Europa: todo lo viejo es nuevo otra vez

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En el frío crepúsculo de los límites exteriores de nuestro Sistema Solar, el gigante de bandas Júpiter reina supremo. Júpiter es, con mucho, el más grande de los descendientes planetarios de nuestro Sol, y es un mundo horrible que bien podría haberse convertido en un compañero estelar binario para nuestro Sol, haciendo imposible la vida en la Tierra. Pero, afortunadamente para nosotros, Júpiter simplemente no alcanzó la masa suficiente para encender sus fuegos estelares de fusión nuclear, y en su lugar comenzó a encogerse. Entre las muchas lunas de Júpiter, el pequeño y helado mundo lunar llamado Europa se destaca entre la multitud, y canta una canción de sirenas intrigante para los astrónomos que buscan una posible vida que existe más allá de la Tierra. Esto se debe a que esta pequeña luna congelada, que se beneficia de su corteza de hielo agrietada, destrozada y caótica, puede esconder un océano global de agua líquida que sustenta la vida. Donde existe agua líquida, existe la posibilidad, aunque de ninguna manera la promesa, de que la vida tal como la conocemos también pueda existir. En mayo de 2018, un equipo de científicos anunció que después de reexaminar los datos de una antigua misión, habían adquirido nuevos conocimientos que indicaban que Europa podría tener los ingredientes adecuados para sustentar la vida. Los datos proporcionan una fuerte evidencia independiente de que el reservorio de agua líquida subsuperficial del mundo lunar puede estar revelando su presencia al ventilar columnas de vapor de agua sobre la cáscara helada agrietada de Europa.

Los datos recopilados por la nave espacial Galileo de la NASA en 1997 fueron reexaminados por científicos que utilizaron modelos de supercomputadoras nuevos y más avanzados para resolver un misterio intrigante. Este rompecabezas se centra alrededor de una extraña banda localizada en el campo magnético de Europa que no se ha explicado hasta ahora. Las imágenes ultravioletas anteriores tomadas por el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA en 2012 indicaban la presencia de plumas, pero este nuevo estudio utilizó datos que se habían recopilado mucho más cerca de la fuente, y se considera que es un fuerte respaldo que corrobora la existencia de penachos de vapor de agua salían de la corteza helada de cáscara de huevo agrietada de Europa. Los nuevos descubrimientos aparecen en la edición del 14 de mayo de 2018 de la revista Nature.

El estudio fue dirigido por el Dr. Xianzhe Jia, físico espacial de la Universidad de Michigan en Ann Arbor y autor principal del artículo de Nature . El Dr. Jia también es co-investigador de dos instrumentos que harán el largo y peligroso viaje a bordo del Europa Clipper. El planeado Europa Clipper está diseñado para explorar la potencial habitabilidad de Europa.

“Los datos estaban allí, pero necesitábamos un modelo sofisticado para dar sentido a la observación”, explicó el Dr. Jia en un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA del 14 de mayo de 2018 . El JPL se encuentra en Pasadena, California.

La luna de agua helada y misteriosa de Júpiter

Galileo Galilei descubrió Europa en enero de 1610, junto con otras tres lunas jovianas . Este cuarteto de lunas grandes (Io, Europa, Ganimedes y Calisto) se designaron colectivamente como lunas galileanas en honor a su descubridor.

En una noche de invierno despejada e iluminada por las estrellas, Galileo subió al techo de su casa en Padua y descubrió las cuatro lunas que llevan su nombre. Lo hizo utilizando solo un pequeño y primitivo “catalejo”, uno de los primeros telescopios que se usó con fines astronómicos. Históricamente, esto también marcó la primera vez que se detectó una luna en órbita alrededor de un planeta distinto al nuestro. Tanto Ganímedes como Calisto están compuestas de hielo y roca, y Ganimedes tiene la distinción de ser la luna más grande de nuestro Sistema Solar. Io se diferencia de sus tres hermanos galileos porque es una pequeña luna con algunos atributos del infierno. La colorida superficie del pequeño volcán Io se ha comparado con una “pizza de pepperoni”: cicatrizada, manchada y marcada por volcanes en erupción, feroces y ardientes. También está bien dotado de azufre.

