Los depósitos de hielo negro de Mercurio

Por Daniel Marín, el 19 diciembre, 2016. Categoría(s): Astronomía • NASA • Sistema Solar ✎ 45

Mercurio es famoso por ser el planeta más pequeño y el más cercano al Sol. En este mundo sin atmósfera se alcanzan de día temperaturas de hasta 430º C, mientras que durante la noche el termómetro llega a marcar unos gélidos -180º C. Es el último lugar en el que uno esperaría encontrar agua. Pero, contra todo pronóstico, la hay. El polo norte de Mercurio se encuentran los depósitos de hielo más abundante del sistema solar interior fuera de Marte y la Tierra. Y por si fuera poco se trata de hielo oscuro ‘manchado’ por numerosas sustancias orgánicas.

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Depósitos de hielo en el fondo de los cráteres del polo norte de Mercurio (Michael Carroll/Delitsky et al.).

Los depósitos de hielo del polo norte de Mercurio fueron descubiertos en 1991 mediante observaciones por radar desde el radiotelescopio de Arecibo. Al igual que en la Luna, en las regiones polares de Mercurio hay cráteres cuyo fondo nunca recibe la luz del Sol, así que no es de extrañar que desde que la sonda Mariner 10 visitó este planeta en 1974 muchos investigadores propusieron la presencia de hielo dentro de estos cráteres. ¿Y de dónde vendría el agua? Pues del choque de cometas con Mercurio. Asunto zanjado. Por lo tanto, cuando la sonda MESSENGER de la NASA se puso en órbita de Mercurio uno de sus objetivos fue la detección de estos depósitos que todo el mundo daba por sentado. Pero no fue nada fácil demostrar que estaban allí, como tampoco lo sería explicar su formación.

De entrada las cámaras de la sonda no vieron nada fuera de lo normal y hubo que esperar a los datos del altímetro láser MLA para confirmar que en el fondo de algunos cráteres existía un material con una elevada reflectividad que se correspondía además con la zona identificada por el observatorio de Arecibo. Pero no era una prueba concluyente. Hubo que esperar al fin de la misión para que el espectrómetro de neutrones NS y la cámara MDIS pudiese corroborar la existencia hielo de agua. Sin embargo, la cámara detectó un material extraño en el fondo de los cráteres boreales. Contra todo pronóstico las imágenes no mostraron depósitos de hielo, sino una sustancia oscura no identificada. Los investigadores habían supuesto que el hielo de Mercurio estaría mezclado con el regolito —polvo— superficial como en el caso de la Luna y, por lo tanto, sería difícil de detectar. Pero no esperaban que el hielo fuese más oscuro que el resto de la superficie.

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Cráteres del polo norte de Mercurio con sombra permanente según la cámara MDIS (azul) y el altímetro láser (amarillo). En rosa los que presentan sombra permanente de acuerdo con los dos instrumentos (Deutsch et al.).

Por si fuera poco, muchos de los fondos de cráteres donde se encontraron estos extraños depósitos tenían una temperatura media de entre -150º y -50º C, muy por encima de la temperatura de equilibrio del hielo puro expuesto, unos -173º C. La respuesta a este misterio fue proponer que el hielo no solo debía estar mezclado con regolito, sino también con oscuras sustancias orgánicas que evitarían su sublimación gracias a una capa de diez o veinte centímetros de espesor y, de paso, le otorgarían su característico color oscuro.

¿Pero cómo han llegado estas sustancias orgánicas hasta allí? Porque los cometas y asteroides carbonáceos tienen gran cantidad de hielos —o ‘volátiles’, como se denominan en la jerga astronómica (además de agua, amoniaco, metano y dióxido de carbono principalmente)— y sustancias orgánicas, pero no es nada trivial explicar el viaje de estas últimas hasta los polos. Los hielos se depositan en los polos mediante el siguiente mecanismo: tras el impacto de un cometa o un asteroide contra Mercurio los volátiles se dispersarían y resultarían ionizados por la acción de los rayos ultravioleta del Sol. Una vez ionizados serían capturados por la magnetosfera de Mercurio y seguirían las líneas de campo hasta los polos, donde se depositarían en las ‘trampas de frío’ de los cráteres con sombra permanente. El proceso cuenta con la ayuda inestimable de regiones donde las líneas de campo se concentran en la superficie (magnetospheric cusps), un fenómeno descubierto por la sonda MESSENGER.

