updated 10:44 PM CEST, Sep 29, 2016

Ganímedes puede albergar océanos y hielo como un sándwich club

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Júpiter y su luna Ganímedes

La compañera de Júpiter es más grande que el planeta Mercurio

La luna más grande de nuestro sistema solar, un compañero de Júpiter llamado Ganímedes, podría tener hielo y océanos apilados en varias capas, como un sándwich club, según un nuevo estudio financiado por la NASA de los modelos de composición de la luna.

Anteriormente se pensaba que la luna albergaba un gran océano intercalado entre sólo dos capas de hielo, una en la parte superior y otra en la parte inferior.

"El océano de Ganímedes podría organizarse como un sándwich Dagwood (en español sándwich de Lorenzo Parachoques)", dijo Steve Vance del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, explicando el parecido de la luna a los sándwiches de varios niveles del personaje "Blondie" de dibujos animados. El estudio, dirigido por Vance, ofrece nueva evidencia teórica para el equipo del modelo "sándwich club", propuesto por primera vez el año pasado. La investigación aparece en la revista Planetary and Space Science.

Ganímedes puede albergar océanos y hielo como un sándwich clubLos resultados apoyan la idea de que en la luna helada posiblemente pudo haber surgido vida primitiva. Los científicos dicen que los lugares donde interactúan el agua y la roca son importantes para el desarrollo de la vida; por ejemplo, es posible que la vida comenzase en la Tierra en burbujeantes respiraderos en nuestro fondo marino. Antes del nuevo estudio, se pensaba que el fondo rocoso de Ganímedes estaba recubierto con hielo, no líquido, un problema para el surgimiento de la vida. Los hallazgos del "club sandwich" sugieren lo contrario: la primera capa en la parte superior del núcleo rocoso podría ser agua salada.

"Esta es una buena noticia para Ganímedes", dijo Vance. "Su océano es enorme, con una enorme presión, por lo que se pensó que tenía denso hielo como para formarse en el fondo del océano. Cuando añadimos sales a nuestros modelos, se nos ocurrió que líquidos eran lo suficientemente densos para hundirse en el fondo del mar".

La primera sospecha un océano en Ganímedes por científicos de la NASA fue en la década de 1970, con base a modelos de la gran luna, que es más grande que Mercurio. En la década de 1990, la misión Galileo de la NASA voló cerca de Ganímedes, y confirmó el océano de la Luna, y mostró que se extiende hasta profundidades de cientos de kilómetros. La nave también encontró pruebas de mares salados, probablemente que contienen sal de sulfato de magnesio.

Los modelos anteriores del océano de Ganymede asumieron que la sal no ha cambiado mucho las propiedades del líquido con la presión. Vance y su equipo demostraron, a través de experimentos de laboratorio, cómo aumenta realmente la densidad de los líquidos la cantidad de sal en las condiciones extremas en el interior de Ganímedes y lunas similares. Puede parecer extraño que la sal pueda hacer más denso océano, pero se puede ver por sí mismo cómo funciona esto mediante la adición de la sal de mesa normal a un vaso de agua. En lugar de aumentar en volumen, el líquido se contrae y se vuelve más denso. Esto es porque los iones de sal atraen moléculas de agua.

Los modelos se complican más cuando se tienen en cuenta las diferentes formas de hielo. El hielo que flota en las bebidas se llama "Hielo I". Es la forma menos densa de hielo y más ligero que el agua. Pero a altas presiones, como las de los océanos aplastantemente profundos como los de Ganímedes, las estructuras cristalinas de hielo se vuelven más compactas. El hielo puede llegar a ser tan denso que es más pesado que el agua y cae al fondo del mar. El hielo más denso y más pesado que se piensa persiste en Ganímedes se llama "hielo VI".

Al modelar estos procesos usando computadoras, el equipo predijo un océano intercalado entre hasta tres capas de hielo, además del fondo marino rocoso. El hielo más claro está en la parte superior, y el líquido salado es lo suficientemente pesado como para hundirse hasta el fondo. Lo que es más, los resultados demuestran un posible fenómeno extraño que hace que los océanos "nieven hacia arriba". A medida que los océanos se agitan y plumas frías sepentean alrededor, el hielo en la capa superior del océano, llamado "Hielo III", podría formar el agua de mar. Cuando se forma el hielo, las sales precipitan. Las sales más pesadas por lo tanto caerían hacia abajo, y el hielo más ligero, o "nieve", flotaría hacia arriba. Esta "nieve" se funde de nuevo antes de llegar a la parte superior del océano, posiblemente dejando lodo en el medio del sándwich de la Luna.

"No sabemos cuánto tiempo existiría la estructura sándwich Dagwood", dijo Christophe Sotin de JPL. "Esta estructura representa un estado estable, pero varios factores podría significar la luna no llegue a este estado estable".

Sotin y Vance son a la vez miembros del equipo de mundos helados en el JPL, parte de la multi-institucional Instituto de Astrobiología de la NASA con sede en el Centro de Investigación Ames en Moffett Field, California

Los resultados se pueden aplicar también a los exoplanetas, los planetas que giran alrededor de estrellas más allá de nuestro sol. Algunas súper-Tierras, planetas rocosos más masivos que la Tierra, han sido propuestos como "mundos de agua" cubiertos de océanos. ¿Podrían tener vida? Vance y los experimentos de laboratorio de su equipo de reflexión y un modelado más detallado de los exóticos océanos podrían ayudar a encontrar respuestas.

Ganímedes es una de las cinco lunas de nuestro sistema solar que se cree que sustenta vastos océanos debajo de cortezas heladas. Las otras lunas son Europa de Júpiter y Calisto, Titán y Encelado de Saturno. La Agencia Espacial Europea está desarrollando una misión espacial, llamada JUpiter ICy moons Explorer o JUICE, para visitar Europa, Calisto y Ganímedes en la década de 2030. La NASA y el JPL están contribuyendo a los tres instrumentos de la misión, que tiene previsto su lanzamiento en 2022.

Artículo científico: Ganymede's internal structure including thermodynamics of magnesium sulfate oceans in contact with ice