Galileo hizo la primera detección reportada de Io y Europa el 7 de enero de 1610. Sin embargo, durante esa primera observación de las dos lunas, no pudo separar a Io y Europa en dos entidades distintas. Esto se debe a las capacidades de bajo aumento de su primitivo telescopio. Por esta razón, el dúo parecía ser solo un único punto de luz solitario. Al día siguiente, Io y Europa se observaron por primera vez como lunas pequeñas y distantes por derecho propio, mientras Galileo continuaba su estudio del sistema joviano. El cuarteto de lunas galileanas puede haber sido descartado independientemente por el astrónomo alemán Simón Marius (1573-1625).

Se cree que el mundo lunar, Europa, contiene un manto rocoso y un núcleo de hierro, así como su océano subterráneo de agua salada que fluye en su cáscara helada. Europa está lo suficientemente lejos del calor de fusión de nuestra Estrella para mantener la superficie del océano bajo la superficie congelada, creando así su corteza de hielo destrozada. También hay un misterioso material de color marrón rojizo oscuro que aparece a lo largo de las numerosas fracturas de Europa, así como regiones manchadas que marcan cicatrices en su superficie. Este material de color marrón rojizo oscuro aún no se ha identificado, pero puede revelar un paquete sorpresa lleno de pistas sobre el potencial de esta luna lejana como un pequeño mundo habitable.

En el momento de su descubrimiento, las regiones desordenadas de la interrupción del hielo en Europa, apropiadamente llamadas los terrenos del caos , se consideraban áreas exóticas de misteriosos orígenes. Sin embargo, actualmente se tiene la hipótesis de que los terrenos del caos se formaron como resultado de los movimientos de solshing del océano subsuperficial global de Europa de agua líquida que se agita debajo de su cáscara helada.

Europa orbita a Júpiter cada 3.5 días, y está ligada gravitacionalmente a su planeta padre de tal manera que siempre le muestra la misma cara. Además, debido a que la órbita de Europa alrededor de Júpiter es elíptica, su distancia de Júpiter varía de acuerdo con la ubicación de su órbita. Esto causa mareas que se estiran y relajan repetidamente la superficie destrozada de la luna helada ( flexión de la marea) . Las mareas son el resultado de la influencia gravitacional de Júpiter en Europa. Esto se debe a que la atracción gravitatoria de Júpiter es más poderosa en el lado cercano de Europa que en el lado lejano. Para empeorar las cosas, la magnitud de esta implacable variación cambia a medida que Europa viaja en su órbita alrededor de Júpiter. La flexión de las mareas resulta de las mareas que contribuyen con energía a la corteza helada de Europa, y esto crea las fracturas de corte largo que rasgan a través de su superficie exterior. Las mareas europeas pueden crear potencialmente una actividad volcánica o hidrotérmica en el fondo marino, que puede proporcionar nutrientes preciosos a posibles formas de vida que flotan en el agua salada, haciendo así que el océano sea habitable. Actualmente, las propuestas de modelos científicos preferidos de que el calor resultante de la flexión de las mareas mantiene al océano subsuperficial de Europa en su fase líquida de soporte vital e impulsa el movimiento del hielo que es similar a la tectónica de placas en la Tierra, por lo que absorbe sustancias químicas de la superficie al océano oculto agitándose bajo la cáscara helada de Europa. Además, la sal marina formada en el océano subsuperficial de Europa puede estar cubriendo algunas de las características geológicas que se han observado en la superficie de Europa. Esto indica que el océano está interactuando con el fondo marino. Dicha interacción también podría desempeñar un papel importante en la posible aparición de formas de vida en este mundo lunar.