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Los cometas son las principales fuentes de volátiles de los depósitos de hielo de Mercurio (Michael Carroll/Delitsky et al.).

Todo esto está muy bien, ¿pero y las sustancias orgánicas? Las teorías actuales apuntan a que no son originales, sino que se formarían in situ en el fondo de los cráteres mediante la acción de los iones energéticos atrapados en la magnetosfera del planeta (principalmente protones del viento solar), con una pequeña ayudita de los rayos cósmicos. Entre las moléculas orgánicas que se forman hay aldehidos, cetonas, alcoholes, aminas, ácidos orgánicos o cianatos. El resultado es que el polo norte de Mercurio podría ser la reserva de sustancias orgánicas complejas de mayor tamaño más cercana al Sol.

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Cráteres del polo norte de Mercurio con sombras permanente. En rosa aquellos cráteres con material brillante detectado por el altímetro láser (Deutsch et al.).

¿Y qué hay de la Luna? Los depósitos de hielo lunar, por el momento solo confirmados en el polo sur de nuestro satélite, son mucho más pequeños que los de Mercurio. ¿A qué se debe esta diferencia? Por un lado, la menor gravedad de la Luna vuelve más difícil la captura de volátiles procedentes del impacto de cometas. Por otro, las teorías más recientes apuntan a que la Luna ha sufrido uno o varios cambios en la inclinación de su eje desde su formación, por lo que los cráteres que actualmente están en sombra permanente no lo estaban durante los primeros tiempos de formación del sistema solar. Pero el factor más importante es la ausencia de un campo magnético que retenga los volátiles y los dirija hacia los polos. La carencia de una magnetosfera propia también explica que el hielo lunar no esté cubierto por sustancias orgánicas oscuras.

¿Y de cuánto hielo estamos hablando? Difícil saberlo, pero el límite superior podría rondar las tres billones de toneladas (3 x 1015 kg), una cantidad nada despreciable para tratarse del planeta más cercano al Sol (como comparación, en la Luna se cree que la cantidad de hielo sería mil veces menor). Y no solo se trata de hielo ‘sucio’, sino también de hielo fresco. Efectivamente, los datos de MESSENGER señalan que en el fondo de algunos cráteres, como es el caso de Prokofiev, hay zonas de hielo virgen expuestas al vacío.

El estudio de estos depósitos de hielos ricos en sustancias orgánicas es sin duda un objetivo muy interesante. Lamentablemente, la superficie de Mercurio es uno de los lugares del sistema solar más complicados de alcanzar en términos energéticos —a no ser que alguien resucite el proyecto ruso Merkury-P—, así que no vamos a ver ninguna sonda explorando la superficie de este planeta hasta dentro de varias décadas. Pero si alguna vez nos animamos a colonizar Mercurio, por lo menos sabemos que no nos faltará agua y oxígeno.

 

Referencias:



45 Comentarios

  1. Interesante: hielo de agua en el planeta Mercurio. Una futura colonia allí.
    Asumamos por un momento que se logra colocar un Rover en uno de estos cráteres con hielo de agua del planeta Mercurio, ¿podria sobrevivir allí?, supongo que hay sombra, pero ¿la radiación no sera muy alta allí?

    Creo que sobra esta parte del articulo:
    -> [“… El polo norte de Mercurio se encuentran los depósitos de hielo más abundante del sistema solar interior fuera de Marte y la Tierra …”]
    -> no tiene sentido si solo se le compara con el planeta Venus en donde no hay ni la remota posibilidad de que allá hielo de agua en su superficie o en la sub-superficie cercana.

    1. En el sistema solar interior no solo estan Mercurio, Venus, Marte y la Tierra, me imagino que lo comparará con los demas objetos. Pero si, de entrada chirría la comparación.

