Europa: la luna de agua helada de Júpiter

En las regiones exteriores más frías y oscuras de nuestro Sistema Solar, un cuarteto de majestuosos planetas gigantes giran alrededor de nuestro Sol. De estos mundos gigantes y distantes, el gigante con bandas, Júpiter, se destaca entre la multitud como, con mucho, el planeta más grande de la familia de nuestro Sol. Júpiter, el «Rey de los Planetas», reina en esplendor desde donde está situado más allá del planeta terrestre Marte, y el Cinturón Principal de Asteroides que separa los dos mundos hermanos muy diferentes. Júpiter está clasificado como un gas gigante que puede, o no, contener un pequeño núcleo sólido bien escondido debajo de su densa y pesada capa de gas. Este gigantesco mundo gaseoso también está orbitado por un séquito impresionante de lunas en su mayoría heladas, cuatro de las cuales (Io, Europa, Ganímedes y Calisto) fueron descubiertas por Galileo en 1610 y recibieron el nombre de lunas galileanas en su honor. De las cuatro lunas, pequeñas, agrietadas, heladas Europa se destaca como un pequeño mundo lunar potencialmente habitable, que se cree que tiene un océano subterráneo que se arremolina y chapotea de agua líquida que sustenta la vida debajo de su capa de hielo agrietado. En noviembre de 2019, esta posibilidad se fortaleció aún más porque los científicos planetarios recibieron nueva evidencia de que este importante ingrediente para sustentar la vida, tal como la conocemos, a veces puede ser disparado al espacio desde enormes géiseres que marcan la misteriosa superficie de la luna congelada. La vida tal como la conocemos no puede existir sin agua líquida, y su presencia indica la posibilidad, aunque no la promesa, de que exista vida en este lejano mundo lunar.

Hace cuatro décadas, un viajero nave espacial Voyager obtuvo las primeras imágenes cercanas y personales de Europa. Estas imágenes revelaron grietas marrones que rasgaban la superficie helada de la luna, lo que hacía que Europa pareciera un huevo gigante con una cáscara rota. Desde entonces, las misiones al Sistema Solar exterior durante los últimos cuarenta años han recopilado suficientes datos adicionales sobre Europa para convertirla en un objetivo de investigación de alta prioridad para los científicos de la NASA que buscan vida más allá de la Tierra.

Lo que hace que Europa sea tan intrigante es la fascinante posibilidad de que pueda poseer todos de los ingredientes necesarios para el surgimiento y evolución de la vida. En noviembre de 2019, un equipo internacional de astrónomos, dirigido por la NASA Centro de vuelo espacial Goddard (GSFC) en Greenbelt, Maryland, anunció que pudieron confirmar la presencia de agua en las columnas de los géiseres de Europa. Lo hicieron midiendo directamente la propia molécula de agua. Hasta su estudio, nadie había podido confirmar la presencia de agua en estas columnas midiendo directamente la molécula de agua. El equipo midió el vapor de agua estudiando Europa a través del Observatorio WM Keck en Hawai, uno de los telescopios más grandes del mundo.

La luna hechizante de Júpiter

Europa, junto con las otras tres grandes lunas de Júpiter, Io, Ganímedes y Calisto, fue descubierta por Galileo Galilei el 8 de enero de 1610. El cuarteto de fascinantes lunas jovianas también pudo haber sido descubierto de forma independiente por el astrónomo alemán Simon Marius (1573-1625). ). La primera observación informada de Io y Europa fue realizada por Galileo el 7 de enero de 1610. Galileo usó un pequeño telescopio refractor, uno de los primeros telescopios que se usaron con fines astronómicos, para hacer su descubrimiento en la Universidad de Padua. Sin embargo, en esa observación inicial, Galileo no pudo distinguir Io y Europa como cuerpos separados debido al bajo aumento de su telescopio primitivo. Por esa razón, Io y Europa fueron registradas por Galileo como un único punto de luz. La noche siguiente, el 8 de enero de 1610, la fecha del descubrimiento de Europa utilizada por el Unión Astronómica Internacional (UAI)–Io y Europa se observaron por primera vez como lunas separadas durante las observaciones de Galileo del sistema joviano. Históricamente, esto también marcó la primera vez que se descubrió una luna en órbita alrededor de un planeta que no sea la Tierra. Antes del descubrimiento de Galileo, la Luna de la Tierra era la Luna: la única Luna que se sabe que existe.