Sobre la base de la pequeña cantidad de cráteres observables que marcan la cáscara helada de Europa, se cree que la superficie es joven: solo tiene entre 40 y 90 millones de años. Las superficies fuertemente embaladas son más antiguas que las superficies que muestran comparativamente poca cráter. Esto se debe a que la actividad geológica ha borrado los cráteres más antiguos, lo que posteriormente proporcionó al mundo una nueva superficie fresca. En comparación, Calisto, otro de los cuartetos de lunas galileanas, tiene una superficie que se estima tiene unos pocos miles de millones de años porque está marcada por cráteres que no han borrado la superficie.

La nave espacial Galileo de la NASA para el sistema de Júpiter se lanzó en 1989, y ha proporcionado la mayoría de los datos actuales recopilados sobre Europa. La misión Galileo finalizó el 21 de septiembre de 2003 cuando, lamentablemente, la nave se vio obligada a estrellarse contra la aplastante atmósfera del planeta gigante que había estado observando con éxito durante tanto tiempo. La nave espacial Juno en curso de la NASA se lanzó el 5 de agosto de 2011 y entró en órbita alrededor de Júpiter el 5 de julio de 2016. Juno buscará pistas sobre cómo nació Júpiter. Tanto Galileo como Juno son las únicas naves espaciales hasta ahora que han entrado en la órbita de Júpiter.

Ninguna nave espacial ha aterrizado en la helada y misteriosa Europa. Sin embargo, debido a sus muchas características intrigantes y posibilidades fascinantes, esto pronto cambiará. Tal vez nadando en el mar subterráneo de Europa, hay trocitos de vida que finalmente pueden responder a la pregunta masiva de si estamos o no solos en el Cosmos. Los astrónomos comenzarán a observar Europa nuevamente con la misión Europa Clipper , cuyo lanzamiento está programado para el 2020. Según los planes, Europa Clipper llegará a Júpiter varios años después de ser lanzado, y luego intentará observar si el pequeño mundo lunar congelado podría poseer las condiciones adecuadas para la vida. La nave espacial Europa Clipper es tolerante a la radiación y logrará 45 sobrevuelos de Europa en altitudes que varían de 1,675 millas a 16 millas desde una órbita larga y circular alrededor de Júpiter.

Los instrumentos de Europa Clipper incluirán cámaras y espectrómetros para obtener imágenes de alta resolución de la corteza exótica de Europa y determinar su composición. Un radar que penetra en el hielo también determinará el grosor de la cáscara helada agrietada de Europa y buscará lagos subsuperficiales que se parecen a los de la Antártida de la Tierra. La misión también llevará un magnetómetro para medir tanto la dirección como la fuerza del campo magnético de Europa. Esta medida ayudará a los astrónomos a determinar la salinidad y la profundidad del océano global subsuperficial de Europa.

A pesar de que Europa fue visitada por el dúo de naves hermanas, Pioneer 10 y Pioneer 11, en la década de 1970, así como por los dos Voyagers de 1979, estas primeras misiones de exploración espacial enviaron solo un puñado de imágenes tenues y granuladas. De vuelta a los astrónomos en la tierra. Sin embargo, a pesar de que estas primeras imágenes no estaban a la altura de los estándares actuales, lograron revelar con éxito lo suficiente sobre Europa para convertirla en un objetivo potencialmente interesante para un estudio posterior. En las imágenes enviadas de regreso a la Tierra por la Voyager , se podían ver heladas llanuras de color amarillo pálido, y también mostraban esas misteriosas regiones marrón rojizas de composición desconocida. Se observaron las largas fracturas que atravesaban la cubierta helada de Europa, y se extendían miles de kilómetros sobre la superficie agrietada y congelada de la luna. Características similares en la Tierra indican la existencia de montañas y cañones profundos. Sin embargo, nada más alto que unos pocos kilómetros podría haber visto en esta luna helada agrietada. De hecho, la corteza lisa y juvenil de Europa es una de las superficies más lisas de nuestro Sistema Solar.

El HST es responsable de detectar el primer indicio de penachos de vapor de agua que salen de la superficie de Europa. Estas plumas tienen una sorprendente similitud con las observadas en la helada luna de agua, Encelado de Saturno. Los penachos de agua de Encelado son el resultado de la aparición de criovolanos (géiseres de agua).

