Europa, la luna de Júpiter, es quizás el cuerpo celeste más interesante del Sistema Solar para los astrobiólogos. Europa es ligeramente más pequeña que nuestra Luna, pero a diferencia de ella, tiene una superficie de hielo, bajo la cual se encuentra un océano de agua líquida de unos cien kilómetros de profundidad. La existencia de un océano debajo de la capa de hielo de Europa puede considerarse confirmada de forma bastante fiable. La superficie está casi desprovista de cráteres de meteoritos, pero abunda en grietas, fallas y parches de "paisaje caótico" que consisten en bloques de hielo fracturados, mezclados y congelados. El interior de Europa recibe un poderoso calentamiento por mareas (como el de la vecina luna Io, aunque en menor medida), lo que significa que los volcanes deben entrar en erupción en el fondo del océano, abasteciendo al océano de nutrientes y fuentes de energía, las condiciones necesarias para la habitabilidad. En la superficie de Europa, el frío reina de menos 160 a menos 220 grados, por lo que el espesor de la capa de hielo es de al menos varios kilómetros. Explorar el último océano será una tarea muy difícil y, como primer paso, los científicos enviarán la sonda Europa Clipper al sistema de Júpiter, que estudiará Europa y otras lunas del gigante gaseoso a través de múltiples sobrevuelos cercanos. Uno de los objetivos de la misión será sondear el caparazón helado de Europa utilizando un radar. Las posibilidades de este método dependen significativamente de la composición del hielo. Una impureza de sal dificultará la penetración de las ondas de radio, y si el caparazón no es muy grueso y consiste en hielo puro, el aparato puede brillar a través de él. Científicos de la Universidad de Texas dirigidos por Natalie Wolfenbarger sugieren que el manto puede contener menos sal de lo esperado, y la razón de esto es la nieve submarina, que en el océano de Europa puede moverse de abajo hacia arriba.
En la Tierra, la capa de hielo sobre los mares crece principalmente debido a la congelación del agua debajo, en la interfaz hielo-agua. En los mares antárticos se ha observado otro mecanismo que aumenta el espesor del hielo: la “nieve” de agua superenfriada que se acumula bajo el hielo. ¿Qué fenómenos podrían ser la causa de tal “nevada” submarina? El punto de congelación del agua disminuye bajo presión, aproximadamente un grado por cada 130 atmósferas. En los océanos de la Tierra, esto corresponde a un aumento de profundidad de 1,300 metros, y bajo el hielo de Europa, a unos 10 kilómetros. En el fondo de la Fosa de las Marianas y el océano de Europa, la presión es casi la misma: la profundidad del primero es diez veces menor, pero la gravedad de la Tierra es siete veces mayor que la de Europa. Por lo tanto, el agua salada del fondo se congela a una temperatura de casi diez grados bajo cero. Además, el agua está sujeta a calentamiento y enfriamiento adiabáticos: cambios de temperatura durante los saltos de presión y falta de intercambio de calor con el medio ambiente. Debido a la menor compresibilidad, su temperatura no cambia tanto como la del aire en bombas y compresores, pero con grandes cambios en la presión este proceso se vuelve notorio: el coeficiente es de aproximadamente un grado por 400 atmósferas (4 kilómetros en la Tierra, 30 kilómetros sobre Europa). Grandes volúmenes de agua que ascienden o se hunden no se mezclan con el agua circundante y cambian su temperatura, y el agua que asciende desde grandes profundidades puede sobreenfriarse por dos razones: debido al enfriamiento adiabático durante la descompresión; y la temperatura de salida si estaba por debajo del punto de congelación de la superficie.
Parte del agua sobreenfriada se congela, formando hielo acicular muy puro. Este hielo flota y se une a la capa de hielo en la superficie. Los científicos han descubierto que la corteza de hielo formada durante una congelación uniforme, por ejemplo debido al enfriamiento gradual del interior de la luna, consistirá principalmente en hielo congelado. Si la capa de hielo está sujeta a adelgazamiento, como por tectónica, erupciones volcánicas o calentamiento solar desigual, se formará hielo nuevo en el área adelgazada debido a la "nevada invertida". En Europa, la capa de hielo es muy dinámica.
Entre otras cosas, se ha volcado por completo varias veces, deslizándose a lo largo del océano, y las regiones ecuatoriales con un poco más de calentamiento solar y hielo delgado terminaron cerca de los polos. Por lo tanto, la "nevada submarina" puede contribuir significativamente a la formación de hielo nuevo. Por lo tanto, parte de la capa de hielo de Europa puede contener muchas veces menos sal de lo que se pensaba. Esto complica la tarea de los científicos: por un lado, el hielo puro es más fácil de “iluminar” con un radar a mayor profundidad y, por otro lado, el contenido de sal en la superficie de Europa es alto. Puede ser simplemente una consecuencia de la sublimación del hielo de la superficie, o puede reflejar la composición del hielo formado por la congelación directa del agua que subió a la superficie en grietas y paisajes caóticos. Es probable que la capa de hielo de Europa sea muy irregular, algunas gruesas, otras delgadas, algunas saladas y otras limpias, y puede requerir radares más potentes y flexibles para estudiarla en detalle. Por otro lado, facilita el trabajo de los futuros astrobiólogos: los procesos turbulentos en la corteza de hielo pueden transportar agua recién congelada desde el océano hasta la superficie misma, donde sus muestras serán mucho más fáciles de estudiar.
Foto: NASA/JPL-Caltech
