La búsqueda de vida más allá de la Tierra generalmente se enfoca en buscar primero agua, la base de la vida tal como la conocemos. Si el agua es un gas, líquido, o sólido, su presencia y composición pueden decirles mucho a los investigadores sobre el planeta, Luna, cometa, o asteroide en el que se detecta y si podría albergar vida.

Debido a que el espacio interestelar es tan frío y es principalmente un vacío, el agua que detectamos de la Tierra suele estar en forma de hielo amorfo, lo que significa que su estructura atómica no está ordenada en una red cristalina como el hielo en la Tierra. Cómo se produce la transición entre las fases de hielo cristalina y amorfa en cuerpos helados como Europa o en objetos del cinturón de Kuiper más allá de Plutón, es difícil de estudiar, a menos que puedas imitar el frío, vacío oscuro del espacio exterior, bajo intensa radiación, en un laboratorio.

Eso es exactamente lo que los científicos del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, están trabajando en la fuente de neutrones de espalación ORNL (SNS). Bajaron la temperatura de una placa de zafiro monocristalino a 25 K (aproximadamente menos 414 grados Fahrenheit), lo colocó en una cámara de vacío, y agregó solo unas pocas moléculas a la vez de agua; en este caso, agua pesada (D2O) –a la placa. Luego observaron cómo la estructura del hielo cambiaba con la temperatura variable antes de que finalmente se formara hielo cristalino. A continuación, el equipo planea simular los cuerpos helados del sistema solar bombardeando la muestra con radiación de electrones para determinar cómo influye esto en la estructura del hielo.

"El experimento produjo una capa de hielo amorfo similar al hielo que constituye la mayor parte del agua en todo el universo, "dijo Chris Tulk, Científico de dispersión de neutrones ORNL. "Este es el mismo tipo de hielo que podría haberse formado en las regiones extremadamente frías de la Luna permanentemente sombreadas, en las regiones polares de Europa, la luna de Júpiter, y dentro del material entre las estrellas en nuestra galaxia, conocidas como densas nubes moleculares. Aunque es probable que gran parte del hielo ya se haya cristalizado en los cuerpos más calientes, el hielo fresco en los cuerpos más fríos y en el espacio profundo es probablemente todavía amorfo ".

Los científicos esperan responder preguntas como la cantidad de hielo en la superficie de Europa, La segunda luna más pequeña de Júpiter, podría ser hielo amorfo como resultado de la irradiación de la superficie por partículas cargadas producidas por el campo magnético de Júpiter.

"Esta información podría ayudarnos a interpretar mejor los datos científicos de la nave espacial Europa Clipper y también proporcionar algunas pistas sobre cómo evoluciona el hielo de agua en varias partes del universo". "dijo Murthy Gudipati, científico investigador senior en JPL. "Con una fecha de lanzamiento prevista para 2024, El objetivo de la misión Europa Clipper es evaluar la habitabilidad de Europa mediante el estudio de su atmósfera, superficie, e interior, incluyendo agua líquida debajo de la corteza helada que potencialmente podría sustentar la vida ".

Los experimentos iniciales del equipo se realizaron en el difractómetro de presión y neutrones de espalación (SNAP) en SNS, un instrumento que se utiliza normalmente para experimentos de alta presión, pero que los científicos configuraron para imitar la baja presión, Ambiente espacial extremadamente frío y de alta radiación. Los experimentos futuros emplearán la dispersión de neutrones inelástica en el instrumento VISION para estudiar la dinámica del hielo amorfo a medida que se forma. Los experimentos también emplearán el bombardeo de electrones para estudiar los cambios en estas formas exóticas de hielo en un entorno de radiación espacial.