Europa es un mundo lunar particularmente interesante porque es uno de los cuerpos que habitan en la familia de nuestro Sol el que podría albergar la vida tal como la conocemos. Es probable que la luna helada contenga grandes cantidades de agua líquida, y la posibilidad de vida en los mares de Europa aumenta debido a que su actividad geológica podría provocar el intercambio de sustancias químicas de la superficie con el océano oculto bajo el hielo.

Todo lo viejo es nuevo otra vez

El equipo del Dr. Jia exploró los datos antiguos de Galileo luego de una presentación realizada por la Dra. Melissa McGrath del Instituto SETI en Mountain View, California. La Dra. McGrath, miembro del equipo científico de Europa Clipper , hizo su presentación a otros científicos del equipo, prestando especial atención a otras observaciones de Europa de HST .

Galileo hizo un sobrevuelo de ese lugar, y fue el más cercano que hemos tenido. Nos dimos cuenta de que teníamos que volver. Necesitábamos ver si había algo en los datos que pudiera decirnos si había o no una pluma “, mencionó el Dr. Jia en el comunicado de prensa de JPL del 14 de mayo de 2018 .

En el momento en que Galileo realizó su sobrevuelo en 1997 por encima de la superficie de Europa, el equipo de astrónomos de Galileo ni siquiera sospechó que la nave espacial podría estar pastando en una nube de vapor de agua saliendo de la corteza helada de la luna. El sobrevuelo llevó a la nave espacial a solo 124 millas sobre la superficie de Europa. Hoy, el Dr. Jia y su equipo creen que el camino de Galileo , durante ese sobrevuelo, fue afortunado.

Cuando los científicos estudiaron la información recopilada durante ese sobrevuelo hace casi una generación, encontraron que los datos del magnetómetro de alta resolución habían descubierto algo extraño. Basándose en lo que los astrónomos ya habían aprendido al explorar las plumas que brotaban de Encelado de Saturno, ese material en las plumas se ioniza y deja atrás una característica señal en el campo magnético: estaban preparados y sabían qué buscar. Había – una curva localizada de corta duración en el campo magnético que nunca se había explicado.

Galileo había sido equipado con un potente espectrómetro de ondas de plasma capaz de medir las ondas de plasma resultantes de las partículas cargadas en los gases contenidos en la atmósfera de Europa. El equipo del Dr. Jia también dobló esa información. Esta información recién adquirida también fortaleció la teoría de la existencia de una columna de vapor de agua.

Sin embargo, los números por sí mismos no pudieron contar toda la historia. El Dr. Jia colocó en capas la magnetometría y las firmas de ondas de plasma en el nuevo modelado 3D que había creado su equipo en la Universidad de Michigan (Ann Arbor). Este modelo simulaba las interacciones del plasma con los cuerpos del Sistema Solar. El último ingrediente necesario fue la información derivada del HST que mostró las dimensiones de las posibles plumas.

Lo que surgió del modelo, con una pluma simulada, fue una coincidencia con el campo magnético y las firmas de plasma que el equipo de científicos había obtenido de los datos antiguos de Galileo .

“Parece que ahora hay demasiadas líneas de evidencia para descartar los penachos en Europa. Este resultado hace que los penachos parezcan ser mucho más reales y, para mí, es un punto de inflexión. Estos ya no son errores inciertos en una imagen lejana, señala Dr. Robert Pappalardo en el comunicado de prensa de JPL del 14 de mayo de 2018. El Dr. Pappalardo es un científico del proyecto Europa Clipper en el JPL.

Los nuevos hallazgos son una buena noticia para la misión de Europa Clipper , que puede lanzarse a partir de 2022. Desde su órbita alrededor de Júpiter, Europa Clipper se elevará cerca de la pequeña y helada luna en vuelos rápidos a baja altura. Si los penachos realmente están lanzando vapor de agua del océano de Europa o de los lagos subterráneos de Europa , Europa Clipper podría tomar muestras del líquido congelado y las partículas de polvo. El equipo de la misión está actualmente ideando vías orbitales potenciales, y la nueva investigación ciertamente ayudará en esas discusiones.

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