Aspectos Geomorfológicos de la zona CONAMARA CHAOS en la luna Europa de Júpiter como ambiente propicio para el desarrollo de vida.

Introducción

Con las imágenes enviadas por las sondas espaciales Voyager y Galileo de la superficie de Europa se evidenció por primera vez un acercamiento preliminar a los procesos geológicos que caracterizan a esta gélida luna. [3] Mediante el análisis de las imágenes se comprueba rasgos característicos propios de la superficie, que evidencian una geodinámica de acuerdo al movimiento reciente de las masas de hielo. [7] La transferencia de calor por celdas de convección desde el interior de Europa hacia la gélida superficie, puede ser el mecanismo que explique la geodinámica de fraccionamiento de la corteza superficial [8] Aunado a esto, el tirón gravitacional que ejerce Io y Ganimedes en resonancia orbital con Europa [4], generan fricción en las diferentes capas constitutivas del núcleo, que incrementan su energía cinética liberando calor, y como consecuencia procesos de fractura hacia la superficie. [7] A su vez, con las mediciones de gravimetría efectuadas por la sonda Galileo con respecto al núcleo y corteza externa, se ha logrado determinar que la capa externa gira mucho más rápido que el interior [5] lo cual ha permitido inferir la existencia de un océano global. [4] Con todo esto Europa se convierte en uno de los cuerpos del sistema solar que tiene los criterios cruciales de probabilidad para la búsqueda y detección de vida, esto es: fuentes de calor hidrotermal, agua, procesos de intercambio geoquímicos, y renovación de superficie. Es por tanto, que para este trabajo se selecciona la zona CONAMARA CHAOS ubicada en 8º N y 274º W, usando las imágenes SSI (Solid Stater Imager) de la sonda Galileo durante el sexto paso orbital, con una resolución de 54 metros por pixel, la región seleccionada comprende los 125km X 75 km [9]; lugar teórico de ambiente propicio para que protobiontos tienen una zona de equilibrio que les puede permitir prosperar y evolucionar.  



Geomorfología de CONAMARA CHAOS

La configuración irregular y caótica que caracteriza este terreno, está constituida por polígonos y domos que se subdividen en 1. Formas Micropoligonales 2. Bloques angulares, 3. Picos y 4. Estratificaciones [9]. Es una superficie geológicamente joven 50 millones de años [8], está delimitada al noreste por las fracturas en cresta Asteruis Linea y al noroeste por Agava Linea. [7]. Reconstruyendo la zona se evidencia movimiento de las diferentes subunidades constitutivas, tal y como se aprecia en la figura [9]. La traslación poligonal de las subunidades es más evidente hacia el centro de CONAMARA CHAOS lo cual implica un evidencia de incremento ductil del material y aumento de temperatura de la masa de hielo.

Figura 1. Zona Conamara Chaos 8°N; 274°W, la fotografía está autorizada bajo licencia Creative Commons con atribución no comercial Share-Like 3.0 .Unported License. Original Image data dated on or december 16 de 1997. High resolution mosaic across Conamara Chaos captured by Galileo, Colorized with lower-resolution data. NASA/JPL/UA Color Mosaic by Daniel Machacek.

 La naturaleza y evolución geológica de esta zona apunta a proponer un modelo de formación caracterizado por el ascenso de corriente de agua cálida desde el fondo del teórico océano global, que fractura por diferencia de temperatura la corteza congelada. [8]El abombamiento que se constituye crea domos y megadomos que adquieren configuración característica propia de las masas de hielo constituyentes. [3] El tirón gravitacional provocado por la confluencia en resonancia orbital con Ganimedes e Io, desencadenan fuerzas de marea que actúan sobre la corteza gélida rompiendo sus estructuras, las crestas que delimitan su área también actúan con efecto desencadenante que modelan la configuración geomorfología del terreno. [8] A su vez, los efectos de compresión que tienen las placas de hielo sobre el material con menor densidad, obligan a la acumulación del exceso y con el tiempo a la relajación del sector lo cual le imprime a toda la matriz del terreno un aspecto coalescente. Para este caso, los efectos termales de aumento de temperatura en CONAMARA CHAOS, se convierte en la hipótesis más pertinente para comprender su estructura y evolución, no se halla evidencia en el análisis visual que impliquen movimiento de traslación horizontal debido a la forma independiente como las formas de hielo poligonales tienen autonomía de traslación y rotación. [9] Todavía no se puede explicar exactamente los patrones de migración de los formas de hielo poligonal, las orientaciones de migración pueden asemejar los efectos de la fuerza coriolis, donde el polígono de hielo sufre una aceleración adicional además de las fuerzas inerciales propias del sistema y que se traduce en una desviación lateral de su trayectoria.

