Los géiseres de agua fría impulsados por burbujas de CO2 podrían respaldar la búsqueda de vida en lunas heladas.

Aquí en la Tierra, los géiseres de agua fría podrían compartir más similitudes de las que crees con las erupciones que ocurren en los mundos oceánicos situados en los confines del sistema solar. La búsqueda de vida más allá de nuestro planeta ha llevado a los científicos a fijar su mirada en lunas heladas que, según se cree, albergan océanos bajo su superficie. En estos lugares, las columnas de material rico en dióxido de carbono que salen despedidas al espacio podrían ser señales fundamentales de habitabilidad.

Un nuevo estudio publicado en la revista Astrobiology ha traído esta búsqueda mucho más cerca de casa, centrándose específicamente en los géiseres de agua fría de Utah. Este tipo de géiseres, también conocidos como "géiseres de refresco" por su forma única de entrar en erupción, podrían ayudar a los investigadores a comprender mejor la composición de las plumas de vapor en mundos oceánicos como Encelado y Europa. Si alguna vez te has preguntado cómo podemos saber qué ocurre bajo kilómetros de hielo en otro planeta sin aterrizar allí, la respuesta podría estar en el desierto estadounidense.

Los mundos oceánicos y el misterio de las lunas heladas

Los mundos oceánicos se encuentran entre los objetivos más prometedores en la incansable búsqueda de vida extraterrestre. Al igual que ocurre en la Tierra, estos lugares contienen vastas reservas de agua líquida que podrían cumplir las condiciones necesarias para el desarrollo biológico. Sin embargo, las lunas que más interesan a la comunidad científica —Encelado (una luna de Saturno) y Europa (una luna de Júpiter)— están completamente rodeadas por una espesa capa de hielo. Esta coraza helada sella sus océanos subsuperficiales, ocultándolos de nuestra vista directa, pero no de nuestra curiosidad.

A pesar de este aislamiento, las plumas de hielo de agua y vapor encuentran la manera de escapar al espacio, según detalla un estudio publicado en Geophysical Research Letters. Estas eyecciones actúan como mensajeros naturales, transportando muestras del interior del océano hacia el exterior, donde nuestras sondas espaciales pueden analizarlas. Imagina que estas lunas te están enviando "muestras gratuitas" de su contenido interno sin necesidad de que tengas que perforar kilómetros de hielo sólido. Por ello, entender cómo se comportan estos géiseres en la Tierra es vital para interpretar correctamente lo que vemos en el espacio.

Encelado: El gigante de las columnas de vapor

Para muchos científicos, la mejor oportunidad de encontrar habitabilidad podría estar bajo la corteza de Encelado. Se han observado columnas de vapor que brotan de fisuras denominadas "rayas de tigre", situadas a lo largo de la región del polo sur de la luna. Durante su misión, la sonda Cassini de la NASA pasó a través de estas plumas y detectó algo fascinante: moléculas orgánicas y portadoras de nitrógeno, tales como acetileno, amoníaco, dióxido de carbono y metano.

La presencia de estos compuestos sugiere que el océano de Encelado no es solo agua salada, sino un entorno químicamente complejo donde podrían ocurrir reacciones interesantes. Si logramos comprender cómo estas sustancias viajan desde el fondo del océano hasta ser expulsadas al vacío, estaremos un paso más cerca de saber si algo está viviendo allí abajo. Los géiseres de Utah ofrecen un modelo a escala y accesible para estudiar estos procesos de transporte químico sin salir de la atmósfera terrestre.

Europa: El próximo gran objetivo de la exploración

Europa es otra luna que, según se cree, posee plumas ricas en agua, aunque su presencia aún no ha sido confirmada con la misma rotundidad que en Encelado. Sin embargo, los indicios son tan fuertes que se han diseñado misiones específicas para investigar este fenómeno. Antes de que estas futuras misiones lleguen a su destino para buscar pruebas, los científicos pueden extraer valiosas lecciones investigando los géiseres de agua fría que tenéis mucho más cerca, en nuestro propio planeta.

Morgan Cable, autora del estudio y científica principal en el Instituto de Ciencias Planetarias, ha señalado que la mecánica que impulsa los géiseres de agua fría en Utah podría ser la misma que ocurre en el polo sur de Encelado y en Europa. Recientemente, se han identificado depósitos ricos en dióxido de carbono en la superficie de Europa, lo que refuerza la idea de que los procesos que observamos en los "géiseres de refresco" terrestres tienen un paralelismo directo con lo que sucede en el sistema solar exterior.