Europa es la más pequeña del cuarteto de lunas galileanas, y es la sexta luna más cercana a su planeta padre de todas las 79 lunas conocidas de Júpiter. También es la sexta luna más grande de nuestro Sistema Solar, y es solo un poco más pequeña que la gran Luna de la Tierra. Europa se compone principalmente de roca de silicato y su corteza está formada por hielo de agua. Probablemente también tenga un núcleo de hierro y níquel, así como una atmósfera muy tenue compuesta principalmente de oxígeno. Además, la superficie de esta misteriosa luna helada está cortada con rayas y grietas. Sin embargo, esta superficie congelada está marcada por muy pocos cráteres. Esto sugiere que el caparazón helado de Europa es joven, porque las costras suaves indican un resurgimiento reciente que ha borrado impactos de cráteres anteriores. Además de los telescopios en la Tierra, Europa ha sido observada por una sucesión de sobrevuelos de sondas espaciales, el primero de los cuales ocurrió a principios de la década de 1970.

De hecho, Europa luce la superficie más lisa de cualquier cuerpo sólido conocido en nuestro Sistema Solar. La aparente juventud y suavidad de su superficie helada sugiere que un océano de agua chapotea debajo de él, lo que posiblemente podría albergar formas de vida extraterrestres. El modelo más ampliamente aceptado propone que el calor resultante de la flexión de las mareas hace que el océano permanezca en forma líquida. Esta flexión de las mareas también impulsa el movimiento del hielo que es similar a la tectónica de placas, y esto podría dar como resultado que importantes sustancias químicas de la superficie que sustentan la vida se transfieran al océano debajo. La sal marina de un océano subterráneo puede estar cubriendo algunas características geológicas en Europa. Esto sugiere que el océano está, de hecho, interactuando con el fondo del mar. Esa observación puede resultar ser un factor importante para determinar si Europa podría ser habitable. Además, el Telescopio espacial Hubble (HST) observaron penachos de vapor de agua similares a los que se ven en Encelado de Saturno, que se cree que son el resultado de la erupción de criogénicos (géiseres helados). En mayo de 2018, los astrónomos proporcionaron evidencia de apoyo de la actividad de la columna de agua en Europa, que se basó en un análisis actualizado de los datos obtenidos del sonda espacial galileoque giró en torno a Júpiter entre 1995 y 2004. Una actividad de pluma similar podría ayudar a los astrónomos a buscar señales de vida nadando en el océano subsuperficial de Europa sin tener que aterrizar en la lejana luna helada.

los galileo La misión, lanzada en 1989, proporciona actualmente la mayor parte de los datos sobre Europa. Ninguna nave espacial ha aterrizado todavía en esta misteriosa luna helada distante, aunque hay varias misiones futuras propuestas. los Júpiter Icy Moon Explorer (JUICE) de la Agencia Espacial Europea (ESA) es una misión a Ganímedes programada para lanzarse en 2022 e incluirá dos sobrevuelos de Europa. próxima de la NASA Clipper Europa está programado para lanzarse en 2025.

Europa da la vuelta a su planeta padre en poco más de tres días y medio, con un radio orbital de aproximadamente 670.000 kilómetros. Como sus otros tres galileo Lunas hermanas, Europa está bloqueada por mareas con su planeta padre, con un hemisferio constantemente mirando a Júpiter, mientras que el otro siempre está de espaldas. Debido a este bloqueo de marea, hay un punto subjoviano en la superficie de Europa, desde el cual Júpiter parecería colgar directamente sobre el cielo de Europa.

A medida que Europa viaja un poco más cerca de Júpiter, la atracción gravitacional de Júpiter se vuelve aún más poderosa. Esto hace que Europa se alargue hacia su planeta padre. A medida que Europa se aleja un poco más de Júpiter, la atracción gravitacional de Júpiter se debilita. Este debilitamiento hace que Europa se relaje y adquiera una forma más esférica, lo que crea mareas en su océano subterráneo. La excentricidad orbital de Europa está siendo impulsada constantemente por su resonancia de movimiento medio con su luna hermana Io. Debido a esto, la flexión de las mareas estira y luego aprieta el interior de Europa, creando una fuente de calor. Esta fuente de calor es lo que posiblemente permite que su océano subterráneo permanezca en su fase líquida al mismo tiempo que impulsa los procesos geológicos del subsuelo. La fuente última de esta energía es la rotación de Júpiter, que es aprovechada por Io a través de las mareas que genera en Júpiter. Luego se transfiere a Europa y Ganímedes por la resonancia orbital.