Búsqueda y Detección de Vida

Europa, según análisis espectral tiene sobre su superficie composiciones ricas en sulfato de magnesio (MgSO4). Mediante uso de Óptica adaptativa a través del telescopio terrestre Keck y usando el instrumento en espectrografía OSIRIS, en rango de líneas espectrales de absorción 1.473  µm -1.803  µm (Hbb) y 1.956 µm – 2.381 µm (Kbb) se logró identificar que los compuestos de sal identificados en la marca de absorción de los 2.3 µm proceden de la superficie de la corteza, corresponden a la firma espectral de la interacción con los compuestos procedentes de la luna Io, que para este caso corresponden a dióxido de Axufre (SO2) junto con material rico en Cloruro de Magnesio. También una tenue atmósfera de Na (sodio) y K (potasio) indicaría que la composición más común de la superficie seria de sales de NaCl y KCl. También se halló línea espectral de absorción para epsomita (MgSO4-7H2O) que es una forma de mineral de sulfato de magnesio Heptahidratado. [1]

La abundancia de este tipo de sales en las firmas espectrales permite relacionar las características químicas del teórico océano global de Europa con los de la tierra. Esto da lugar a inferir que el escenario que se configura en Europa, reúne criterios cruciales para el desarrollo de un ambiente prebiótico. Por tanto, CONAMARA CHAOS se configura como el ambiente más idóneo para la detección preliminar de firmas espectrales y posteriormente la búsqueda mediante Lander de la existencia de formas de vida.

Las zonas CHAOS permitirían un lugar de intercambio y reciclaje geoquímico que ambientaría la creación de zonas de equilibrio. Con base al ejercicio comparativo de los microorganismos extremotolerántes como los radiófilos, halófilos e hipertermófilos que se desarrollan en la tierra, se puede predecir la probabilidad de existencia de sistemas vivos que puedan habitar el océano global de Europa, teniendo en cuenta aspectos parecidos a los microorganismos anteriormente mencionados; en relación a la estabilidad de sus aspectos biólogicos. El ambiente extremo de Europa estaría descrito de manera preliminar con la influencia de la radiación emitida por Jupiter que esta alrededor 3.500 Gy por centímetro cuadrado [1]; alto contenido de saturación de sales disueltas en superficie, las altas presiones y temperaturas del océano global tendrían influencia sobre las adaptaciones biológicas de las formas de vida que se estuviesen desarrollando. Para el primer caso, en la tierra la bacteria deinococcus Radiodurans soporta 15.000 Gy su adaptación está en que tiene de 8 a 10 copias de su ADN en su fase de replicación, debido a las múltiples copias de su genoma, redunda en también en copias cromosomales que producen el incremento de genes que codifican proteínas de reparación. [11] Para el segundo escenario, generalmente las altas concentraciones de NaCl son un inhibidor de crecimiento microbiano, pero para ambientes de alta saturación de sales algunos microorganismos han desarrollado mecanismos haloadaptativos en su membrana celular y en su citoplasma. Y para el último caso, altas temperaturas (termófilos) y bajas temperaturas (Psicrotrofos) tenemos respectivamente a Pirobulus fumari (113ºC), y Basillus Subtillis (menor a 15ºC). [10]

Con todo esto, la creación de elementos bioquímicos para sustentar el desarrollo de vida tiene dos vías una externa donde la radiación emitida por Jupiter y rayos gamma cósmicos rompen las cadenas de H2O, creando elementos altamente oxidantes como O2 (oxigeno molecular) y H2O2 (Peroxido de hidrogeno) [1], del mismo modo impactos de asteroides en el pasado geológico de Europa agregaron compuestos orgánicos. Para el factor interno, las teóricas fuentes de calor hidrotermal aportan a los ambientes propicios del océano global nutrientes para reacciones metabólicas de los potenciales protobiontos en evolución.

