Buscando lo qué se encuentra bajo el Hielo

Buscando lo qué se encuentra bajo el Hielo

Por :Liberto Brun Compte

Un Experimento en el Antártico podría ser el Primer Paso en la Exploración de Océanos de las Lunas Jovianas

Un Experimento en el Antártico podría ser el Primer Paso en la Exploración de Océanos de las Lunas Jovianas

Por Melanie Melton

Recientemente, los científicos que estudian los datos de la nave espacial Galileo, anunciaron que creen haber encontrado evidencia de océanos salados bajo las cortezas saladas de Europa, Ganimedes y Calisto, tres de las grandes lunas de Júpiter. |

Ya que el agua líquida es uno de los requisitos más importantes para la vida (tal como la conocemos), los científicos se encuentran muy emocionados con estos descubrimientos. ¿Qué podría existir en estos océanos salados, profundos y remotos? Ya hay planes en camino para enviar una nave espacial a Europa que buscaría señales de agua. La nave espacial, puesta en órbita, será capaz de contestar muchas preguntas acerca de esta luna helada. Pero hay muchas preguntas que no será capaz de contestar mientras se encuentre en órbita por encima de la superficie de Europa. Preguntas como: ¿Que hay realmente debajo de esa corteza helada?

La única manera de saber de seguro que es lo que se encuentra bajo el hielo de estas lunas es penetrar la corteza y tomar muestras del líquido debajo de ellas. Esta declaración aparentemente tan sencilla se vuelve tremendamente complicada a medida que uno examina las lunas en cuestión. Se cree que la corteza helada de Europa tiene más de 7 kilómetros (4 millas) de espesor. En Ganimedes, el océano salado puede encontrarse debajo de una capa de hielo que es de 150 kilómetros (90 millas) de espesor.

Si ignoramos todas las dificultades para poder llegar a las lunas, el problema de perforar a través de por lo menos 7 kilómetros (4 millas) de hielo sin contaminar el área que queremos estudiar, nos plantea algunas preguntas interesantes y técnicamente desafiantes.

Para obtener un mejor entendimiento de las dificultades que se presentan al perforar a través de grandes cantidades de hielo Y recolectar muestras sin contaminación y datos al mismo tiempo, los científicos del Jet Propulsion Laboratory (JPL) y el Instituto de Tecnología de California (CalTech), ambos en Pasadena, California, llevaron a cabo el experimento de Perforación en el Antártico.

Experimento de Perforación en el Antártico por el JPL
La meta principal de este experimento era desarrollar la tecnología necesaria para obtener datos de un medio ambiente extremadamente helado y líquido. El equipo de científicos del JPL, incluidos el Dr. Alberto Behar, Dr. Frank Carsey y el Dr. Arthur Lane junto con el Dr. Hermann Engelhardt de CalTech, desarrollaron una sonda que fue introducida a las profundidades de los agujeros perforados en la cama de hielo del Antártico. De interés especial para los científicos era saber donde acababa la capa de hielo y donde comenzaba la “tierra” del Antártico. Aunque este experimento fue diseñado para estudiar las capas heladas del Antártico, las experiencias obtenidas por el equipo de JPL/CalTech pueden darnos una visión de algunas de las dificultades que podrían encontrarse en una misión de perforación en las lunas Jovianas.

¿Cómo se perfora exactamente a través de hielo grueso en la Antártica o para lo mismo en Europa?

Llegando al lugar de perforación deseado:
El solo hecho de llegar al lugar de perforación deseado en la Antártica es difícil (y la Antártica se encuentra en nuestro propio planeta). Un vuelo extremadamente largo o aún un viaje más tardado y difícil por barco, es la única manera de llegar a este aislado continente. También una restricción en el tiempo. Los meses de verano, de Noviembre a Enero, es la única época que permite a los científicos llevar a cabo permanentemente los experimentos alejados de su campamento base.

Todos los suministros para el experimento de perforación tuvieron que ser trasladados por un avión carguero y bajados utilizando un montacargas. Las expediciones científicas que se aventuran por sus propios esfuerzos deben de llevar todo lo que necesiten para la duración total de su misión – incluyendo generadores, combustible, equipo científico, ordenadores (computadoras), equipos de grabación, por no mencionar alimentos y otras necesidades humanas. Recuerden que la tienda más cercana de Radio Shack se encuentra a miles de kilómetros de distancia.

Ahora, tomemos un paso más adelante e imaginemos tratar de llevar a cabo este experimento en una de las lunas Jovianas. Incluso una misión de robots necesitaría abastecimientos en la forma de combustible y protección térmica. Y, en lugar de viajar unos pocos miles de kilómetros, Júpiter y sus lunas se encuentran a varios cientos de millones de kilómetros de la Tierra.

Temperaturas Extremas:
¡En cualquier parte en donde haya una capa de hielo de un kilómetro de espesor, usted puede apostar a que el clima estará frío!

En la Antártica, donde su llevo a cabo el experimento de perforación, la temperatura promedio en el lugar de la perforación era de -12C (-10F). Recuerden que esto fue durante el verano. Durante los meses más fríos, el promedio de temperaturas en el Antártico oscilan de -40C a -70C (-40F a -94F). Las temperaturas en las lunas Jovianas, sin embargo, son MUCHO más frías, yendo de los -105C a -143C (-157F a -225F).

