Mundos diferentes, hielos diferentes

El único mundo del sistema solar en el que hemos observado agua líquida es nuestro planeta, la Tierra. Aunque existen otros cuerpos planetarios que podrían contener agua en este estado, la mayor parte de ellos nos muestran esta sustancia en forma de hielo, un mineral formado por moléculas de agua. A pesar de que este calificativo de “mineral” pueda parecer extraño, el hielo encaja perfectamente dentro de dicho concepto, ya que se trata de un compuesto sólido inorgánico con una composición química definida y estructura interna ordenada, características que definen a un mineral.

 El hielo de agua planetario no siempre es idéntico al que podemos encontrarnos en las montañas o al que se forma durante nuestros inviernos, sino que generalmente presenta una estructura y propiedades diferentes, pues se encuentra en un medio con unas condiciones físicas muy distintas a las de la Tierra. En el hielo ordinario, habitualmente denominado “hielo I”, las moléculas de agua se hallan relativamente espaciadas formando una trama hexagonal tridimensional. En otros cuerpos del sistema solar, las presiones y temperaturas ambientales son muy diferentes en superficie o profundidad, de tal modo que las moléculas de agua se ven obligadas a adquirir una disposición más compacta como respuesta a tales condiciones.

 A aquellos minerales con diferente estructura pero con la misma composición química (en este caso, H2O) los denominamos polimorfos. Se conocen otros nueve polimorfos del hielo, que reciben el nombre de “hielo II”, “hielo III”, etc. Todos ellos se forman a una presión cada vez más elevada y son más densos que el hielo I, hallándose las moléculas de agua progresivamente más empaquetadas. Cada uno de ellos tiene un tipo de estructura particular (rombohédrica, tetragonal, monoclínica, etc.) y se forma en unas condiciones determinadas, en función de la presión y temperatura a la que se encuentren sometidas las moléculas de agua.

 En el caso de nuestro planeta nunca se dan las condiciones para formarse hielos de tipo II o superiores, ya que el hielo I se transforma en hielo II a partir de los 2 kilobares, presiones que nunca se alcanzan en zonas donde los espesores son más altos. Por ejemplo, en la base de la capa de hielo antártico –zona del planeta en la que existe la mayor acumulación de este material– la presión sólo alcanza los 0.5 Kb, insuficiente para que se produzca esta transformación. Pero en otros puntos del sistema solar las altas presiones son mucho más frecuentes. Esto ocurre, por ejemplo, en el interior de las lunas heladas de los planetas gigantes, a causa de la compresión desarrollada por los materiales suprayacentes. Los impactos en la superficie de estos cuerpos también generan suficiente presión para formar diferentes tipos de polimorfos, dependiendo de la masa y la velocidad del objeto impactante.

 Hay que señalar también que el hielo de agua no siempre es cristalino, es decir, no siempre cuenta con una estructura interna ordenada. El agua también puede formar hielo amorfo, bien como consecuencia de descensos de temperatura muy bruscos o del depósito extremadamente lento de vapor de agua.

 Aunque se ha tratado al hielo como un mineral, pues lo es, la acumulación de una o varias especies minerales recibe el nombre de roca. En todas las superficies e interiores de cuerpos planetarios sólidos nos encontramos con rocas que están formadas por minerales. El hielo como roca –constituido por uno o varios de los polimorfos anteriormente descritos– no debe ser considerado una excepción. Si bien éste es frecuente en la Tierra o Marte, su abundancia es mucho mayor en los satélites y anillos de planetas gigantes, así como en los núcleos cometarios o cuerpos del cinturón de Kuiper. De hecho, en la mayor parte de las lunas del sistema solar externo es una roca muy consistente a nivel de superficie, de gran dureza –debido a las bajas temperaturas– y que sólo puede ser deformada o fracturada cuando se producen intensos esfuerzos tectónicos, tal como se puede apreciar en las superficies de satélites como Europa, Ganímedes, Encélado, Miranda, etc. En estas lunas, además, es muy poco frecuente encontrar hielo de agua en estado puro, sino que frecuentemente aparece formando una mezcla más o menos densa con silicatos, sales y otras sustancias como el metano, amoníaco y compuestos del carbono, los cuales le confieren unas propiedades más dúctiles a pesar de las bajas temperaturas. La razón de que la mayor parte de estos cuerpos presenten tonalidades oscuras y un aspecto “sucio” en las imágenes tomadas por las sondas espaciales es precisamente la presencia de estos compuestos.

Por su parte, los núcleos cometarios cuentan con una superficie e interior en la que el hielo es abundante, si bien éste no se encuentra en forma de roca compacta, sino como acumulaciones de masas de diferente composición y tamaño así como partículas de polvo de naturaleza muy diversa.

 De un modo u otro, el agua en sus diferentes estados no sólo es una de las sustancias fundamentales para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos, sino que en muchos mundos del sistema solar es un agente geológico de gran importancia y un testigo de la evolución planetaria.