Oceanografía planetaria
Estudio de océanos extraterrestres

La oceanografía planetaria , también llamada astrooceanografía o exooceanografía , [1] es el estudio de los océanos en planetas y lunas distintos de la Tierra . A diferencia de otras ciencias planetarias como la astrobiología , la astroquímica y la geología planetaria , solo comenzó después del descubrimiento de océanos subterráneos en la luna Titán de Saturno [2] y la luna Europa de Júpiter . [3] Este campo sigue siendo especulativo hasta que más misiones lleguen a los océanos debajo de la capa de roca o hielo de las lunas. Hay muchas teorías sobre los océanos o incluso los mundos oceánicos de los cuerpos celestes en el Sistema Solar , desde océanos hechos de carbono líquido con diamantes flotantes en Neptuno hasta un gigantesco océano de hidrógeno líquido que puede existir debajo de la superficie de Júpiter. [4]

Al principio de sus historias geológicas, se teoriza que Marte y Venus tuvieron grandes océanos de agua. La hipótesis del océano de Marte sugiere que casi un tercio de la superficie de Marte estuvo alguna vez cubierta por agua, y un efecto invernadero descontrolado puede haber evaporado el océano global de Venus. Los compuestos como las sales y el amoníaco , cuando se disuelven en agua, reducirán el punto de congelación del agua, de modo que el agua podría existir en grandes cantidades en entornos extraterrestres como salmuera o hielo convectivo . Se especula que existen océanos no confirmados debajo de las superficies de muchos planetas enanos y satélites naturales; en particular, se estima que el océano de la luna Europa tiene más del doble del volumen de agua de la Tierra. También se cree que los planetas gigantes del Sistema Solar tienen capas atmosféricas líquidas de composiciones aún por confirmar. También pueden existir océanos en exoplanetas y exolunas , incluidos océanos superficiales de agua líquida dentro de una zona habitable circunestelar . Los planetas oceánicos son un tipo hipotético de planeta con una superficie completamente cubierta de líquido. [5] [6]

Los océanos extraterrestres pueden estar compuestos de agua u otros elementos y compuestos . Los únicos cuerpos grandes y estables confirmados de líquidos superficiales extraterrestres son los lagos de Titán , que están hechos de hidrocarburos en lugar de agua. Sin embargo, hay evidencia sólida de la existencia de océanos de agua subterránea en otras partes del Sistema Solar. Los candidatos mejor establecidos para océanos de agua subterránea en el Sistema Solar son las lunas de Júpiter Europa , Ganimedes y Calisto , y las lunas de Saturno Encélado y Titán . [7]

Aunque la Tierra es el único planeta conocido con grandes cuerpos estables de agua líquida en su superficie, y el único planeta de este tipo en el Sistema Solar, se cree que otros cuerpos celestes tienen grandes océanos. [8] En junio de 2020, los científicos de la NASA informaron que es probable que los exoplanetas con océanos sean comunes en la galaxia de la Vía Láctea , basándose en estudios de modelos matemáticos . [9] [10]

La estructura interna de los gigantes gaseosos sigue siendo poco conocida. Los científicos sospechan que, bajo una presión extrema, el hidrógeno actuaría como un fluido supercrítico , de ahí la probabilidad de que existan océanos de hidrógeno líquido en las profundidades del interior de gigantes gaseosos como Júpiter . [11] [12] Se ha planteado la hipótesis de que existen océanos de carbono líquido en gigantes de hielo , en particular Neptuno y Urano . [13] [14] Los océanos de magma existen durante los períodos de acreción en cualquier planeta y algunos satélites naturales cuando el planeta o el satélite natural está total o parcialmente fundido. [15]

Océanos extraterrestres

La concepción artística del océano subterráneo de Encélado se confirmó el 3 de abril de 2014 [16] [17]
Diagrama del interior de Europa que muestra su océano subterráneo global

Planetas

Se cree que los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno carecen de superficies y en su lugar tienen un estrato de hidrógeno líquido ; sin embargo, su geología planetaria no se entiende bien. Se ha planteado la hipótesis de que los gigantes de hielo Urano y Neptuno tengan agua caliente, altamente comprimida y supercrítica bajo sus espesas atmósferas. Aunque su composición aún no se entiende completamente, un estudio de 2006 de Wiktorowicz e Ingersall descartó la posibilidad de que exista un "océano" de agua en Neptuno, [18] aunque son posibles océanos de carbono líquido metálico.

La hipótesis del océano marciano sugiere que casi un tercio de la superficie de Marte estuvo cubierta de agua, aunque el agua de Marte ya no es oceánica (gran parte de ella reside en los casquetes polares ). La posibilidad continúa estudiándose junto con las razones de su aparente desaparición. Algunos astrónomos proponen ahora que Venus puede haber tenido agua líquida y quizás océanos durante más de 2 mil millones de años. [19]

Satélites naturales

Se cree que una capa global de agua líquida lo suficientemente gruesa como para desacoplar la corteza del manto está presente en los satélites naturales Titán , Europa , Encélado , Ganímedes , [20] [21] y Tritón ; [22] [23] y, con menos certeza, en Calisto , [24] [25] Mimas , [26] Miranda y Ariel . [27] Se cree que hay un océano de magma en Ío . [28] Se han encontrado géiseres o fumarolas en la luna Encélado de Saturno, posiblemente originados de un océano a unos 10 kilómetros (6 millas) debajo de la capa de hielo de la superficie. [16] Otras lunas heladas también pueden tener océanos internos, o pueden haber tenido alguna vez océanos internos que ahora se han congelado. [29]

Se cree que en la superficie de Titán hay grandes masas de hidrocarburos líquidos , aunque no son lo suficientemente grandes como para ser considerados océanos y a veces se las denomina lagos o mares. La misión espacial Cassini-Huygens descubrió inicialmente solo lo que parecían ser lechos de lagos secos y canales de ríos vacíos, lo que sugiere que Titán había perdido los líquidos superficiales que podría haber tenido. Los sobrevuelos posteriores de Titán proporcionaron imágenes de radar e infrarrojos que mostraron una serie de lagos de hidrocarburos en las regiones polares más frías. Se cree que Titán tiene un océano de agua líquida subterráneo debajo del hielo, además de la mezcla de hidrocarburos que se forma sobre su corteza exterior.

