial contar con comentaristas tan buenos en esta página.

    Muy interesante la diferencias de calle calculado vs real. e incluso las posibilidades de que sea un sistema reciente…

    Estuve buscando pero no encuentro nada al respecto.. me podrían indicar ¿que indicios apuntan a que sea un sistema reciente? ¿Solo la actividad geotermica?

  7. Vaillant:

    Es cuanto menos, curioso. Solo en la parte sur de esta luna tiene fuentes hidrotermales, no así, el resto del fondo o lecho marino (manto acuoso); debe de ser, por que es la cara que siempre mira al planeta Saturno, y donde ocurre el efecto marea, que estira y encoge a esta luna, y la calienta. Aunque algunos argumentan, que este efecto marea, no es suficiente, y debe de haber, además, minerales radiactivos en su interior.

    Además, el núcleo de esta luna, es porosa, como la galleta de los Malttessers, recubiertas de chocolate. He leído que ni Europa, Titan o Lo, tienen fuentes hidrotermales como Encerrado. Europa, tiene un manto acuoso, mas profundo o grande, que la de la luna de Saturno. Y Titan, se para de a la Tierra, en que tiene mares, lagos y costas; formadas por rocas de hielo.

    Al final si se confirmase que hay vida microbiana o bacteriana, no vamos a tener que ir muy lejos para encontrarla, fuera del Sistema Solar donde habitamos. (Otra cosa sera hallar vida mas compleja, como pequeños animalitos terrestres, y plantas complejas, que es ya otro tema, … O vida basada en C-Si, C-Ge…)

  8. Miguel Ángel:

    Querido amigo JavierL:

    Se basa en un trabajo publicado muy recientemente en Astrophysical Journal por Matija Cuk. Estudiaron las órbitas de las lunas de Saturno mediante simulaciones por ordenador y hallaron inclinaciones orbitales menores que las esperadas. A partir de ahí, dedujeron que si las inclinaciones orbitales son pequeñas es porque han cruzado pocas resonancias orbitales y que las lunas deben de haberse formado muy próximas a donde se encuentran ahora, llegando a la conclusión de que las lunas grandes de Saturno (con la excepción de Titán y Japeto) así como los anillos, podrían ser de formación muy reciente (durante el Cretácico terrestre).
    Un resumen del estudio publicado en la página del SETI con enlaces al estudio completo:
    http://www.seti.org/seti-institute/press-release/moons-saturn-may-be-younger-dinosaurs
    Y un resumen en castellano:
    http://www.lavanguardia.com/vida/20160328/40717465660/algunas-lunas-de-saturno-serian-mas-recientes-que-los-dinosaurios.html

    Y otra de las hipótesis principales que está sobre el tablero sería la que he publicado en el comentario 5, que también se hizo con simulaciones de ordenador y explicaría el calor interno de Encélado por ese efecto de cabeceo al entrar en resonancia con Dione.

    Abrazos.

  9. Miguel Ángel:

    Se me olvidaba: otra hipótesis atribuye la existencia de las rayas de tigre en el polo al impacto con otro cuerpo.

    Y sobre la posibilidad que apuntas, Vaillant, de que haya elementos radiactivos que contribuyen a calentar Encélado: si Encélado no es tan reciente, ya deberían haberse agotado.

  10. Tomás:

    Creo que la presión bajo el hielo del agua sometida a fuerzas de marea ha de ser muy capaz de producir esas fisuras sin necesidad de impacto alguno.

  11. Tomás:

    He estado imposibilitado unos días, añorando vuestra virtual compañía y con muchas ganas de volver.
    Así que, fiel a mi costumbre, de mirar las cosas con lupa, leo en el documentado com. 5 de Miguel Ángel que el Dr. Terry Hurford dice que la órbita de Encelado es ovalada. Puede ser un problema de traducción, porque las órbitas de los astros son -según- una u otra cónica y, en planetas y sus satélites, elípses, con mayor o menor excentricidad -si es cero tenemos una circunferencia-. Incluso algún óvalo puede parecerse mucho a una elipse, pero en realidad, está formado por partes de circunferencias, procedimiento geométrico muy distinto al de la obtención de una elipse, que todos conocemos. Así que ha de ser un error de traducción.

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