Un estudio en coautoría del Dr. Jason Hofgartner, científico investigador principal del Southwest Research Institute, explica las firmas de radar inusuales de los satélites helados que orbitan alrededor de Júpiter y Saturno. Sus firmas de radar, que difieren significativamente de las de los mundos rocosos y la mayor parte del hielo en la Tierra, han sido durante mucho tiempo una pregunta desconcertante para la comunidad científica.
«Se han publicado seis modelos diferentes en un intento por explicar las señales de radar de las lunas heladas que orbitan alrededor de Júpiter y Saturno», dijo Hofgartner, primer autor del estudio, que se publicó este mes en Astronomía de la naturaleza. «La forma en que estos objetos dispersan el radar es drásticamente diferente a la de los mundos rocosos, como Marte y la Tierra, así como a los cuerpos más pequeños como asteroides y cometas».
Los objetos también son extremadamente brillantes, incluso en áreas donde deberían ser más oscuros.
«Cuando miramos hacia la luna de la Tierra, se ve como un disco circular, aunque sabemos que es una esfera. Los planetas y otras lunas también se ven como discos a través de los telescopios», dijo Hofgartner. «Al hacer observaciones de radar, el centro del disco es muy brillante y los bordes mucho más oscuros. El cambio de centro a borde es muy diferente para estos satélites helados que para los mundos rocosos».
En colaboración con el Dr. Kevin Hand del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Hofgartner argumenta que es muy probable que las extraordinarias propiedades de radar de estos satélites, como su reflectividad y polarización (la orientación de las ondas de luz a medida que se propagan a través del espacio) se explique por la efecto de oposición de retrodispersión coherente (CBOE).
«Cuando estás en oposición, el Sol se coloca directamente detrás de ti en la línea entre tú y un objeto, la superficie parece mucho más brillante de lo que sería de otra manera», dijo Hofgartner. «Esto se conoce como efecto de oposición. En el caso del radar, un transmisor reemplaza al Sol y un receptor a tus ojos».
Una superficie helada, explicó Hofgartner, tiene un efecto de oposición aún más fuerte de lo normal. Por cada trayectoria dispersa de luz que rebota a través del hielo, en oposición hay una trayectoria en la dirección exactamente opuesta. Debido a que los dos caminos tienen exactamente la misma longitud, se combinan coherentemente, lo que da como resultado un mayor brillo.
En la década de 1990, se publicaron estudios que afirmaban que el CBOE era una explicación de las firmas de radar anómalas de los satélites helados, pero otras explicaciones podrían explicar los datos igualmente bien. Hofgartner y Hand mejoraron la descripción de la polarización del modelo CBOE y también demostraron que su modelo CBOE modificado es el único modelo publicado que puede explicar todas las propiedades del radar del satélite helado.
«Creo que eso nos dice que las superficies de estos objetos y sus subsuperficies hasta muchos metros están muy torturadas», dijo Hofgartner. «No son muy uniformes. Las rocas heladas dominan el paisaje, quizás luciendo un poco como el desorden caótico después de un deslizamiento de tierra. Eso explicaría por qué la luz rebota en tantas direcciones diferentes, dándonos estas firmas de polarización inusuales».
Las observaciones de radar que utilizaron Hofgartner y Hand procedían del Observatorio de Arecibo, que era uno de los dos únicos telescopios que realizaban observaciones de radar de satélites helados hasta que resultó gravemente dañado por el colapso de su estructura de soporte, la antena y el ensamblaje de la cúpula y posteriormente fue dado de baja. Los investigadores esperan hacer observaciones de seguimiento cuando sea posible y planean estudiar datos de archivo adicionales que pueden arrojar aún más luz sobre los satélites helados y el CBOE, así como estudios de radar de hielo en los polos de Mercurio, la Luna y Marte.
