O líquido da água é provavelmente abundante no universo , apesar de sua presença ter sido detectada em um corpo de forma estável no momento (julho de 2015), a Terra .
A existência de água líquida em outros corpos é um assunto particularmente estudado porque, entre outras coisas, é geralmente considerada um dos pré-requisitos essenciais para a vida . A busca por água líquida fora da Terra é, portanto, uma parte importante do trabalho realizado no contexto da busca por vida extraterrestre .
Por sua superfície coberta a aproximadamente 71% pelos oceanos , a Terra é a única estrela conhecida por abrigar zonas estáveis de água líquida. Por outro lado, a água líquida é essencial para todos os organismos vivos conhecidos que ali vivem. A presença de água líquida na Terra é o resultado de suficiente pressão atmosférica sobre a sua superfície e o facto da órbita da terra está localizado na zona de habitabilidade do Sol , o último sendo quase circular e estável . No entanto, sua origem permanece incerta.
Métodos diferentes são usados para detectar água líquida em outros lugares que não na Terra. Os principais são espectroscopia de absorção e geoquímica . Essas técnicas são comprovadamente eficazes para detectar o vapor d'água e o gelo de água , mas a água líquida é mais difícil de detectar por espectroscopia astronômica , especialmente quando a água está subterrânea. Por essa razão, astrônomos , planetologistas e exobiologistas estudam e usam efeitos de maré , modelos de diferenciação planetária e técnicas radiométricas para avaliar o potencial de um objeto para abrigar água líquida. A água emitida durante fenômenos vulcânicos pode fornecer pistas, assim como as características fluviais e a presença de anticongelante ( sais ou amônia ).
Usando esses métodos, a água líquida parece ter coberto grande parte da superfície de Marte no passado. Este também parece ser o caso em Vênus . No entanto, a água líquida também pode existir nas profundezas dos corpos planetários, assim como as águas subterrâneas da Terra. O vapor de água às vezes é considerado evidência da presença de água líquida, embora possa ser detectado onde não há vestígios de água líquida. Evidências semelhantes apóiam a presença de água líquida abaixo da superfície de muitas luas e planetas anões , às vezes na forma de grandes oceanos subglaciais . A água líquida é considerada comum em outros sistemas planetários, apesar da falta de evidências conclusivas no momento (2015).
A água pura existe na forma líquida em um domínio limitado de torques de pressão - temperatura , correspondendo à área verde colorida no diagrama de fase abaixo contra.
Abaixo de 251,165 Kelvin ( −22,015 ° C ), temperatura do ponto triplo entre o estado líquido, o estado de gelo I h (o gelo que geralmente conhecemos) e o estado de gelo III , a água existe apenas na forma de gelo (diferentes fases mas tudo sólido) ou vapor . A temperatura máxima é a do ponto crítico da água, 674 Kelvin ( 301 ° C ). Na verdade, em pressões em que a água é líquida nessa temperatura, ela se torna um fluido supercrítico em temperaturas mais altas, de modo que não podemos mais falar estritamente em estado líquido.
Em termos de pressão, o mínimo necessário é a pressão do ponto triplo líquido / sólido ( I h ) / vapor da água: 611,73 pascais , ou cerca de 0,6% da pressão atmosférica normal . A pressão máxima é aquela da transição entre o estado líquido e o estado gelado VII na temperatura do ponto crítico, isto é, cerca de 13 gigapascais, ou novamente da ordem de 130.000 vezes a pressão atmosférica normal.
No entanto, a presença de elementos dissolvidos desempenhando, por exemplo, o papel de anticongelante pode diminuir significativamente o ponto de congelamento da água e, consequentemente, permitir a presença de água líquida em temperaturas muito mais baixas do que seria possível para a água pura. É assim que a água líquida (ou algum tipo de salmoura líquida) parece existir, pelo menos temporariamente, onde não existiria se a água fosse pura.