Luna de agua de Júpiter

Al validar la presencia de vapor de agua en Europa, los científicos pueden obtener una mejor comprensión de lo que sucede en el interior de esta misteriosa luna helada. Al detectar vapor de agua, los astrónomos pueden estar más seguros de que un océano de agua líquida en el subsuelo chapoteando lo hace remolino bajo la corteza agrietada de Europa. Este océano puede ser potencialmente dos veces tan grande como el de la Tierra, y estaría situado muy profundo debajo de la capa helada agrietada de millas de espesor de esta luna.

Otros científicos planetarios han propuesto otra sugerencia como posible fuente de agua para las columnas de Europan. Esta posible fuente alternativa podría ser en forma de reservorios poco profundos de hielo de agua derretida ubicados no muy muy por debajo de la superficie de Europa. También se ha propuesto que el poderoso campo de radiación de Júpiter está arrancando partículas de agua de la gruesa capa de hielo de la gélida luna. Sin embargo, investigaciones más recientes han debilitado esta posibilidad.

«Los elementos químicos esenciales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) y las fuentes de energía, dos de los tres requisitos para la vida, se encuentran en todo el Sistema Solar. Pero el tercero, el agua líquida, es algo duro. para encontrar más allá de la Tierra. Si bien los científicos aún no han detectado agua líquida directamente, hemos encontrado lo siguiente mejor: agua en forma de vapor «, explicó el Dr. Lucas Paganini en un 18 de noviembre de 2019 Comunicado de prensa del Observatorio Keck. El Dr. Paganini es un científico planetario de la NASA que dirigió la investigación de detección de agua.

En su estudio, publicado en la edición del 18 de noviembre de 2019 de la revista astronomia de la naturaleza, El Dr. Paganini y su equipo informaron que han detectado suficiente agua arrojada desde Europa (5,202 libras por segundo) para llenar una piscina olímpica en apenas minutos. Sin embargo, los astrónomos también encontraron que el agua aparece con poca frecuencia, al menos en cantidades suficientes para ser detectada desde la Tierra, según el Dr. Paganini.

“Para mí, lo interesante de este trabajo no es solo la primera detección directa de agua sobre Europa, sino también la falta de ella dentro de los límites de nuestro método de detección”, añadió.

El Dr. Paganini y su equipo detectaron la débil señal de vapor de agua solo una vez durante 17 noches de observaciones realizadas entre 2016 y 2017. Observando la luna desde Observatorio Kecklos científicos planetarios detectaron moléculas de agua en Europa hemisferio delantero. los hemisferio principal es el lado de una luna que siempre mira en la dirección de su órbita alrededor de su planeta padre. De esta forma, Europa es como la propia Luna de la Tierra. Esto se debe a que ambas lunas están bloqueadas gravitacionalmente con sus planetas, lo que resulta en la hemisferio principal siempre mirando en la dirección de la órbita, mientras que el hemisferio posterior siempre se gira en sentido contrario.

El equipo de científicos planetarios utilizó Espectrógrafo de infrarrojo cercano del Observatorio Keck (NIRSPEC) para llevar a cabo sus observaciones de Europa. NIRSPEC mide la composición química de las atmósferas planetarias a través de la luz infrarroja que absorben o emiten. Las moléculas, como las moléculas de agua, emiten frecuencias chismosas específicas de luz infrarroja mientras bailan con la radiación solar.

Hubo otros descubrimientos intrigantes sobre Europa antes de esta reciente detección de vapor de agua. El primero de estos tentadores hallazgos fue cortesía de la NASA. nave espacial galileo. galileo Midió con éxito las perturbaciones en el campo magnético de Júpiter cerca de Europa mientras la nave espacial estaba en órbita alrededor del gigantesco planeta entre 1995 y 2003. Las mediciones indicaron a los científicos planetarios que un fluido eléctricamente conductor estaba causando las perturbaciones magnéticas observadas, y que el fluido más probable era un océano salado arremolinándose bajo la capa de hielo agrietada de Europa. Cuando los científicos analizaron las perturbaciones magnéticas con mayor detalle en 2018, encontraron evidencia de posibles columnas de vapor de agua.

