El calor resultado de la disipación de marea en la luna Europa por la atracción gravitacional de Júpiter, podría crear más calor del previsto para sustentar un océano global en el subsuelo
Experimentos realizados por geólogos de Brown y Columbia podrían ayudar a los investigadores a estimar mejor el espesor de la capa exterior de la luna. El trabajo se publica en la edición de junio 1 de Earth and Planetary Science Letters.
Las lunas más grandes de Júpiter -Io, Europa, Ganímedes y Calisto-fueron descubiertas por Galileo a principios del siglo 17. Cuando la NASA envió naves espaciales a Júpiter en los años 70 y 90, esas lunas resultaron ser una caja de sorpresas.
"Los científicos esperaban ver lugares fríos y muertos, pero de inmediato fueron seducidos por sus superficies sorprendentes", dijo Christine McCarthy, de la facultad en la Universidad de Columbia, que dirigió esta nueva investigación como estudiante en la Universidad Brown. "Es evidente que hay algún tipo de actividad tectónica, cosas que se mueven alrededor y agrietamiento. También había lugares en Europa que parece hielo blando o fusión"
La única manera de crear suficiente calor para estos procesos tan lejos del Sol es a través de la disipación de marea. El efecto, dice McCarthy, es un poco como lo que sucede cuando alguien dobla repetidamente una percha de metal.
"Si se dobla hacia atrás y adelante, se puede sentir calor en la unión", dijo. "La forma en que lo hace es que los defectos internos dentro de ese metal se frotan unos sobre otros, y es un proceso similar a cómo la energía se disipa en el hielo."
Sin embargo, los detalles del proceso en el hielo no se entienden muy bien, y el modelado de los estudios que tratan de capturar esas dinámicas en Europa habían dado algunos resultados desconcertantes, dicen los investigadores.
"La gente ha estado utilizando modelos mecánicos simples para describir el hielo", dijo McCarthy. Si bien esos cálculos sugieren agua líquida bajo la superficie de Europa, "no estaban recibiendo los tipos de flujos de calor que crearían esta tectónica. Así que se realizaron algunos experimentos para tratar de comprender mejor este proceso."
Trabajando con Reid Cooper, profesor de Ciencias Planetarias en Brown, McCarthy cargó muestras de hielo en un aparato de compresión. Sometió la muestra a cargas cíclicas similares a los que actúan en el caparazón de hielo de Europa. Cuando las cargas se aplican y se liberan, el hielo se deforma y luego rebota en cierta medida. Al medir el tiempo de retraso entre la aplicación de la tensión y la deformación del hielo, McCarthy pudo inferir la cantidad de calor generado.
Los experimentos dieron resultados sorprendentes. Métodos de modelización habían asumido que la mayor parte del calor generado por el proceso proviene de la fricción en los límites entre los granos de hielo. Esto significaría que el tamaño de los granos influye en la cantidad de calor generado. Pero McCarthy encontró resultados similares, incluso cuando se modificaba sustancialmente el tamaño de grano en sus muestras, lo que sugiere que los límites de grano no son los principales generadores de calor en el proceso.
El trabajo sugiere que la mayoría del calor en realidad viene de defectos que se forman en la red cristalina del hielo como resultado de la deformación. Esos defectos, según la investigación, generan más calor del que se esperaría a partir de los límites de grano.
"Christine descubrió que, en relación con los modelos que la comunidad científica ha estado utilizando, el hielo parece tener un orden de magnitud más disipativo de lo que la gente había pensado", dijo Cooper.
Más disipación es igual a más calor, y podría tener implicaciones para Europa, en concreto para determinar el grosor de su corteza helada y de la química del océano que habría debajo, clave para la búsqueda de vida.