O método de maior sucesso para detectar e confirmar a presença de água líquida é a espectrometria de absorção . A água líquida possui uma assinatura espectral diferente de outros estados, devido ao estado de sua ligação de hidrogênio . No entanto, as águas superficiais em planetas terrestres podem se tornar indetectáveis por este método devido à presença de uma atmosfera .
A presença de vapor d'água foi confirmada em muitos objetos por espectroscopia , mas não é suficiente para provar a existência de água líquida. No entanto, quando combinado com outras observações, a presença de água líquida pode ser inferida. Assim, a densidade de Gliese 1214b sugere que uma parte significativa de sua massa é água, e a detecção de vapor de água pelo Telescópio Espacial Hubble sugere fortemente a presença de gelo quente ou água superfluida.
Thomas Gold postulou que muitos corpos no Sistema Solar poderiam abrigar água líquida abaixo de sua superfície. A presença desta água pode ser detectada por certas características geológicas.
Portanto, é possível que Marte tenha água líquida subterrânea. A pesquisa também sugere que no passado a água fluía sobre sua superfície, deixando grandes áreas semelhantes aos oceanos terrestres. Certas pistas diretas e indiretas sugerem a presença de água líquida sobre ou sob sua superfície: leitos de riachos , calotas polares , medidas de espectrometria , crateras erodidas ou a presença de minerais cuja existência está diretamente ligada à presença de água (como opala ou goethita ) .
A terra caótica também pode estar relacionada à presença de água líquida no subsolo. Assim, emnovembro de 2011, uma equipe de pesquisadores publica um artigo na Nature que sugere que vários caos presentes na Europa estão localizados em grandes lagos de água líquida. Esses lagos estariam completamente encerrados no envelope de gelo externo do satélite e, mais abaixo na camada de gelo, haveria um oceano líquido. Em Enceladus , esse caos é observado (ver listras de tigre ) e os cristais de gelo de que são feitas mostram que são recentes.
CriovulcanismoAlguns gêiseres ejetando vapor d'água foram encontrados na Europa e em Enceladus . A presença de sal nas de Enceladus permite deduzir que a água tem uma origem profunda. O criovulcanismo pode ser um indício da presença de água líquida subterrânea se ejetar os gêiseres de água, e um índice ainda mais importante se, além da água, eles ejetarem sais.
O consenso científico é a favor da presença de água líquida sob a superfície da Europa e de uma energia para mantê-la, resultante do calor gerado pelas marés . As primeiras indicações da presença dessas forças de maré vieram de considerações teóricas sobre o aquecimento por forças de maré (uma consequência da órbita ligeiramente excêntrica da lua e da ressonância orbital com outros satélites galileanos ).
Os cientistas estão usando medições feitas pela Cassini para confirmar a presença de um oceano de água líquida abaixo da superfície de Enceladus. Modelos resultantes de forças de maré têm sido usados para teorizar a presença de camadas de água líquida em outras luas do Sistema Solar .
Os planetologistas podem usar Cálculos de densidade para determinar a composição de um planeta (ou uma estrela em geral) e, assim, avaliar seu potencial de possuir água líquida. O método carece de precisão, entretanto, porque combinações de muitos compostos e estados podem produzir resultados semelhantes.
Os cientistas também usaram sinais de rádio e o radar da Cassini para detectar a presença de uma camada de água líquida e amônia em Titã . Os resultados obtidos são consistentes com os obtidos através da realização de cálculos de densidade.
Modelos de decadência radioativa em pequenos corpos gelados no Sistema Solar sugerem que Rhea , Titania , Oberon , Tritão , Plutão , Eris , Sedna e Orcus podem possuir oceanos subterrâneos. Esses modelos indicam que essas camadas de água líquida estão em contato direto com o núcleo rochoso, permitindo uma dissolução eficiente de sais minerais na água, ao contrário de satélites maiores, como Ganimedes , Calisto ou Titã, cujas camadas de água líquida repousariam no gelo sob alta pressão .
