Qualquer vida alienígena em potencial nas águas de vastos mundos oceânicos pode receber nutrientes vitais dos núcleos derretidos de seus planetas através de espessas camadas de gelo exótico de alta pressão que podem transportar sais, descobriu uma nova pesquisa.
A água é uma das moléculas mais comuns no universo, e mundos cobertos por oceanos globais com centenas de quilômetros de profundidade podem superar em muito os planetas “mais secos” como Terra. Exemplos de tais mundos aquáticos incluem vários dos planetas na TRAPPIST-1 sistema, bem como GJ 1214b, Kepler-62e e Kepler-62f.
As condições no fundo desses oceanos são tão extremas que a água é compactada o suficiente para formar um gelo de alta pressão conhecido como gelo VII. As moléculas de gelo VII estão dispostas em uma estrutura cristalina cúbica, e existe a pressões superiores a 3 gigapascals (aproximadamente 29.000 atmosferas) e temperaturas de até 662 graus Fahrenheit (350 graus Celsius).
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No entanto, os cientistas não tinham certeza se os sais e outros nutrientes poderiam se mover do núcleo rochoso de um planeta, através do manto de gelo VII e para o oceano líquido – e voltar novamente. O gelo normal expele sal quando congela, mas a nova modelagem mostra que o gelo VII pode reter cristais de sal. Em particular, a pesquisa mostrou que o gelo VII pode conter até 2,5% em peso (porcentagem em peso) de cloreto de sódio, mais conhecido como sal de mesa. A presença de sal diminui o ponto de fusão do gelo, amolecendo-o e, assim, ajudando as correntes de convecção térmica a fazer com que o gelo salgado suba.
“O transporte de sal não seria apenas de baixo para cima, mas também de cima para baixo”, disse Jean-Alexis Hernandez, cientista da Instalação Europeia de Radiação Síncrotron na França, que liderou o novo trabalho. “O gelo quente no fundo do manto torna-se gravitacionalmente instável porque, sendo mais quente, é menos denso que o gelo circundante, o que o faz subir. Um fluxo global se desenvolve e é mantido pela diferença de temperatura entre o topo e o fundo do manto. manto”, disse Hernandez ao Space.com.
Este fluxo recicla os nutrientes e sais necessários para a bioquímica. Embora sua presença não garanta que exista vida nos oceanos desses mundos aquáticos, aumenta as chances de que esses mundos possam ser habitáveis.
“As descobertas aumentam o número de candidatos planetários para habitabilidade, incluindo super-Terras com mantos de gelo de alta pressão”, disse Baptiste Journaux, instrutor do Departamento de Ciências da Terra e do Espaço da Universidade de Washington em Seattle, ao Space.com. Journaux não esteve envolvido na pesquisa, mas escreveu um comentário sobre a nova pesquisa para a revista Nature Communications.
Os resultados também podem trazer novos insights muito mais perto de casa. Os análogos mais próximos dos mundos oceânicos em nossa sistema solar são algumas das luas congeladas de Júpiter e Saturno. Embora muitas das luas sejam pequenas demais para abrigar gelo de alta pressão, a maior delas – a de Júpiter Calisto e Ganimedes, e de Saturno Titã – são suficientemente grandes para criar um manto de gelo VI, que se forma a 1 GPa (aproximadamente 10.000 atmosferas).
Embora o gelo VI seja insolúvel, os pesquisadores já detectaram minerais de sal hidratados que mancharam as superfícies de algumas dessas luas, presumivelmente devido à ressurgência dos oceanos abaixo de suas superfícies geladas. Os cientistas acreditam que esta descoberta indica que algum transporte de sal deve estar ocorrendo. No sistema de Júpiter, algumas dessas luas também têm um campo magnético induzido originado de interações entre seus oceanos subsuperficiais salgados eletricamente condutores e o imenso campo magnético do planeta.
“Os sais ainda desempenham um papel importante nesses objetos, pois modificam os limites das fases [i.e., the transition regions between rock, ice and liquid] e as propriedades da água, que influenciam fortemente a dinâmica da concha de gelo e dos oceanos nessas luas geladas”, disse Hernandez.
Calisto, Ganimedes e Titã são, portanto, atualmente os melhores lugares para testar nossos modelos geofísicos que descrevem a permeabilidade de gelos de alta pressão, disse Journaux ao Space.com. Em particular, os cientistas terão em breve uma grande quantidade de novos dados da Agência Espacial Europeia Júpiter Icy Moons Explorer (SUCO) missão, que será lançada em 2023. JUICE será apoiado pela NASA Europa Clipper missão, que vai lançamento em 2024 e visite Ganimedes e Calisto, bem como Europa, e pela missão de helicóptero Dragonfly da NASA a Titã, que será lançada em 2027.
“Os dados que obteremos nas luas geladas ajudarão muito nossa compreensão do papel dos mantos de gelo de alta pressão no controle da composição e habitabilidade dos oceanos extraterrestres”, disse Journaux.
Os mesmos estudos, no entanto, não podem ser feitos atualmente para exoplanetas distantes. Portanto, por enquanto, determinar se os mundos oceânicos podem ser habitáveis permanecerá principalmente uma questão de modelagem e não de observação.
A pesquisa foi publicada em 21 de junho na revista revista Nature Communications (abre em nova aba).
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