En 2013, los científicos planetarios anunciaron que habían utilizado la NASA HST para detectar los elementos químicos hidrógeno (H) y oxígeno (O), que son componentes del agua (H2O). Los astrónomos notaron que habían descubierto el hidrógeno y el oxígeno en configuraciones similares a penachos en la atmósfera de Europa. Unos años más tarde, otro equipo de científicos también usó HST para recolectar aún más evidencia de posibles erupciones de penachos. Este grupo de científicos planetarios obtuvo imágenes de proyecciones en forma de dedos, que aparecían en silueta, cuando la luna helada pasaba frente a su planeta padre con bandas.

«Esta primera identificación directa de vapor de agua en Europa es una confirmación crítica de nuestras detecciones originales de especies atómicas, y destaca la aparente escasez de grandes penachos en este mundo helado», señaló el Dr. Lorenz Roth en el 18 de noviembre de 2019. Comunicado de prensa del Observatorio Keck. El Dr. Roth es astrónomo y físico de Instituto Real de Tecnología KTH en Estocolmo, Suecia, quien lideró el 2013 HST investigación y fue coautor de este estudio más reciente.

El estudio del Dr. Roth, junto con estos hallazgos anteriores, solo ha medido los componentes del agua que existen en la capa superficial helada de Europan. Esto significa que detectar la presencia de vapor de agua en otros mundos distantes todavía presenta un desafío. Las naves espaciales actuales solo tienen capacidades limitadas para detectar su presencia, y los científicos planetarios que utilizan telescopios terrestres para buscar agua en el espacio profundo deben tener en cuenta el efecto distorsionador del agua que existe en la atmósfera de nuestro propio planeta. Con el fin de minimizar el efecto del agua atmosférica de la Tierra, el equipo del Dr. Paganini utilizó complejos modelos informáticos y matemáticos para simular las condiciones de la atmósfera de nuestro planeta. Los científicos hicieron esto para poder diferenciar el agua atmosférica de la Tierra de la de Europa en los datos obtenidos por el NIRSPEC.

«Realizamos controles de seguridad diligentes para eliminar posibles contaminantes en las observaciones terrestres. Pero, finalmente, tendremos que acercarnos a Europa para ver qué está pasando realmente», señaló el Dr. Avi Mandell en el 18 de noviembre de 2019. Comunicado de prensa del Observatorio Keck. El Dr. Mandell es un Centro de vuelo espacial Goddard científico planetario en el equipo del Dr. Paganini.

Los astrónomos pronto podrán acercarse lo suficiente a Europa para resolver algunos de los misterios que aún persisten sobre el funcionamiento externo e interno de este pequeño mundo lunar potencialmente habitable. La próxima Clipper Europa La misión, cuyo lanzamiento está previsto para mediados de la década de 2020, arrojará aún más luz sobre este pequeño y fascinante mundo helado. Los científicos han estado investigando Europa durante casi cincuenta años. Estos estudios comenzaron con una foto modesta de un mundo extraño que parecía similar a un huevo grande con una cáscara rota.

Cuando el Clíper El orbitador llega a Europa, después de su largo viaje a través del espacio interplanetario, llevará a cabo un estudio detallado de la superficie de Europa, el interior profundo, la atmósfera tenue, el océano de agua líquida del subsuelo y, posiblemente, incluso los respiraderos superficiales activos más pequeños. los Clíper tomará fotografías de cualquier pluma que exista en la misteriosa superficie de Europa y obtendrá muestras de las moléculas que descubre en la delgada atmósfera con sus espectrómetros de masas. También buscará un sitio prometedor del cual un futuro módulo de aterrizaje Europa pueda recolectar muestras.

Estas futuras investigaciones deberían resolver aún más misterios tentadores de este pequeño y helado mundo lunar, especialmente si Europa es o no un posible hábitat para la vida tal como la conocemos, nadando en las secretas y distantes aguas oscuras de su océano oculto.