Modelos de alguns objetos do Sistema Solar revelam a presença de água líquida em sua composição interna.
Assim, os modelos do planeta anão Ceres mostram que uma camada de água líquida pode existir sob sua superfície. No entanto, também pode ser uma camada de gelo.
A presença de um planeta na zona habitável circunstelar pode permitir a existência de água líquida.
A Terra é o único corpo do Sistema Solar onde a presença de água líquida é certa. Mas em muitos outros corpos sua presença presente ou passada é provável, plausível ou possível.
A Terra é o único objeto conhecido até hoje em que a presença de água líquida é certa.
MarçoNo passado, Marte foi capaz de acomodar água líquida na forma de lagos, rios ou até mesmo um oceano conhecido como Oceanus Borealis . Hoje, a água em Marte está quase exclusivamente presente na forma de gelo e uma pequena parte na forma de vapor . A água líquida pode, no entanto, existir temporariamente sob certas condições. Não existe um grande corpo de água líquida porque a atmosfera de Marte é muito fina (cerca de 600 pascal na superfície ou cerca de 0,6% da pressão atmosférica da Terra ao nível do mar ) e a temperatura global é -63 ° C . Geralmente, a água sublima ou cristaliza , sem passar pelo estado líquido.
Dentro setembro de 2015a NASA anuncia que a análise de imagens da sonda Mars Reconnaissance Orbiter confirma a presença de água líquida na superfície de Marte, na forma de solução salina concentrada. De clorato e perclorato atuariam como anticongelantes. A equipe por trás do estudo, no entanto, acredita que seria "justificado" explorar os quatro sites usados para esta análise para validar esta hipótese. Um estudo publicado emmarço de 2017mostrou que os fluxos eventualmente seriam secos. Na verdade, as quantidades de água necessárias para explicar essas fontes de água a cada ano não são suficientes na atmosfera. Uma fonte subterrânea também é muito improvável porque fluxos sazonais (em inglês : recurring slope lineae , RSL) às vezes se formam nos cumes. A nova hipótese propõe o efeito bomba de Knudsen como gatilho para os fluxos. Este estudo foi concluído emnovembro de 2017.
Algumas medições feitas pelo Curiosity sugerem que pode haver água líquida sob a superfície de Marte, com a descoberta da presença de perclorato de cálcio , um sal que baixa a temperatura de derretimento da água, em solo marciano. Assim, observações feitas entre maio de 2012 e dezembro de 2015 utilizando o instrumento MARSIS (en) da Mars Express e publicadas emjulho de 2018revelou um provável corpo de água líquida com 20 km de largura sob 1,5 km de gelo em Planum Australe (perto do Pólo Sul).
VênusVênus poderia ter abrigado água líquida em seu passado. Essa água pode então ter evaporado e se decomposto na alta atmosfera.
Foi detectada a presença de vapor de água na atmosfera de Ceres . A presença de gêiseres expelindo vapor de água em Ceres pode estar ligada à existência de um oceano de água líquida abaixo de sua superfície. As manchas claras de Ceres também podem ter uma origem hidrotérmica e se originar de água líquida subterrânea. A existência no passado de água líquida que se solidificou também é considerada, sugerida por uma presença significativa de gelo e sua separação das camadas de rocha.
ErisPrevê-se a presença de um oceano de água líquida sob a superfície de Eris , cuja existência teórica é facilitada pelas forças das marés geradas por sua Disnomia satélite . O oceano está potencialmente associado ao criovulcanismo.
PlutãoA presença de um antigo oceano subterrâneo, potencialmente ainda presente, é considerada em Plutão. Assim, a emissão de vapor d'água em Plutão poderia estar ligada à presença de um oceano subterrâneo, assim como a presença de um chasmata cheio de gelo de água.
Calisto , uma lua de Júpiter , tem um campo magnético intenso. Sua intensidade estaria ligada à presença de um oceano de água líquida salgada (um bom condutor ) sob sua superfície.