¿Qué son exactamente los "géiseres de refresco" de Utah?

Para entender por qué estos géiseres son tan especiales, primero debes diferenciar entre los distintos tipos de actividad geotérmica. Los géiseres de agua fría no son iguales a las icónicas características hidrotérmicas de Yellowstone. En Yellowstone, las columnas de agua sobrecalentada erupcionan debido a la acumulación de presión generada por el vapor de agua caliente. Es un proceso impulsado por el calor interno de la Tierra, similar a una olla a presión que libera vapor.

En cambio, los géiseres de Utah funcionan de una manera totalmente distinta. En lugar de calor, utilizan el dióxido de carbono como motor. El agua es forzada a salir a la superficie por la expansión de burbujas de CO2, un proceso muy similar a lo que ocurre cuando agitas una botella de refresco y la abres de repente. Según el Servicio Geológico de Utah, esta característica los convierte en laboratorios naturales perfectos para simular entornos donde el CO2 es el principal gas impulsor, como parece ser el caso en las lunas heladas de Júpiter y Saturno.

El fenómeno de Crystal Geyser y Champagne Geyser

El equipo de investigación centró sus esfuerzos en dos ubicaciones específicas de Utah: Crystal Geyser y Champagne Geyser. Estos lugares son únicos porque permiten observar de primera mano cómo el gas disuelto en el agua profunda se libera a medida que la presión disminuye durante el ascenso. Al recolectar el material expulsado (el efluente) de estos dos géiseres y compararlo con las aguas que aún no han erupcionado, los científicos han podido identificar varios factores críticos.

Entre estos factores se encuentran el volumen de descarga, la energía de la erupción y la proximidad al depósito anfitrión subsuperficial. Observar cómo cambian las propiedades químicas del agua desde que sale de su reserva hasta que llega al aire libre es fundamental. Si los científicos saben cómo se altera el agua en Utah, pueden aplicar modelos matemáticos para predecir cómo se alterará el agua de Europa o Encelado al pasar del océano bajo el hielo al vacío absoluto del espacio.

La química detrás de la burbuja

Cuando el dióxido de carbono está bajo mucha presión en las profundidades, permanece disuelto en el agua. Pero en cuanto esa agua empieza a subir por una grieta o conducto, la presión baja y el gas forma burbujas. Estas burbujas se expanden rápidamente, empujando el agua hacia arriba con gran fuerza. Este proceso no solo es mecánico, sino también químico, ya que el cambio de presión afecta al pH del agua y a la solubilidad de los minerales que transporta.

Este es un punto clave para vosotros, los entusiastas de la astronomía, ya que si los instrumentos de una sonda detectan ciertos minerales en una pluma espacial, esos minerales podrían no ser una representación exacta de lo que hay en el océano. Podrían ser el resultado de cambios químicos ocurridos durante la propia erupción. El estudio de los géiseres de Utah está ayudando a los científicos a "descontar" esos cambios para obtener una imagen más clara de la verdadera composición de los océanos extraterrestres.

Lecciones aprendidas de la geología terrestre

Aunque no existe un análogo terrestre perfecto para las plumas de otros mundos debido a las diferencias extremas de temperatura y presión atmosférica, este estudio ha proporcionado restricciones importantes. Según Morgan Cable, las lecciones aprendidas sobre la abundancia y la detectabilidad de los indicadores de habitabilidad son inestimables. Investigar estos sistemas nos permite saber qué buscar y, lo que es más importante, qué esperar cuando analicemos los datos de misiones multimillonarias.

Una de las conclusiones más interesantes es que el material expulsado por los géiseres proviene de una fuente subterránea profunda. Esto sugiere que, en el caso de los mundos oceánicos, los mejores lugares para buscar señales de vida serían las grandes chimeneas o grietas que emanan material directamente desde las profundidades del océano subsuperficial. No todas las plumas son iguales; algunas pueden ser más representativas del océano interno que otras dependiendo de su velocidad y volumen.

El factor del pH y la detectabilidad

Las misiones futuras tendrán que prestar mucha atención a mediciones como el pH (la acidez o alcalinidad) de las plumas. El pH es un factor determinante para la vida tal como la conocemos, ya que influye en la estabilidad de las moléculas orgánicas y en la disponibilidad de energía química. En los géiseres de Utah, los investigadores han observado cómo el pH varía durante el evento eruptivo, lo que les da pistas sobre cómo interpretar las variaciones que podrían detectar en Europa.

