Dos formas recién descubiertas de agua salada congelada podrían ayudar a los científicos a resolver un misterio relacionado con… Sistema solar Lunas cubiertas de hielo.

Cuando se somete a presiones más altas y temperaturas más bajas de lo que sería de otro modo encontrado en la naturaleza En la Tierra, los átomos en el cloruro de sodio hidratado, más comúnmente conocido como hielo de agua salada, se han organizado en estructuras previamente no reconocidas que contienen una proporción mucho mayor de moléculas de agua que de sal.

Esto puede explicar la extraña firma química del material en la superficie de la luna Europa de Júpiter, que parece más acuosa de lo que esperaban los científicos.

“Es raro hoy en día tener descubrimientos fundamentales en la ciencia”, El científico de la Tierra y el espacio Baptiste Journeau dice de la Universidad de Washington.

“La sal y el agua son bien conocidos en las condiciones de la Tierra. Pero entonces, estamos completamente a oscuras. Y ahora tenemos estos cuerpos planetarios que probablemente contienen compuestos que nos son muy familiares, pero en condiciones muy extrañas. Tenemos que traer respaldar toda la ciencia mineral básica que la gente hizo en el siglo IX, pero a alta presión y baja temperatura. Es un momento emocionante”.

La sal y el agua, también conocidos como cloruro de sodio y peróxido de hidrógeno, son abundantes en nuestro mundo natal. Cuando se combinan, las moléculas de sal se disuelven a través de las moléculas de agua para formar una solución. La presencia de sal reduce el punto de congelación de una solución en comparación con el agua sin sal, pero a medida que la temperatura continúa descendiendo en las condiciones climáticas típicas de la Tierra, eventualmente se congelará.

Cuando haces esto, las moléculas se organizan en una estructura reticular rígida conocida como hidrato. En la Tierra (fuera del laboratorio), esta estructura tiene una sola composición: una molécula de sal por cada dos moléculas de agua.

En lunas como Europa y Ganímedes, que orbitan alrededor de Júpiter, y la luna Encelado de Saturno, los científicos también han encontrado evidencia de sal y agua, solo que las condiciones encontradas son algo diferentes a las de la Tierra.

Las superficies de estos mundos distantes en el casi vacío del espacio, lejos del Sol, están expuestas a un frío extremo. Debajo de sus capas heladas hay océanos que en algunos casos pueden ser más de 100 veces más grueso que Las aguas más profundas de la Tierralo que lleva a algunas presiones y temperaturas muy extremas.

Journaux y sus colegas se propusieron investigar el efecto de la sal en la producción de hielo. Exprimieron un pequeño bloque de agua salada en una bobina. Celda de yunque de diamante En condiciones de frío extremo, genera presiones de hasta 25 000 veces la presión atmosférica de la Tierra mientras baja la temperatura a -123 °C (-190 °F).

No se esperaban lo que pasó después.

“Estábamos tratando de medir cómo la adición de sal cambia la cantidad de nieve que podemos obtener, porque la sal actúa como anticongelante”, dice ella. Diarios explica. “Sorprendentemente, cuando hicimos la presión, lo que vimos fue que estos cristales que no esperábamos comenzaron a crecer. Fue un descubrimiento muy fortuito”.

Bajo las condiciones de su experimento, los investigadores vieron el surgimiento de dos nuevos arreglos de moléculas de sal y agua. Uno mostraba dos moléculas de sal por cada 17 moléculas de agua. El otro contiene 13 moléculas de agua por una molécula de sal. Ambos son muy diferentes a una sola sal, y son agua que se ve naturalmente en la Tierra, y son consistentes con las firmas químicas del agua observadas en las lunas de hielo.

“Tiene la estructura que los científicos planetarios han estado esperando”, Diarios agrega.

El factor clave, dicen los investigadores, es la presión, que aplasta las moléculas y las obliga a encontrar nuevas formas de coexistir. Pero incluso cuando se liberó la presión, uno de los hidratos recientemente identificados, que contiene 17 moléculas de agua, se mantuvo estable a temperaturas de -50 grados centígrados. Esto indica que también se pueden encontrar aquí en la Tierra, posiblemente bajo el hielo de la Antártida.

Se necesita investigación futura para determinar si este descubrimiento puede resolver el misterio de la luna helada.

“[The hydrate’s] Los espectros infrarrojos quedan por determinarse en estudios futuros”, escriben los investigadores“Pero su estructura altamente higroscópica podría resolver el antiguo misterio de la fase de hidrato indeterminada en la superficie de Europa y Ganímedes”.

Investigación publicada en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.