El Sistema Solar podría ser un lugar más desfavorable de lo que pensábamos, incluso en los extremos glacialmente fríos del Cinturón de Kuiper. Allí, el planeta enano Plutón podría albergar océanos líquidos bajo una capa de hielo de nitrógeno.
Se pensó que la temperatura requerida para mantener un océano líquido en Plutón era demasiado alta para que el hielo grueso permaneciera sin fundir, pero astrónomos japoneses encontraron una nueva posibilidad: una capa de gas debajo del hielo y encima del líquido, aislando a los dos de mutuamente, y permitiéndoles convivir.
Esto podría ayudar a resolver la anomalía de gravedad detectada por la sonda New Horizons en la forma de Sputnik Planitia, con su ubicación ecuatorial y su topografía baja, sugiriendo un océano líquido debajo.
Un océano líquido debajo de Sputnik Planitia también podría explicar las características tectónicas del planeta. Y, sin embargo, según la edad y la ubicación de Plutón, los científicos esperaban que todo el líquido debiera haberse congelado.
«Para mantener un océano, Plutón necesita retener el calor en el interior. Por otro lado, para mantener grandes variaciones en su grosor, la capa de hielo de Plutón debe estar fría», escribieron los investigadores en su artículo.
«Aquí mostramos … que la presencia de una capa delgada de hidratos de clatrato (hidratos de gas) en la base de la capa de hielo puede explicar tanto la supervivencia a largo plazo del océano como el mantenimiento de los contrastes de grosor de la cubierta».
El equipo formuló la hipótesis de que una capa de hidrato de gas, una forma de agua sólida y parecida al hielo con gas atrapado en una celosía hecha de sus moléculas, también llamada clatrato, fue la responsable. Pero obviamente no podemos limitarnos a Pluto para verificar las cosas, por lo que se basaron en simulaciones por computadora.
Comenzando hace 4.600 millones de años, la era del Sistema Solar, los investigadores simularon la evolución de Plutón, con y sin una capa de hidrato de gas entre la capa de hielo que cubre el Planitia y el océano debajo.
Modelaron la evolución térmica del planeta enano y calcularon el tiempo que tardarían los océanos subsuperficiales en congelarse y formar una capa de hielo uniformemente espesa.
Vieron que, sin la capa de hidrato de gas, el océano, como se esperaba, se habría congelado completamente hace unos 800 millones de años, cuando los primeros animales de la Tierra comenzaban a emerger.
Pero ese no fue el caso en la simulación que incluyó un hidrato de gas. Mostró que, cuando estaba aislado por una capa de gas, el océano apenas se congelaba. Cuando una capa de hielo uniformemente gruesa solo tomó unos 100 millones de años para congelarse sin una capa de hidrato de gas, la adición de esa capa aumentó ese tiempo a más de mil millones de años.
A pesar de que el hielo que cubre el Sputnik Planitia es principalmente hielo nitrogenado, el candidato más probable para ese clatrato de gas sería el metano del núcleo rocoso de Plutón, lo que hace de esa capa aislante una gran reserva de lo que conocemos en la Tierra como «hielo inflamable».
«Los hidratos de Clathrate actúan como un aislante térmico, evitando que el océano se congele por completo al tiempo que mantiene la capa de hielo fría e inmóvil», escribieron los investigadores.
«El gas huésped de clatrato más probable es el metano, derivado de cuerpos precursores y/o craqueo de materiales orgánicos en el núcleo rocoso caliente. Las moléculas de nitrógeno inicialmente contenidas y/o producidas posteriormente en el núcleo probablemente no quedarán atrapadas como hidratos de clatrato, en lugar de suministrar la superficie y atmósfera ricas en nitrógeno «.
La simulación no solo respalda las observaciones hechas por New Horizons y la posibilidad de un océano líquido en Plutón. También demuestra una forma en que los océanos líquidos pueden existir incluso en los planetas y planemos más fríos. El Universo podría ser un lugar mucho más desfavorable de lo que creíamos posible.
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