Con todo lo anterior la vida en Europa agrupa criterios básicos comunes para su constitución y desarrollo, un disolvente universal: el agua, proliferación de biomoléculas complejas y una fuente de continuo intercambio termodinámico con el entorno, lo cual les permite a las formas de vida diversificar su material genético, y de este modo establecer mecanismos de adaptación, que les permita permanecer en el tiempo y evolucionar.

Las zonas de Caos ofrecen un ambiente teórico permisivo a la constitución de ambientes propicios para el desarrollo de vida, dado por las potenciales fuentes de energía endotermal, agua como disolvente esencial, proliferación de moléculas complejas sobre superficie y procesos de renovación de actividad geoquímica. Una zona idónea para que un futuro lander pueda acceder de manera eficaz a la toma de muestras del océano global de Europa, es CONAMARA CHAOS, ya que los procesos de fractura en las masas de hielo de su superficie permiten inferir un menor espesor del hielo, lo cual permitirá realizar una perforación cómoda. Los reservorios que se constituyen bajo los domos y megadomos de las zonas de caos son un escenario ideal para la proliferación de formas de vida con adaptaciones evolutivas a las altas concentraciones de salinidad, dosis de radiación, temperatura y de presión oceánica. Las perspectivas de investigación apuntan a evaluar el nivel de profundidad que tiene la capa gélida donde la radiación de Júpiter y rayos cósmicos no tendrían influencia en la proliferación de formas de vida en Europa.

Referencias

[1]Brown, M.E. y Hand, K.P. Salts and Radiation Products on the Surface of Europa. The Astronomical Journal .. Vol 145. 2013. 7 pp.

[2] Collins, G. y Nimmo, F. Chaotic Terrain on Europa. Geophysical Research Letters. Vol. 105. 2006. pag. 1706-1716.

[3]Figueredo, P.H. y Greely, R. Resurfacing History of Europa from pole –to-pole Geological mapping. Icarus . Vol. 167 . 2004. Pag. 287 – 312.

[4]Kattenhorn, S.A. Nonsynchronous rotation evidence and fracture history in the Bright Plain region, Europa. Icarus. Vol. 157. 2002. Pags. 490 – 506.

[5]Khurana, K.K. et. al. Searching for Liquid water in Europa by using surface Observatories. Astrobiology. 2002. Vol.2 num. 1.

[6]Mevel, L. Mercier, E. Large-scale doming on Europa: A model of formation of Thera Macula. Planetary and Space Science, El sevier. 2007 pp.915-927.

[7]Pappalaardo, R.T. Barr, A.C. The origin of domes on Europa: The role of thermally induced compositional diapirism.. Geophysical Research Letters. Vol 31. 2004. L01701.

[8]Prockter, L.M. Creation and Destruction of lithosphere on Europa: from bands to folds. Lunar and planetary science. 32nd Annual Lunar and Planetary Science Conference. 200. Pp. 12-16.

[9]Spaun, N.A. et al . Conamara Chaos Region, Europa: Reconstruction of Mobile Polygonal ice blocks. Geophysical Research Letters. Vol. 25 No. 23. 1998. pag. 4277 -4280.

[10]Satyanarayana T, Chandralata Raghukumar, S. Shivaj. 2005. Extremophilic microbes: Diversity and Perspectives. CURRENT SCIENCE. Vol.89, NO. 1: 78-90.

[11]Mandigan M.T, Marrs B.L. 1997. Extremophiles. Scientific American.: 82-87.