        1. A todo esto Daniel, se sabe ya de la abundante presencia de agua en Ceres?O al final no hay la cantidad que se rumoreaba antes de la llegada de Dawn?Gracias.

    2. No dentro de los cráteres. Lo complicado sería el viaje hasta allí, pero en el crater el lugar no tendría más exposición a la radiación que una colonia lunar. Con algo de protección de regolito no habría problema.

      La ventaja es que a poca distancia en el borde del crater, en la zona más alta, los paneles solares podrían obtener gran cantidad de energía que alimentaría la base.

    3. No creo que una colonia en Mercurio sea lo adecuado. Mercurio será engullido por el Sol antes que la Tierra. Si llegamos a sobrevivir como especie tendremos que buscar refugio más lejos del Sol, por ejemplo en los satélites de Júpiter, satélites donde hay agua abundante.

      1. No se puede comparar el tiempo de la existencia de una civilización como la del hombre y su desarrollo hasta lograr colonizar otros planetas,
        .. con los tiempos geológicos/astronómicos de la existencia de los objetos astronómicos y la evolución de estos.

        El hombre lleva, que, como un millón de años como especie, hace como diez mil años descubrió la agricultura, hace doscientos años no existían los aviones, la computación moderna no lleva mas de 35 años.
        .. si el hombre dura otro millón de años seria bastante.

        Una colonia en el planeta Mercurio, posible yo creo que antes de los próximos mil años.
        .. pero un millón de años no se compara a los mil millones de años que como mínimo se cree durara la vida sobre la tierra.
        Pasaran otros tres mil millones de años o mas, o por lo menos dos mil millones de años, ANTES de que el Sol agote su Hidrógeno y empiece a inflarse convirtiéndose en una Gigante roja,
        .. solo entonces, y solo entonces podríamos hablar de que el Sol engullirá al planeta Mercurio.
        Asi que tenemos tiempo de sobra para establecer colonias en el planeta Mercurio., si es que antes no nos destruimos nosotros mismos como especie.

  2. Curioso; en el planeta mas cercano al sol se puede encontrar agua (ademas casi tiene un lado apuntando directo al sol).
    Y el ex-planeta mas lejano tenga atmósfera (delgada, variante pero atmósfera).
    Que sera lo que viene?

  3. «se formarían in situ en el fondo de los cráteres mediante la acción de los iones energéticos atrapados en la magnetosfera del planeta (principalmente protones del viento solar)»

    Entiendo que una parte de las sustancias retenidas por Mercurio en los cráteres de sus polos se debe a que el campo magnético concentra en los polos parte de los iones que pasan cerca del planeta.
    Me pregunto si no podríamos imitar este fenómeno con un campo magnético artificial en un satélite artificial de la Tierra, de manera que capture iones del espacio, con objeto de obtener masa propulsora, e incluso combustible (los protones del viento solar), y así ahorrarnos lanzar esa masa desde el pozo gravitatorio de la Tierra.

  4. Buen articulo y buena explicacion. Entender que existen depositos de hielo en mercurio y con sustancias organicas es de mas interesante, pero es significativamente fuerte la magnetosfera de mercurio para atrapar sustancias ionizadas? Tambien entiendocon lo que he leido que, consecuentemente, mercurio no ha sufrido cambio de inclinacion de su eje. Buena referencia al proyecto Merkury-P.
    Ojala algun dia utilicemos estos productos para hacer una base…o una mina (al estilo la mina de Cowboy bebop…jejeje. Bang!)

  5. Hola Daniel, tengo una duda respecto al hielo puro para el posible consumo humano en caso de algún proyecto de colonización futuro.

    En caso de pode llegar a el… ¿No seria peligroso su consumo debido por ejemplo a las dosis de radiación solar?

    Tengo entendido que Mercurio dispone de una magnetosfera de dudoso origen (¿Natural? ¿De origen solar?) que podría «protegerla» de altas dosis. Pero no estoy seguro de ello.

