La química oculta de Europa

Una nueva mirada a cómo los químicos en la luna Europa de Júpiter pueden reaccionar juntos podría proporcionar una nueva visión de cómo las reacciones químicas podrían estar ocurriendo en la congelada corteza de la luna, a pesar de las gélidas temperaturas. Los investigadores han descubierto que el agua y el dióxido de azufre reaccionan muy rápidamente, incluso a temperaturas de cientos de grados bajo cero. Debido a que la reacción se produce sin la ayuda de radiación, podría tener lugar a lo largo de la gruesa capa de hielo de Europa. Si está ocurriendo, renovaría el pensamiento actual sobre la química y geología de esta luna y tal vez otras.

Europa tiene temperaturas de alrededor de -187 a -143 °C, y en esas condiciones de frío extremo, la mayoría de las reacciones químicas requieren una inyección de energía por parte de radiación o luz. En Europa, la energía proviene de las partículas de los cinturones de radiación de Júpiter. Dado que la mayoría de esas partículas penetran sólo fracciones de una pulgada en la superficie, los modelos de la química de Europa normalmente se detienen allí.

"Cuando la gente habla acerca de la química en Europa, suelen hablar de las reacciones que son impulsadas por la radiación", dice el científico Reggie Hudson, del Laboratorio de Astroquímica de Goddard. "Por debajo de la superficie de Europa, es frío y sólido, y normalmente no se espera que las cosas sucedan muy rápido en esas condiciones".

"Pero con la química que describimos" dijo Mark Loeffler, que es el pricipal autor del trabajo que es publicado en Geophysical Research Letters, "podrías tener hielo de 10 o 100 metros de espesor, y si se ha mezclado con dióxido de azufre, tendrás una reacción".

La espectroscopia muestra que hay azufre en el hielo de Europa. Los astrónomos creen que este azufre se origina en los volcanes de la luna Ío de Júpiter, y que a continuación se ioniza y se transporta a Europa, donde se incrusta en el hielo. Pero, inicialmente, los astrónomos no pensaban que pudiera ocurrir una reacción entre hielo de agua y azufre.

Loeffler y Hudson rociaron vapor de agua y gas de dióxido de azufre en espejos en una cámara de alto vacío. Debido a que los espejos se mantuvieron en alrededor de -223 a -173 °C, los gases se condensaron inmediatamente en forma de hielo. A medida que la reacción procedía, los investigadores utilizaron espectroscopía infrarroja para ver la disminución de las concentraciones de agua y dióxido de azufre y el aumento de las concentraciones de iones positivos y negativos que se generaron.

A pesar de las temperaturas extremadamente bajas, las moléculas reaccionaron rápidamente en su forma de hielo. "A los -143 grados Celsius, lo que representa el extremo caliente de la temperatura prevista en Europa, esta reacción es esencialmente instantánea", dijo Loeffler. "A los -173 grados Kelvin, puedes saturar la reacción después de medio día a un día. Si eso no le suena rápido, recuerde que en escalas de tiempo geológico de miles de millones de años, un día es como un abrir y cerrar de ojos".

Para probar la reacción, los investigadores agregaron dióxido de carbono congelado, también conocido como hielo seco, que se encuentra comúnmente en los cuerpos de hielo como Europa. "Si el dióxido de carbono congelado hubiese bloqueado la reacción, no estaríamos tan interesados", dijo Hudson, "porque entonces la reacción probablemente no sería relevante para la química de Europa. Sería un laboratorio de curiosidad". Pero la reacción continuó, lo que significa que podrían ser importantes tanto en Europa como en Ganímedes y Calisto, otras dos de las lunas de Júpiter, y otros lugares donde el agua y el dióxido de azufre están presentes.

La reacción convirtió un cuarto a casi un tercio del dióxido de azufre en productos diferentes. "Este es un rendimiento sorprendentemente alto para esta reacción química", dijo Loeffler. "Hubiésemos sido felices con cinco por ciento".

Es más, los iones positivos y negativos producidos reaccionarán con otras moléculas. Esto podría llevar a cierta química intrigante, sobre todo porque el bisulfito, un tipo de ión de azufre, y algunos otros productos de esta reacción son lo suficientemente estables para durar un cierto tiempo.

Este nuevo hallazgo sin duda requerirá nuevas observaciones de Europa para ver si pueden ser encontradas las pruebas de algún producto de una reacción.

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