Una nueva química para los satélites helados de Júpiter.

Cuando consideramos las heladas lunas de Júpiter, con temperaturas inferiores a los 100 K (unos 170 ºC bajo cero), tendemos a creer que a esas temperaturas las reacciones químicas posibles sólo pueden estar provocadas por la energía aportada por la radiación incidente. En Europa, por ejemplo, la energía provendría de las partículas de los cinturones de radiación de Júpiter. Como la mayor parte de estas partículas sólo pueden penetrar un par de centímetros como mucho en la superficie, los modelos de la química de Europa se detienen ahí. Una investigación cuyos resultados se publican en Geophysical Research Letters, llevada a cabo por Mark Loeffler y Reggie Hudson del Centro de Vuelo Espacial Goddard (NASA), pone de manifiesto que es posible una reacción entre el agua y el óxido de azufre a temperaturas de entre 86 y 130 K, correspondientes a la superficie de Europa, con ambas especies en fase sólida, con un rendimiento y una velocidad sorprendentes. Este resultado hace necesario repensar la química y la geología de Europa y quizás las de Ganímedes y Calisto.

El azufre, cuya presencia ha sido detectada en Europa, proviene de los volcanes de otra luna de Júpiter, Ío, que, tras ionizarse termina siendo transportado a Europa y acumulado en el hielo. Más azufre podría provenir del océano que se cree que está bajo la superficie, pero esto es más especulativo.

Para simular las condiciones en Europa, los investigadores inyectaron vapor de agua y dióxido de azufre en una cámara de alto vacío en la que se mantenían espejos a unas temperaturas entre 50 y 100 K. Los gases en esas condiciones pasan inmediatamente a estado sólido. El avance de las reacciones, en las que se producían oxoaniones de azufre, se midió usando espectroscopía infrarroja. La reacción más característica es

H₂O + SO₂ → HSO₃^- + H⁺

A pesar del frío extremo y del estado sólido la velocidad de reacción medida fue más que notable: a 100 K la reacción empleaba entre medio y un día para completarse, lo que en términos geológicos es muy rápido. Decimos para completarse y no para encontrar el equilibrio, porque la disminución de la temperatura no suponía la desaparición de los productos, por lo que es, a efectos prácticos, irreversible. Los rendimientos eran cercanos a una conversión del 30% de los reactivos.

Esta reacción sería una mera anécdota de laboratorio si su cinética se viese influenciada por el dióxido de carbono helado (CO2), presente en Europa y otros satélites jovianos. Los investigadores comprobaron que la reacción no se ve influenciada por su presencia, por lo que puede ser significativa a la hora de estudiar la química de Europa, Ganímedes, Calisto y cualquier otro mundo helado donde convivan el agua y el dióxido de azufre.

Lo más interesante de estas reacciones son sus productos. Son, por una parte, lo suficientemente estables como para no descomponerse inmediatamente y, por otro lado, pueden dar lugar a reacciones muy interesantes, especialmente el ion sulfito. Queda sólo la confirmación de que estas especies se encuentran efectivamente en Europa, lo que abriría todo un mundo de nuevas posibilidades.

Referencias:

Loeffler, M., & Hudson, R. (2010). Thermally-induced chemistry and the Jovian icy satellites: A laboratory study of the formation of sulfur oxyanions Geophysical Research Letters, 37 (19) DOI: 10.1029/2010GL044553

La imagen "Jupiter from Europa" es cortesía de David Robinson.