    1. Hola EDER,
      la radiación afectaría a las personas caminando tan tranquilas por Mercurio, tomando un poco el sol para ponerse morenas, pero al hielo no le haría nada peligroso. El peligro es que la radiación «rompa» tus genes, creando zonas cancerígenas, pero el agua no tiene genes, es una molécula bastante simple 😉

      1. No.

        Si conozco los efectos de la Radiación sobre el cuerpo humano.

        Mi duda era (espero no haberme explicado mal) si podríamos beber directamente del hielo expuesto a las condiciones locales y externas (radiación solar) o debería ser procesada antes.

        Gracias por la respuesta 🙂

  6. Es curioso que se puedan encontrar sustancias orgánicas abundantes tanto en el planeta más cercano como en Plutón. Respecto a los 3 billones de toneladas de agua, no creo que toda ella haya llegado por impactos de cometas, ¿no?, ¿el resto podría ser agua «nativa» de la formación de Mercurio?

  7. El campo magnético de Mercurio ha sido medido en su ecuador 300 nT, teniendo en cuenta que el terrestre anda por 55 ± 30 μT, es decir, más menos cien veces menos potente que el terrestre. Teniendo en cuenta que el viento solar es muchísimo más fuerte allá que aquí en principio no se lo ve mucho paraguas para un huracán, más que un viento, pero mejor que nada es.
    En principio el agua puede ser, químicamente limpiada de toda clase de sustancias, eso no tiene más problema que la factura energética, pero le recuerdo al personal que el agua pesada es mortal, de alguna manera el metabolismo no puede gestionarla, más allá del porcentaje (ínfimo) presente en nuestra agua terrícola. Si esos porcentajes de H/D presentes en otras aguas son diferentes, como suelen serlo (en el caso de Venus muy significativamente diferentes), no sabemos laa consecuencias que podría tener el consumo de ese agua por un organismo terrestre. Podría causar un malfuncionamiento metabólico gestionable o podría derivar en problemas potencialmente mortales. No lo sabemos. Habría que coger agua con esos porcentajes de deuteración, dársela a ratoncitos de laboratorio y ver si tienen diarreas terminales o colapsos renal-hepáticos. Sucede que aguas con otras riquezas de deuterio que no son la normal terrestre son carísisisisisimas y pedir parné para un estudio de si el agua de Marte o Mercurio es físicamente (que no químicamente) potable puede terminar en una defenestración profesional.
    C’est lo que il-y-ha.

      1. Pero es que todo es política, excepto las leyes de la naturaleza (por eso nos gusta pretender ignorarlas). Supongamos, es muy poco probable, que el agua de Mercurio tiene un porcentaje de deuteración que en vez de resultar dañino, resultase beneficioso para el metabolismo terrestre, yo lo dudo mucho pero por poder, mientras no sepamos exactamente por qué el agua deuterada causa problemas todo es posible. Supongamos que produce un efecto muy beneficioso, digamos que rejuvenece. Coges a Trumpete, le das un tratamiento y se queda con 25 tacos. Entonces acto seguido, y tras comprobar que es más barato ir allí a por ella (barato dentro de lo astronómico, claro) que destilarla aquí abajo, se fusila a Musk vuelta y vuelta, se purga a la NASA y se proclama a Mercurio 51° estado de la unión con cualquier chorrada de excusa y a l’eau de Mercùre producto minero-medicinal sometido a las leyes sanitarias federales, y se despacha una flotilla de la USAF a traer un par de toneladas para los ciudadanos preclaros y unas gotas para administración homeopática para la chusma. Lógicamente los países que tienen tecnología para disputar tales planes responderían en consecuencia. Lo último que harían sería un acuerdo, primero hostias a ver quién gana.
        ¿Ves como todo es política? Iban a sacar el dinero de debajo de las piedras, de las piedras (de pasta dentífrica) de Plutón si hace falta. Mira, ves, el laboroperson de antes dice que los hamsters rejuvenecen y ya tenemos una flota de Merkur-Grunts despachada.