Las temperaturas extremas pueden ser muy severas tanto en los humanos como en el equipo. Las baterías duran sólo unos pocos minutos en temperaturas gélidas. El aceite en los dispositivos mecánicos puede volverse demasiado espeso como para lubricar adecuadamente y los equipos electrónicos simplemente pueden negarse a funcionar. Como resultado, deben diseñarse equipos especialmente diseñados para resistir estas bajas temperaturas.

Procedimientos de Perforación:
El proceso de perforación que le permite a un científico acceder a capas de hielo nunca antes vistas, puede alterar el mismo hielo que está interesado en observar. También hay una alta posibilidad de contaminar el lugar con algo del propio mecanismo utilizado en la perforación.

El método de perforación utilizado durante el experimento, involucró el uso de agua caliente. Agua calentada a 80C (176F) se bombeó hacia una cámara, donde fundió algo del hielo y permitió a los científicos remover el hielo restante en segmentos de un metro. El agujero resultante era aproximadamente de 10 cm. de diámetro. Los científicos procedieron a agrandar el agujero a un diámetro de 17 cm.

El proceso de perforación tomó 20 horas para perforar un agujero de un kilómetro de profundidad. Una vez que el agujero alcanzó su máxima profundidad, fue necesario alinear todos los instrumentos dentro de un lapso de 4 horas para evitar que el agujero se recongelara nuevamente. Los científicos tuvieron entonces unas 6 horas para llevar a cabo sus experimentos antes de que el agujero comenzara a helarse.

Instrumentación:
El experimento de perforación incluía una sonda unida a un cable que era bajado a una profundidad de 1.4 kilómetros. Al encontrarse en su punto más bajo por debajo de la capa de hielo, la sonda y el cable tenían que soportar temperaturas de -40C (-40F) y presiones equivalentes a 130 atmósferas (más de 130 veces la presión que experimentamos en el nivel del mar). Antes de que los científicos desplegaran la sonda, enviaron primero una larga cadena con marcas colocadas a intervalos medidos. Estas marcas daban puntos de referencia a los científicos cuando comenzaron a bajar la sonda.

La sonda consistía propiamente de un cámara de metal con ventanas mirando a dos lados (una para una cámara, la otra para una luz de halógeno) y una ventana con vista hacia abajo (que incluía una cámara y dos luces, una para cada lado de la cámara). Las dos cámaras digitales eran capaces de tomar video o imágenes fijas. Las señales eran enviadas por el cable y los científicos que vigilaban el monitor en la superficie podían ver imágenes en tiempo real.

El cable, que incluía ambos, fibra óptica y alambre de cobre, necesitaba ser lo suficientemente gruesa y fuerte para resistir el peso de la sonda cuando se encontraba a la máxima profundidad y presión. Debido a que el cable era tan tieso, tuvieron que tomarse precauciones para asegurarse de que el cable no tenía ningún retorcimiento ya fuera durante el descenso o la recuperación. Una torcedura del cable habría ocasionado que este se rompiera, perdiendo entonces la sonda.

Desplegando la sonda:
Una vez que estaba terminado el agujero y la cadena de referencia enviada a la profundidad, comenzaba a realizar la sonda propiamente su trabajo. En la Antártica, el hoyo de perforación estaba lleno de agua. La sonda fue colocada en el agujero y los científicos comenzaron a soltar el cable lentamente. El solo hecho de desenrollar el cable de la bobina gigante ocasionó que la sonda diera vuelta en círculos. Así que, si hubo algo interesante que los científicos vieron en alguna de sus cámaras al bajar, no existía garantía alguna de que la cámara pudiese ponerse en la misma dirección en su viaje de regreso a la superficie.

Además de su inherente retorcimiento, el controlar a la sonda se convirtió en un reto a medida que la longitud del cable aumentaba. Si la sonda pasaba por algo que quisieran investigar los científicos, simplemente rebobinarían el cable. Pero, extendido por más de un kilómetro, el cable rebotaba y se meneaba en cualquier momento en que se quería hacer un ajuste, convirtiendo en muy difícil el parar en el lugar del punto de interés.

Resultados globales:
En total, los científicos perforaron 4 hoyos diferentes dentro de una distancia de 7 kilómetros entre cada uno. Enviaron abajo la sonda en 3 de estos sitios. La sonda, cámaras y equipo de grabación funcionaron bien y los científicos fueron capaces de reunir una gran cantidad de datos interesantes acerca del hielo glacial de la Antártica. Ya se encuentran planeando la siguiente sonda, una que tenga más sensores y más capacidad.

Mientras estos científicos adelantaron la tecnología de perforación en el hielo y obtención de muestras en ambientes extremos, aún tenemos un largo camino que recorrer antes de que podamos hacer planes realistas para una misión similar a las lunas Jovianas.

Para mís imformación visite:
http://www.planetary.org/html/news/articlearchive/headlines/2001/Images/europa.jpg