El calor de Mercurio podría ayudarle a producir su propio hielo

Ya es difícil de creer que haya hielo en Mercurio, donde las temperaturas diurnas alcanzan los 400 grados centígrados Celsius. Ahora un estudio dice que el calor presente en el planeta más cercano al Sol probablemente ayude a hacer algo de ese hielo.

Al igual que en la Tierra, los asteroides suministraron la mayor parte del agua de Mercurio a través de continuados impactos cósmicos, según el consenso científico. Pero el extremo calor diurno podría estar combinándose con el frío de -200 grados centígrados existente en ciertos rincones de los cráteres polares que nunca ven la luz del Sol, actuando como un gigantesco laboratorio de química para la fabricación de hielo, según los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia.

Dicha química no es demasiado complicada. Pero el nuevo estudio la modela en base a las condiciones complejas existentes en Mercurio, incluyendo los vientos solares que arrojan al planeta partículas cargadas, muchas de las cuales son protones, esenciales para esa química. El modelo presenta un camino factible para que el agua surja y se acumule como hielo en un planeta repleto de todos los componentes necesarios.

"Esta no es una idea extraña, fuera del sentido común. El mecanismo químico básico se ha observado docenas de veces en estudios desde finales de la década de 1960", dijo Brant Jones, investigador de la Escuela de Química y Bioquímica de Georgia Tech y primer autor del trabajo. "Pero eso fue en superficies bien definidas. Aplicar esa química a superficies complicadas como las de un planeta es una investigación innovadora".

Los minerales en la superficie del suelo de Mercurio contienen lo que se llama grupos hidroxilo (OH), que son generados principalmente por los protones. En el modelo, el calor extremo ayuda a liberar los grupos hidroxilo y luego los energiza para que choquen entre sí y produzcan moléculas de agua e hidrógeno que se levantan de la superficie y se desplazan por el planeta.

Mercurio posee cráteres que contienen hielo. (Foto: NASA / MESSENGER)

Algunas moléculas de agua se descomponen por la luz solar o se elevan muy por encima de la superficie del planeta, pero otras moléculas aterrizan cerca de los polos de Mercurio, quedando bajo las sombras permanentes ofrecidas por cráteres que protegen el hielo del Sol. Mercurio no tiene una atmósfera y por lo tanto no tiene aire que conduzca el calor, por lo que las moléculas se convierten en parte del hielo glacial permanente alojado en las sombras.

"Es un poco como la canción Hotel California. Las moléculas de agua pueden registrarse en las sombras pero nunca pueden salir", dijo Thomas Orlando, profesor de la Escuela de Química y Bioquímica de Georgia Tech e investigador principal del estudio. Orlando cofundó el Centro de Tecnología e Investigación Espacial de Georgia Tech.

"La cantidad total que postulamos que se convertiría en hielo es de 10¹³ kilogramos (10.000.000.000.000 kg) en un período de unos 3 millones de años", dijo Jones. "El proceso podría fácilmente representar hasta el 10 por ciento del total del hielo de Mercurio".

Los investigadores publicaron sus resultados en la revista Astrophysical Journal Letters el lunes 16 de marzo de 2020. La investigación fue financiada por el programa del Instituto Virtual de Investigación de Exploración del Sistema Solar de la NASA (SSERVI) y el programa de Atmósferas Planetarias de la NASA.

En 2011, una sonda de la NASA comenzó a orbitar Mercurio y confirmó las señales típicas del hielo glacial cerca de los polos. La nave espacial MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) devolvió imágenes y datos que corroboraron las señales anteriores de hielo recogidas años antes por un radar terrestre.

El hielo estaba sucio y acechaba en las sombras perpetuas de los cráteres polares de Mercurio, que está lleno de cicatrices de meteoritos y asteroides como la luna de la Tierra. De hecho, las similitudes entre los dos orbes, incluyendo sus tamaños, han llevado a muchas comparaciones, incluyendo la probabilidad de hielo de agua en ambos.

Los humanos han encontrado débiles signos de posible hielo en la luna, pero han hallado hielo con casi absoluta certeza y comparativamente abundante en Mercurio. Eso ha provocado algunos dolores de cabeza: si los asteroides, cometas y meteoritos golpearon a Mercurio y a la Luna con agua, ¿qué explica la diferencia en el hielo presente? ¿Recibió Mercurio algo de agua de una manera que no funcionaría en la Luna?

"El proceso en nuestro modelo no sería ni de lejos tan productivo en la Luna. Por un lado, no hay suficiente calor para activar significativamente la química", dijo Jones.

En un proyecto separado, el laboratorio de Orlando está diseñando un sistema basado en la misma química para crear agua en la Luna para futuras estaciones de astronautas que se ubicarán allí.

Los protones de los vientos solares son más abundantes en Mercurio que en la Tierra, donde un poderoso campo magnético azuza las partículas del viento solar, incluyendo los protones, de vuelta al espacio. El campo de Mercurio es sólo un 1% más fuerte, y hace girar los protones hacia la superficie.

"Estos son como grandes tornados magnéticos, y causan con el tiempo enormes migraciones de protones a través de la mayor parte de la superficie de Mercurio ", dijo Orlando.

Los protones se implantan en el suelo de todo el planeta a unos 10 nanómetros de profundidad, formando en los minerales los grupos hidroxilo (OH), que se difunden a la superficie, donde el calor hace el resto.

"Reconozco que mucha de la agua en Mercurio fue suministrada por los asteroides que impactaron", dijo Jones. "Pero también está la cuestión de dónde obtuvieron los asteroides esa agua. Procesos como estos podrían haber ayudado a hacerlo”.

"Un cometa o asteroide no necesita llevar agua porque la propia colisión con un planeta o luna también puede hacer agua", dijo Orlando. "Mercurio y la Luna siempre están siendo golpeados por pequeños meteoroides, por lo que esto está sucediendo todo el tiempo". (Fuente: NCYT Amazings)