Caronte ( Plutão I )A existência anterior de um oceano de água líquida é uma pista considerada para explicar a presença de uma rede de chasmata no nível do equador de Charon . Essas estruturas podem ter se formado quando o oceano congelou.
Dione ( Saturno IV )Acredita-se que Dione , um dos maiores satélites naturais de Saturno , também abriga um oceano de água líquida subterrânea. Revelado por pequenas variações na forma e campo gravitacional de Dione, este oceano estaria enterrado sob cerca de 100 km de gelo e 65 km de espessura .
Encélado ( Saturno II )Algumas pistas sugerem que Enceladus , outro satélite de Saturno , poderia ter, como a Europa, uma camada de água líquida sob uma camada de gelo. A presença de criovulcanismo em sua superfície é uma pista importante. A água nesses gêiseres contém pequenas quantidades de sal, nitrogênio e hidrocarbonetos voláteis. Este oceano subsistiria graças às forças das marés geradas por Saturno. As oscilações do satélite gravado pelo Cassini-Huygens sonda tendem a mostrar a presença de um oceano de água líquida.
Europa ( Júpiter II )A Europa , um satélite de Júpiter , pode ter uma camada de água líquida sob sua superfície gelada. Esta água poderia permanecer neste estado com as forças das marés gerando calor suficiente para manter essa camada líquida (veja Aquecimento do oceano da Europa ). A camada de gelo acima deste oceano é estimada entre 10 e 30 km de tamanho , incluindo uma camada dúctil de “gelo quente”. A baixa presença de crateras superficiais e a existência de epsomita no gelo de superfície da Europa são importantes indícios da presença de um oceano subglacial: mostram que este gelo tem uma origem profunda e que se renova.
Ganimedes ( Júpiter III )Ganimedes , um satélite de Júpiter, poderia abrigar um oceano subterrâneo salgado, de acordo com observações do Telescópio Espacial Hubble em 2015. Os padrões de suas luzes polares e as oscilações de seu campo magnético sugerem que sim. É estimado em cerca de 100 km de profundidade e coberto por uma crosta de gelo de cerca de 150 km .
Mimas ( Saturno I )Um oceano de água líquida entre a superfície e o núcleo é imaginado para explicar a estrutura interna de Mimas .
Titã ( Saturno VI )Titã , um satélite de Saturno teria um oceano de água líquida muito salgada sob sua superfície. Este oceano seria coberto por uma espessa camada de gelo. Essa camada de gelo seria muito rígida, limitando as trocas com o exterior. Assim, o metano na atmosfera de Titã poderia vir de possíveis pontos quentes no oceano, capazes de amolecer esse gelo. provavelmente também haveria vapor de água em sua atmosfera.
Tritão ( Netuno I )Tritão pode ter possuído um oceano de água líquida e amônia entre sua superfície gelada e seu núcleo. Este oceano ainda pode existir hoje. O calor necessário para sua formação e manutenção pode vir das forças das marés e da decadência radioativa . De crioovolanos estão presentes na superfície da lua, o que é uma indicação da presença de um oceano subterrâneo.
A presença de minerais de argila no cometa Tempel 1 pode ser explicada pela existência de água líquida.
81P / Wild (Wild 2)A presença de minerais se formando na presença de água líquida nas amostras de Wild 2 trazidas pela Stardust pode ser explicada pela formação de bolsões de água líquida no cometa no passado.
(4) VestaCertas ravinas na superfície do asteróide (4) Vesta sugerem a existência passada de fluxos de água. Estas últimas foram formadas pelo aquecimento de manchas de gelo após um impacto.
Fora do Sistema Solar, a presença de água líquida ainda não é certa, mas é extremamente provável: para os planetas localizados em zonas naturalmente habitáveis , mas também para os indubitavelmente numerosos planetas-oceanos . Muitos sistemas planetários conhecidos têm uma composição diferente do Sistema Solar, embora haja um provável viés de amostragem decorrente dos métodos de detecção empregados .