Si una pluma en Encelado muestra un cambio repentino en su composición, ¿se debe a un cambio en el océano o es simplemente una fluctuación natural del proceso de erupción? Gracias al trabajo realizado en Utah, los científicos ahora tienen una base de datos de comparación para distinguir entre el "ruido" geológico y las señales biológicas o químicas reales que podrían indicar la presencia de un entorno habitable.

Las misiones del futuro: Europa Clipper y JUICE

La importancia de este estudio se hace evidente cuando miramos el calendario de exploración espacial de la próxima década. Los científicos esperan aprender mucho más sobre estos mundos oceánicos y sus plumas cuando la misión Europa Clipper de la NASA llegue a Europa en 2030. Casi al mismo tiempo, en 2031, la misión Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de la Agencia Espacial Europea alcanzará el sistema joviano para estudiar no solo Europa, sino también Ganímedes y Calisto.

Ambas misiones están equipadas con instrumentos de vanguardia diseñados para medir el gas y los granos de polvo dentro de las plumas de Europa. Sin embargo, los datos que recojan estas naves deben interpretarse con cautela. Es aquí donde el estudio de los géiseres de Utah cobra un valor estratégico, ya que permite a los equipos de misión anticipar cómo el material de la pluma podría verse alterado mientras asciende desde el océano profundo y es lanzado al gélido vacío del espacio.

Equipamiento avanzado para nuevos descubrimientos

Las sondas espaciales no solo tomarán fotografías. Utilizarán espectrómetros de masas para "oler" y "saborear" las partículas que salen despedidas de las lunas. Estos instrumentos pueden identificar la firma química de aminoácidos, ácidos grasos y otros precursores de la vida. Pero, como habéis aprendido del estudio en Utah, la energía de la erupción puede fragmentar algunas de estas moléculas o concentrar ciertos minerales sobre otros.

Saber que el volumen de descarga influye en la pureza de la muestra ayudará a los navegantes de la misión Europa Clipper a decidir a qué altura deben volar sobre las plumas. Volar demasiado alto podría significar recoger solo las partículas más ligeras, mientras que volar bajo podría ofrecer una muestra más rica pero más arriesgada para la integridad de la nave. Los datos de Utah están sirviendo para calibrar estos modelos de dispersión de partículas.

La importancia de mirar bajo nuestros pies para entender el cielo

A menudo pensamos que la exploración espacial requiere mirar exclusivamente hacia arriba, pero la realidad es que la Tierra sigue siendo nuestro mejor laboratorio para entender el cosmos. Los géiseres de agua fría de Utah, que para un turista podrían ser simplemente una curiosidad geológica, son para un astrobiólogo una ventana a los océanos de Júpiter y Saturno. Este enfoque de "analogía terrestre" ha demostrado ser una de las herramientas más potificas de la ciencia moderna.

Al estudiar cómo el CO2 impulsa el agua a través de la corteza terrestre, los investigadores están construyendo el marco teórico necesario para cuando lleguen los primeros datos de alta resolución desde el sistema solar exterior. La búsqueda de vida es un rompecabezas de proporciones cósmicas, y piezas encontradas en el desierto de Utah están ayudando a completar la imagen de mundos que se encuentran a cientos de millones de kilómetros de distancia.

El futuro de la astrobiología en la próxima década

Estamos viviendo una era dorada en la exploración de mundos oceánicos. Lo que hace apenas unas décadas era ciencia ficción, hoy es el foco de misiones espaciales reales y estudios geológicos profundos. La conexión entre los géiseres de refresco terrestres y las plumas de Encelado nos recuerda que las leyes de la física y la química son universales. Si un proceso funciona en Utah, hay una alta probabilidad de que, con los ajustes adecuados, funcione de manera similar en Europa.

A medida que nos acercamos a las fechas de llegada de las sondas Clipper y JUICE, el trabajo de campo en lugares como Utah se intensificará. La meta final es clara: entender si esos océanos ocultos bajo el hielo son simplemente masas de agua estériles o si, por el contrario, albergan los ingredientes necesarios para que la vida haya echado raíces. Cada muestra de agua recogida en los géiseres terrestres nos acerca un poco más a responder la pregunta más profunda de la humanidad: ¿estamos solos en el universo?

Fuentes

https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2023.0034

https://www.psi.edu/blog/what-cold-water-geysers-on-earth-reveal-about-the-habitability-of-ocean-worlds/

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015GL065116

https://geology.utah.gov/map-pub/survey-notes/glad-you-asked/ice-cold-geysers/

https://science.nasa.gov/mission/cassini/science/enceladus/