Redacción mx político.- En los próximos años, la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) enviarán dos misiones robóticas para explorar la luna helada Europa de Júpiter. Estos no son otros que el Europa Clipper de la NASA y el Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de la ESA, que se lanzarán en 2024 y 2023 (respectivamente). Una vez que lleguen en la década de 2030, estudiarán la superficie de Europa con una serie de sobrevuelos para determinar si su océano interior podría albergar vida. Estas serán las primeras misiones de astrobiología a una luna helada en el sistema solar exterior, conocidas colectivamente como «mundos oceánicos».
Uno de los muchos desafíos para estas misiones es cómo minar a través de las gruesas cortezas heladas y obtener muestras del océano interior para su análisis. Según una propuesta de la Dra. Theresa Benyo (física e investigadora principal del proyecto de fusión por confinamiento de celosía en el Centro de Investigación Glenn de la NASA), una posible solución es usar un reactor especial que se base en reacciones de fisión y fusión. Esta propuesta fue seleccionada para el desarrollo de la Fase I por el programa Conceptos Avanzados Innovadores (NIAC) de la NASA.
La lista de mundos oceánicos es larga y variada, desde Ceres en el cinturón principal de asteroides, las lunas de Júpiter (Calisto, Ganímedes y Europa), Saturno (Titán, Encelado y Dione), la luna más grande de Neptuno (Tritón) y Plutón y otros cuerpos en el cinturón de Kuiper. Se cree que todos estos mundos tienen océanos interiores calentados por la flexión de las mareas debido a la interacción gravitatoria con su cuerpo original o (en el caso de Ceres y Plutón) la descomposición de elementos radiactivos. Otras pruebas de estos océanos y su actividad incluyen penachos superficiales y características estriadas que indican intercambios entre la superficie y el interior.
El principal desafío para explorar el interior de estos mundos es el espesor de sus capas de hielo, que pueden tener hasta 40 km (25 millas) de profundidad. En el caso de Europa, diferentes modelos han arrojado estimaciones de entre 15 y 25 km (10 y 15 mi). Además, la sonda propuesta deberá lidiar con hielo hidrostático con composiciones variables (como amoníaco y roca de silicato) a diferentes profundidades, presiones, temperaturas y densidades. También tendrá que lidiar con la presión del agua, mantener comunicaciones con la superficie y devolver muestras a la superficie.
La NASA ha explorado la posibilidad de usar una sonda de calentamiento o perforación para pasar a través de la capa de hielo para acceder al océano interior. En particular, los investigadores propusieron usar una sonda de energía nuclear que dependería de la descomposición radiactiva para generar calor y derretir el hielo superficial. Sin embargo, un equipo de investigadores de la NASA dirigido por el Dr. Benyo ha propuesto un nuevo método que se basaría en algo más que isótopos radiactivos convencionales: plutonio-238 o uranio-235 enriquecido. En cambio, su método implicaría desencadenar reacciones de fusión nuclear entre los átomos de un metal sólido.
Su método, conocido como fusión de confinamiento de celosía, se describió en dos artículos publicados en la edición de abril de 2020 de Physical Review C, titulados «Reacciones de fusión nuclear en metales deuterados» y «Reacciones nucleares novedosas observadas en metales deuterados irradiados con bremsstrahlung». Como explicó el Dr. Benyo en un reciente comunicado de prensa del Centro de Investigación Glenn de la NASA:
«Los científicos están interesados en la fusión, ya que podría generar enormes cantidades de energía sin crear subproductos radiactivos de larga duración. Sin embargo, las reacciones de fusión convencionales son difíciles de lograr y mantener porque dependen de temperaturas tan extremas para superar la fuerte repulsión electrostática entre cargas positivas. núcleos que el proceso no ha sido práctico».
Los métodos de fusión convencionales generalmente se reducen al confinamiento inercial o magnético. Con el confinamiento inercial, los combustibles como el deuterio o el tritio (hidrógeno-2 o -3) se comprimen a presiones extremas (durante nanosegundos) donde puede ocurrir la fusión. En el confinamiento magnético (reactores tokamak), el combustible se calienta hasta que alcanza temperaturas superiores a las que se dan en el centro del sol (15 millones de °C (27 millones de °F)) para lograr la fusión nuclear. Este nuevo método crea reacciones de fusión dentro de los límites de una red metálica cargada con combustible de deuterio a temperatura ambiente.
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