Planetas enanos y objetos transneptunianos

Diagrama que muestra una posible estructura interna de Ceres

Ceres parece estar diferenciado en un núcleo rocoso y un manto helado y puede albergar un océano de agua líquida bajo su superficie. [30] [31]

No se sabe lo suficiente de los objetos transneptunianos más grandes para determinar si son cuerpos diferenciados capaces de albergar océanos, aunque los modelos de desintegración radiactiva sugieren que Plutón , [32] Eris , Sedna y Orcus tienen océanos debajo de cortezas heladas sólidas de aproximadamente 100 a 180 kilómetros (60 a 110 millas) de espesor. [29] En junio de 2020, los astrónomos informaron evidencia de que el planeta enano Plutón puede haber tenido un océano subterráneo y, en consecuencia, puede haber sido habitable , cuando se formó por primera vez. [33] [34]

Extrasolar

Representación de una hipotética gran luna extrasolar con océanos de agua líquida en la superficie

Es probable que algunos planetas y satélites naturales fuera del Sistema Solar tengan océanos, incluidos posibles planetas con océanos de agua similares a la Tierra en la zona habitable o "cinturón de agua líquida". Sin embargo, la detección de océanos, incluso mediante el método espectroscópico , es probablemente extremadamente difícil y no concluyente.

Se han utilizado modelos teóricos para predecir con alta probabilidad que GJ 1214 b , detectado por tránsito, está compuesto de una forma exótica de hielo VII , que constituye el 75% de su masa, [35] lo que lo convierte en un planeta oceánico .

Otros posibles candidatos son meramente especulativos en función de su masa y posición en la zona habitable, aunque en realidad se sabe poco sobre su composición. Algunos científicos especulan que Kepler-22b puede ser un planeta "similar a un océano". [36] Se han propuesto modelos para Gliese 581 d que podrían incluir océanos superficiales. Se especula que Gliese 436 b tiene un océano de "hielo caliente". [37] Las exolunas que orbitan planetas, en particular los gigantes gaseosos dentro de la zona habitable de su estrella madre, pueden tener teóricamente océanos superficiales.

Los planetas terrestres adquirirán agua durante su acreción, parte de la cual quedará enterrada en el océano de magma, pero la mayor parte se convertirá en una atmósfera de vapor y, cuando la atmósfera se enfríe, colapsará sobre la superficie formando un océano. También habrá desgasificación de agua del manto a medida que el magma se solidifique, lo que ocurrirá incluso en planetas con un bajo porcentaje de su masa compuesta de agua, por lo que "es de esperar que los exoplanetas supertierras produzcan océanos de agua en un plazo de decenas a cientos de millones de años a partir de su último gran impacto de acreción". [38]

Líquidos superficiales no acuosos

Mosaico en falso color del radar de apertura sintética del Mar Kraken en Titán , el mayor cuerpo conocido de líquido superficial después del océano de la Tierra . La gran isla Mayda Insula está a la izquierda de la parte superior central y Jingpo Lacus está en la parte superior izquierda. Una parte del Mar Ligeia aparece en la imagen en la parte superior derecha.

Los océanos, mares, lagos y otros cuerpos de líquidos pueden estar compuestos de líquidos distintos del agua, por ejemplo, los lagos de hidrocarburos en Titán . También se consideró la posibilidad de mares de nitrógeno en Tritón , pero se descartó. [39] Hay evidencia de que las superficies heladas de las lunas Ganimedes , Calisto , Europa , Titán y Encélado son capas que flotan en océanos de agua líquida muy densa o solución de agua y amoníaco . [40] [41] [42] [43] [44]

Los planetas terrestres extrasolares que están extremadamente cerca de su estrella madre estarán bloqueados por mareas y, por lo tanto, la mitad del planeta será un océano de magma . [45] También es posible que los planetas terrestres tuvieran océanos de magma en algún momento durante su formación como resultado de impactos gigantes . [46] Los Neptunos calientes cercanos a su estrella podrían perder sus atmósferas a través del escape hidrodinámico , dejando atrás sus núcleos con varios líquidos en la superficie. [47] Donde hay temperaturas y presiones adecuadas, los productos químicos volátiles que podrían existir como líquidos en cantidades abundantes en los planetas ( talasógenos ) incluyen amoníaco , argón , disulfuro de carbono , etano , hidrazina , hidrógeno , cianuro de hidrógeno , sulfuro de hidrógeno , metano , neón , nitrógeno , óxido nítrico , fosfina , silano , ácido sulfúrico y agua . [48]

Los fluidos supercríticos , aunque no son líquidos, comparten varias propiedades con los líquidos. Debajo de las espesas atmósferas de los planetas Urano y Neptuno , se espera que estos planetas estén compuestos por océanos de mezclas de fluidos calientes de alta densidad de agua, amoníaco y otros volátiles. [49] Las capas externas gaseosas de Júpiter y Saturno se transforman suavemente en océanos de hidrógeno supercrítico . [50] [51] La atmósfera de Venus es 96,5% dióxido de carbono y es un fluido supercrítico en la superficie.

Véase también

Referencias

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