Francis en ¡Eureka!: Hay agua helada en los polos del planeta Mercurio

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Puedes escuchar el audio “Agua en Mercurio” de mi intervención de ayer en la sección ¡Eureka! del programa La Rosa de los Vientos, en Onda Cero, siguiendo este enlace. Como siempre, una versión por escrito más detallada.

La NASA ha anunciado esta semana que hay agua helada en Mercurio, el planeta más cercano al Sol. Parece imposible que haya hielo, ya que este planeta debería estar muy caliente por estar muy cerca del Sol. Mercurio es un planeta de extremos térmicos. Un día en Mercurio tiene una duración de unos 58,6 días terrestres. En el Ecuador del planeta se alcanzan temperaturas diurnas máximas de 700 K (unos 427 ºC) y en los polos las temperaturas nocturnas mínimas pueden bajar hasta los 50 K (unos –223 °C, bajo cero). El eje de rotación del planeta Mercurio está muy poco inclinado, por ello hay cráteres en los polos que tienen laderas que siempre están en sombra y que han estado en sombra durante cientos de millones de años. Estas zonas en sombra permanente tienen temperaturas máximas diurnas de unos 100 Kelvin (unos –170 ºC bajo cero). En estos cráteres se ha encontrado agua en forma de hielo.

La historia del agua en Marte ha sido como el cuento del lobo. Las primeras pruebas se obtuvieron hace 40 años por las Viking, pero ha habido varios anuncios recientes de agua en Marte en los últimos años. ¿Ha pasado algo parecido con Mercurio? Más o menos ha pasado lo mismo. Las primeras señales que apuntaban a que pudiera haber agua en forma de hielo en los cráteres polares de Mercurio que están en sombra de forma permanente fueron obtenidas hace 20 años por el radiotelescopio de Arecibo (en Puerto Rico). Había opiniones a favor y en contra, por ello la NASA dotó a la sonda espacial MESSENGER, que orbita alrededor del planeta Mercurio desde dos años, de varios instrumentos de medida para confirmar o refutar la existencia de agua helada en Mercurio. Esta semana se han publicado tres artículos en la revista Science que en conjunto ofrecen pruebas casi indiscutibles, pero indirectas, de la presencia de agua helada. Como es obvio, la prueba definitiva que nos permita estar seguros al 100% requiere aterrizar en Mercurio y comprobarlo in situ.

¿Qué medidas se han realizado para descubrir agua helada en los polos de Mercurio? Se han utilizado varios instrumentos. El más importante ha sido el espectrómetro de neutrones que se utiliza para medir la presencia de hidrógeno. Los neutrones se generan a varios metros de profundidad cuando los rayos cósmicos (protones) chocan contra el planeta. El hidrógeno es el mejor absorbedor de neutrones conocido y por lo que un espectrómetro de neutrones busca la firma de hidrógeno cerca de la superficie mediante la búsqueda de disminuciones en el flujo de neutrones procedentes del planeta. No es una medida directa del agua, pero el hidrógeno es el principal constituyente del H2O. Como a temperaturas por encima de 20 K el hidrógeno es gaseoso, detectar hidrógeno en la superficie de un planeta es una señal de la existencia de agua helada. El espectrómetro de neutrones de MESSENGER muestra abundante hidrógeno en el polo norte de Mercurio y la cantidad de hidrógeno observada corresponde a depósitos polares con un grosor entre 0,5 y 20 metros de hielo de agua.

Qué otros instrumentos se han usado y qué se ha observado gracias a su uso. En los cráteres en los polos se ha medido la topografía gracias al altímetro láser; se mide el tiempo que tarda un pulso de luz láser que viaja hasta el planeta, se refleja y retorna a la sonda espacial. Se ha observado que la parte de los cráteres de impacto del polo norte que están en sombra permanente tienen laderas más suaves que la parte que no está en sombra, lo que indica que hay algún depósito de algo y como se observa la señal del hidrógeno gracias a los neutrones, se piensa que tiene que ser agua helada. También se ha medido la temperatura del suelo. La medida del color (la reflectividad) de los depósitos de hielo mediante el láser indican hay una capa de entre 10 y 20 centímetros que actúa como una manta térmica (aislando y protegiendo el hielo que hay debajo). Este otro material es menos abundante en hidrógeno que el agua, por lo que se cree que podrían ser sustancias orgánicas.