        1. Y si existieran mercurianos serían sin duda talibanes. Listo.

          Por cierto, el Trumpete contrajo matrimonio en Florida. ¿Simple casualidad… o causalidad relativa a un tal Ponce de León? 🙂

        2. JAJAJAJAJAJA!!! » traer un par de toneladas para los ciudadanos preclaros y unas gotas para administración homeopática para la chusma.»
          A veces la prosa del Sr. Griffin tiene momentos brillantes. Me desorino…

  8. Es sumamente interesante el que se encuentre tanta cantidad de hielo y sustancias orgánicas juntas. Si existieran grietas en las cuales se filtrara ese hilo oscuro hacia el subsuelo, se podría dar el caso de que existieran nichos con agua líquida en la corteza de Mercurio en las cuales pudiera surgir la vida…

    Más fácil que purificar el hielo de los elementos contaminantes es separar el agua pesada del agua normal, que se puede hacer con procesos físicos como la destilación o la electrolisis (los noruegos ya lo hacían antes de empezar la IIGM). Así que la principal dificultad será enviar allí una nave de colonos, no el beber o no agua deuterada… 😉

    1. Nada de deuterio o agua pesada en Mercurio… agua monda y lironda en estado sólido. Y de existir este agua pesada, su destilación en «agua corriente» no supone mayor problema. Algunos ven problemas donde no los hay. Por cierto, el campo magnético de Mercurio está más que explicado con la teoría del gran impacto (parecida a la que sostiene la formación Tierra-Luna) donde el núcleo ferroso del planeta ocupa un 70-80 % de su radio aprox. Es decir, apenas tiene manto, que unido a la fuerza de marea del Sol, la radioctividad, y los aliens verdes… justifican sus auroras, lo que además indica que SI parece tener una pequeña y dévil atmósfera.

      Salu2

      1. El agua de cada cuerpo del sistema solar es diferente, precisamente en su proporción (muy ínfima) de D. Esta proporción es la que nos permite saber, precisamente, de dónde es ese agua. En la Tierra la proporción de deuterio respecto a hidrógeno normal (protio, le suelen decir a veces) es del 0.016%, En la atmósfera de Venus esta relación es CIEN veces mayor (la más alta conocida del Sistema Solar), el mecanismo que se supone, que las moléculas de agua-agua (H2O) se disocian más fácilmente que las de agua monodeuterada (HDO), escapando en mayor proporción al espacio (así que puedes legítimamente llamar a Venus como el planeta que fabrica agua pesada). Así que como ves, es fácil distinguir el agua de Venus de la de la Tierra.

    2. El agua para consumo humano nunca será un problema porque el agua es reciclable, actualmente no lo hacemos demasiado bien (en el sentido de que tenemos pérdidas considerables) pero no deberíamos tener problema en desarrollar un sistema cuya eficiencia nos pudiese hacer prescindir de este tema para consumo humano. Pasa que el agua sirve para muchas cosas, incluyendo combustible.

      Respecto al agua pesada, me he columpiado lo justito para poner la novela, pero no te creas que estoy tan desencaminado. Por lo que sabemos, para que el agua pesada sea tóxica es necesario, a corto plazo, que esté en una proporción que con bastante seguridad no vamos a encontrar en la naturaleza (por encima de un 20% de deuteración), y de hecho, los efectos tóxicos incluso en esas circunstancias son lentos, estamos hechos de agua y sustituirla de forma completa es un proceso lento. De hecho el agua deuterada se usa para marcar medicamentos en prueba, por ejemplo, de forma rutinaria, y no tiene la menor incidencia en las personas donde se realizan los tests.

      Ahora, a largo plazo el asunto ya es otra historia. Y en circunstancias muy alejadas de las normales terrestres, más otra historia todavía. No hace falta que se muera nadie, con crear problemas ya es suficiente. En general, una cosa que tienen buena los militares (en mi opinión, la única), que más bien es más de ingeniero que de militar, es la de plantear absolutamente todos los escenarios dantescos posibles y desde las perspectivas más desoladoras. Usualmente, como puedes ver en los libros de historia, se quedan (ultra) cortos, así que ir por la vida de wishful thinking sólo lo recomiendo para subir la moral.

