Podrían haberse mantenido en mundos oceánicos más allá de la Tierra durante miles de millones de años
Los respiraderos hidrotermales de baja temperatura podrían sobrevivir en los oscuros fondos oceánicos de lunas como Europa de Júpiter durante potencialmente miles de millones de años, según han demostrado nuevas simulaciones por computadora, mientras los astrobiólogos se esfuerzan por descubrir si estos océanos alienígenas podrían ser habitables.
Los respiraderos hidrotermales son a la vez una fuente de energía química y calor, y son uno de los posibles lugares para el origen de la vida en la Tierra.
Los científicos planetarios han teorizado que los respiraderos hidrotermales en el fondo de los océanos debajo del hielo en lunas de Júpiter como Europa y Ganímedes, y el satélite Encelado de Saturno, podrían ayudar a calentar esos océanos e impulsar la bioquímica de la vida.
El problema es que el modelado de estos respiraderos se ha centrado en los de temperaturas extremadamente altas: las "fumarolas negras" impulsadas por la actividad volcánica. Si bien estos respiraderos súper calientes pueden desviar energía del núcleo caliente de la Tierra, las lunas heladas no tienen núcleos calientes, lo que significa que ha habido un signo de interrogación sobre si tales respiraderos podrían sobrevivir el tiempo suficiente para crear las condiciones para la vida a largo plazo.
Imagen derecha: Obra de arte que representa un corte de Encélado, la luna de Saturno, que muestra el océano, la presencia de respiraderos hidrotermales y los géiseres de vapor de agua que se arrojan al espacio. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute)
Sin embargo, los respiraderos supercalientes no son la forma dominante de los respiraderos hidrotermales en los océanos de la Tierra. En la Tierra, un volumen de agua mucho mayor pasa a través de respiraderos de menor temperatura.
"El flujo de agua a través de respiraderos de baja temperatura es equivalente, en términos de la cantidad de agua que se descarga, a todos los ríos y arroyos de la Tierra, y es responsable de aproximadamente una cuarta parte de la pérdida de calor de la Tierra", dijo en un comunicado Andrew Fisher de la Universidad de California, Santa Cruz (UCSC). "El volumen total del océano entra y sale del fondo marino aproximadamente cada medio millón de años".
Fisher dirigió un equipo de la UCSC que modeló la proliferación de respiraderos de baja temperatura en Europa y Encelado. Dada la ausencia de datos sobre los océanos en estas lunas, el equipo de Fisher basó sus simulaciones en el sistema de circulación en el noroeste del Océano Pacífico, específicamente en el flanco oriental de la Cordillera Juan de Fuca, donde el agua de mar fría se hunde y fluye hacia la roca en el lecho marino a través de cavidades volcánicas extintas llamadas montañas submarinas. El agua viaja a través de la roca durante aproximadamente 50 kilómetros (30 millas), calentándose en el proceso, antes de ascender a través de otro monte submarino.
Imagen derecha: Sistema de campo en la Tierra y base para las simulaciones utilizadas en este estudio. (a) Sitio de campo en aproximadamente 3,5 millones de años, antiguo fondo marino de la Placa Juan de Fuca, ubicado entre la Cordillera Juan de Fuca (al oeste) y la Zona de Subducción Cascadia (al este). b) Base para el sostenimiento de un sifón hidrotermal. La recarga fría del agua del fondo da como resultado un fluido de poro relativamente denso, en contraste con las condiciones en un sitio de descarga conectado, donde un fluido más cálido y menos denso llena los poros. (c) Geometría del dominio numérico utilizado para simular la circulación hidrotermal de afloramiento a afloramiento en un estudio anterior y modificado para su uso en el presente estudio.
"El agua acumula calor a medida que fluye y sale más caliente que cuando entró, y con una química muy diferente", dijo Kristin Dickerson, miembro del equipo de estudio, también de la UCSC.
Al aplicar este modelo de circulación a Europa y Encelado, los investigadores alteraron propiedades como la gravedad, la temperatura, la composición del lecho rocoso y la profundidad a la que circula el agua, para adaptarse mejor a las potenciales condiciones de las lunas oceánicas.
Descubrieron que no sólo podían mantenerse respiraderos moderadamente cálidos en una amplia gama de condiciones en estas lunas, sino que la baja gravedad permitía temperaturas más cálidas que emanaban de los respiraderos. Además, la baja eficiencia de la extracción de calor del núcleo de las lunas (que se cree que son bastante frías en primer lugar) en condiciones de baja gravedad permitiría que tales respiraderos de temperatura moderada a baja se mantuvieran durante posiblemente miles de millones de años.
"Este estudio sugiere que los sistemas hidrotermales de baja temperatura, no demasiado calientes para la vida, podrían haberse mantenido en mundos oceánicos más allá de la Tierra en escalas de tiempo comparables a las necesarias para que la vida se establezca en la Tierra", dijo Fisher.
La investigación fue publicada el 24 de junio en el Journal of Geophysical Research: Planets: Sustaining Hydrothermal Circulation With Gravity Relevant to Ocean Worlds