¿Cómo han llegado a Mercurio estas sustancias (agua y orgánicas)? La hipótesis más razonable es que el agua y la materia orgánica oscura son depositados por los impactos en Mercurio de cometas y asteroides ricos en materias orgánicas y volátiles (como el hielo de agua). Estos son objetos muy comunes en el sistema solar. Muchos tienen órbitas que les acercan mucho al Sol y es inevitable que muchos hayan impactado. Las “trampas” frías de Mercurio recolectan material cometario que fue expulsado durante el impacto de cometas de los asteroides ricos en materia orgánica en la superficie de Mercurio.

¿Qué es lo que nos ayuda a entender el saber que Mercurio es un planeta que tiene agua en forma de hielo? Esta investigación es muy relevante para la cuestión de dónde viene el agua de la Tierra primitiva. Mercurio, como la Luna o Marte son testigos de la historia pasada del sisstema solar y nos permiten entender los procesos que le pudieron ocurrir a la Tierra primitiva. Los cometas del cinturón de Kuiper que rodea el Sistema Solar contienen gran cantidad de agua helada, por ello se espera poder encontrar agua en todos los planetas del sistema solar. También se espera que haya agua en muchos exoplanetas pues muchas estrellas tienen cinturones de cometas con agua helada. En la zona habitable de muchos soles debe haber planetas con océanos de agua líquida.

Por ejemplo, el observatorio espacial Herschel de la ESA ha observado cinturones de comentas en los sistemas planetarios cercanos Gliese 581 (que hospeda al menos 4 planetas, entre ellos una supertierra en la zona habitable) y 61 Virginis (que hospeda al menos 2 planetas). Sus cinturones de cometas contienen unas 10 veces más cometas que el cinturón de Kuiper del Sistema Solar, con hielo de agua a unos 200 grados Celsius bajo cero, por lo que se cree que alguno de sus planetas puede contener océanos de agua. Estos sistemas planetarios no tienen planetas de tipo Júpiter y se cree que ausencia explicaría por qué sus cinturones de cometas son mucho más densos que el nuestro. Más info en “Los cinturones de cometas apuntan a la existencia de exoplanetas con océanos,” Feelsynapsis Nov. 29, 2012; “Do missing Jupiters mean massive comet belts?,” ESA News, 27 November 2012; “Herschel Finds a Clue to How Planetary Systems Form and Evolve,” SciTechDaily, November 27, 2012.

Lo dicho, si no has oído aún el audio de mi sección ¡Eureka!, ahora es el momento de hacerlo, sigue este enlace.

7 Comentarios

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amarashiki

Tienes una errata de edición de texto: “(…) por ello la NASA dotó a la sonda espacial MESSENGER, que orbita alrededor del planeta Mercurio desde dos años, fue dotada”.

Saludos.

Dra. MolinerDra. Moliner

Bueno, siempre da rabia venir de talibán con estas cosas, pero “absorbedor” ¿no es un poco forzada? “Absorbente” suele ser la común (y la única que traen los diccionarios). No sé si quieres darle algún matiz que no entre en “absorbente”, yo nunca uso la palabra pero sé que se usa (relativamente), en general tiendo a verla para describir dispositivos más que propiedades intrínsecas de los materiales (equipo absorbedor, absorbedor de calor).

En la base de datos iate.eu siempre figura como preferente “absorbente” en todos los campos (“absorbedor” como alternativa), y para las traducciónes al inglés siempre vierte a “absorber”.

Es doblemente curioso, porque existe “adsorber” (que es “retener tras absorber”), pero nunca he visto “adsorbedor”, siempre “adsorbente”.

MarinaMarina

Esto es completamente aburrido. LLevo tres meses sin poder hacer las preguntas que me intrigan y me interesan de la ciencia y de la física, discutiendo de florituras con margaritos y cuestiones formales que ya ni se plantean en los foros de filosofía, poesía y letras.

MarinaMarina

Francis te quedo completamente reconocida por las webs a que me diriges, soy un tanto inquieta y en este caso tienes toda la razón de “cada cosa en su sitio”. Gracias.

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