      El enriquecimiento o empobrecimiento en agua pesada es lento y caro, y para diferencias pequeñas (hablamos de porcentajes muy por debajo del 1% que es lo que hay en la naturaleza) no creo que sea factible trasladar plantas a otros planetas, al menos de momento. La pregunta es la que hice, si a largo plazo el consumo de agua con un porcentaje de deuterio diferente puede tener efectos significativos, o no tenerlos. Porque efectos va a tener, sabemos los motivos (el D pesa el doble que el H, es una diferencia de masa muy drástica y la máxima entre isótopos, afecta a la energía de enlace y los modos de vibración, por tanto las rutas metabólicas y enzimáticas responden de otra manera, de hecho el agua pesada pura lo primero que hace es inhibir por completo la reproducción celular), pero no los detalles. Y en los detalles ya sabes que están los demonios de Maxwell. Entendámonos, no sé si el agua deuterada que está presente normalmente en el agua terrestre simplemente está ahí «estorbando» en nuestras células, ese porcentaje y sólo ese desempeña algún papel o si incluso existe algún mecanismo para ocuparse de ella.

      A todo esto no tengo la más pajolera idea de cuál es la relación H/D del agua de Mercurio. Que tiene su importancia sobre todo para especular sobre su origen y evolución.

  9. Hace tiempo ya comenté que Mercurio era un candidato a ser colonizado como lo podía ser Marte. De todos modos, yo creo que antes de adentrarnos más allá tendríamos que probar muchos equipos y sistemas en la luna. No creo que antes del 2100 salgamos del sistema Tierra-Luna.

    1. Recuerdo a este respecto la fabulosa novela de Arthur C. Clarke «CITA CON RAMA» – que en mi humilde pero siempre acertada opinión es la mejor que tiene junto a «2001»-, en la que Mercurio no solo estaba colonizado y explotado, sino que sus aguerridos colonos hacían ingeniería de minas a lo bestia usando explosivos nucleares…

      Seguro que, de poder leer este artículo, Sir Clarke se habría removido de placer en su tumba.

      1. A mi lo que me remueve de placer es eso que dices de tu «humilde pero siempre acertada opinión». No me he leído nada de Clarke pero, si antes del 2100 tengo tiempo, empezaré a leer ciencia ficción con ese autor.

          1. LAS FUENTES DEL PARAISO, otra gran novela de Clarke, pero inferior a CITA CON RAMA, en mi humilde pero siempre acertada opinión…

        1. Empieza por los cuentos, se le daban muchísimo mejor que las novelas, algunos son muy brillantes. Recuerdo uno donde el público de un estadio incineraba a un árbitro simplemente con programas (es decir, el papelito donde están detalladas las partes de un espectáculo) metalizados, o una empresa de comida sintética que comercializaba con gran éxito carne humana (sintética). En las biblios suele haber un ejemplar de «Cuentos de la taberna del ciervo blanco», muchas de las historias son obviamente ya muy superadas (tengo la idea de que el libro debe ser de 1945 o por ahí), pero algunas son perfectamente actuales. Y al menos yo me reí, sobre todo con la historia australiana (actual, actual).

          1. Cierto, algunos de los cuentos de Clarke son geniales… Ahí están PARTIDA DE RESCATE o A LA CAÍD DE LA NOCHE, que sirviera naños después para escribir LA CIUDAD Y LAS ESTRELLAS.

          2. A LA CAÍDA DE LA NOCHE, perdón, que me ha fallado el teclado de la tablet… EL LEÓN DE COMARRE es otra pequeña joya.

  10. Un proyecto interesante pero difícilmente realizable era el Merkury-P de Rusia pero ha sido pospuesto a 2031.Vamos si hay suerte y cruzando los dedos como pronto hasta 2037 o asi no veremos un rovercito por Mercurio.Y todo esto suponiendo que vaya adelante claro que es mucho suponer.Y si, la Bepicolombo partirá en octubre de 2018 realizando el primer fly-by en 2024 creo recordar.
    Lo de colonizar Mercurio suena a siglo XXII.

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Por Daniel Marín, publicado el 19 diciembre, 2016
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