Imagina micro monstruos extraterrestres nadando, creciendo y reproduciéndose en un inmenso océano de agua líquida, atrapados bajo una capa de hielo. Esto puede parecer ciencia ficción, pero podría estar sucediendo ahora mismo, no en una galaxia muy, muy lejana, sino en nuestro propio sistema solar. Cuando Galileo Galilei descubrió cuatro lunas de Júpiter, probablemente no pensó que miraba mundos habitables enteros. Más de 400 años después, los astrónomos han reunido suficiente evidencia para considerar a Ganímedes y Europa grandes candidatos para albergar vida.
Las superficies de Ganímedes, Europa y Calisto se caracterizan por gruesas costras de hielo. Las observaciones del telescopio espacial Hubble y la sonda Galileo de la NASA indican que Ganímedes, Europa y Calisto pueden albergar grandes océanos de agua líquida salada, cada uno de los cuales contiene más agua que todos los océanos de la Tierra juntos. Además, estas observaciones revelaron la presencia de vapor de agua en la atmósfera de Ganímedes y espectaculares penachos, presumiblemente de agua que salía de las entrañas de Europa.
Estos y otros hallazgos fascinantes y otras condiciones habitables, como la magnetosfera de Ganímedes, motivan a los científicos de la Agencia Espacial Europea a lanzar la misión más grande y poderosa al sistema joviano: Jupiter ICy moons Explorer (JUICE). La sonda europea se centrará en Júpiter y sus lunas heladas galileanas: Ganímedes, Europa y Calisto. Buscará evidencias de esos océanos interiores y su química, caracterizando las condiciones que pueden haber propiciado el surgimiento de ambientes habitables, así como la diversidad de procesos en el sistema joviano.
“No investigaremos la presencia de vida directamente, porque para eso probablemente necesitaríamos una nave espacial que aterrice en la superficie de las lunas —como la sonda Huygens que realmente aterrizó en Titán— o incluso un explorador oceánico. Sin embargo, JUICE tiene instrumentos lo suficientemente potentes como para investigar las condiciones de emergencia de la vida”, aclara la Dra. Miriam Rengel, astrofísica del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar.
En el sistema solar, la búsqueda de vida tal como la conocemos tiene sentido. Los ingredientes de tales formas de vida son agua líquida, ambientes estables, la química orgánica correcta y alguna forma de energía. Si hay agua líquida, hay condiciones de temperatura para la vida. Aún así, se necesita la química y la estabilidad adecuadas para que surja la vida.
galileo superlunas, un sistema colaborativo
JUICE pasará al menos tres años realizando una serie de sobrevuelos alrededor de Júpiter y sus lunas galileanas. Pero más allá de investigarlos individualmente, la misión también se centrará en su complejo comportamiento colaborativo.
El sistema joviano está lejos del sol. Sin embargo, sus lunas heladas tienen potencialmente océanos de agua líquida, y una de las razones es la gravedad de Júpiter.
La interacción gravitacional de las lunas heladas con Júpiter proporciona energía en forma de calor. La gravedad de Júpiter es mucho más fuerte en el lado cercano que en el lado lejano de las lunas. Esta diferencia, llamada fuerza de marea, deforma las lunas, y esta deformación produce fricción que se transforma en energía térmica.
Otro ejemplo sorprendente es cómo Ganímedes ofrece protección contra la radiación a su hermana Europa. Por ejemplo, aunque Europa no tiene un campo magnético permanente, disfruta del inducido por las poderosas magnetosferas de Ganímedes y Júpiter.
La atracción gravitatoria de Ganímedes y Europa también ayuda a estabilizar la órbita de Io, la luna más cercana a Júpiter.
Estas interacciones cuentan la historia de la evolución y la capacidad del sistema joviano para sustentar la vida. JUICE investigará esta interacción y su papel en el surgimiento de los entornos habitables de las lunas heladas.
JUICE, la misión más compleja y poderosa jamás lanzada al sistema joviano
JUICE operará diez instrumentos de última generación, algunos de los cuales medirán en el lugar —por primera vez en una misión a Júpiter— características cuánticas moleculares y atómicas, como espectros de vibración y rotación y proporciones de isótopos de las atmósferas y los casquetes polares. “Las proporciones de isótopos proporcionan una herramienta poderosa para comprender los orígenes y la historia de los planetas y las lunas. Con estos datos, los comparamos con otros objetos en todo el sistema solar para comprender si se formaron de la misma manera o de manera diferente”, aclara el Dr. Rengel.
La carga útil de JUICE comprende cámaras para imágenes y otros instrumentos como espectrómetros, sensores, una sonda de radar, un altímetro y un interferómetro de radio, que detectará radiación que va desde ultravioleta hasta microondas para mediciones geofísicas y meteorológicas sofisticadas. Otras medidas incluirán campos gravitacionales y magnéticos.
“Con el Instrumento de ondas submilimétricas (SWI), investigaremos proporciones de isótopos clave y la presencia de moléculas importantes como el metano y el vapor de agua en la estratosfera de Júpiter, revelando la dinámica, la circulación y la química y sus interacciones en esta parte poco estudiada. de la atmósfera de Júpiter. También caracterizaremos las atmósferas tenues de las lunas galileanas de una manera única y sin precedentes, en términos de su distribución horizontal y estructura vertical. Podremos investigar la superficie y el subsuelo de los satélites y correlacionarlos con las propiedades atmosféricas y las características geológicas también, e incluso podremos penetrar los casquetes polares hasta unos 14 cm. Y, con estos datos, crearemos maquetas de sus interiores”, explica el Dr. Rengel, que trabaja específicamente con el SWI.
Pero, ¿qué sabemos hasta ahora de estas extraordinarias lunas vecinas? Surfeemos en cada uno de ellos.
Ganímedes, la luna más grande
Ganímedes es la luna más grande del sistema solar: es mucho más grande que nuestra Luna y Plutón; es incluso más grande que Mercurio y sólo tres cuartas partes del tamaño de Marte.
Las observaciones del telescopio espacial Hubble mostraron moléculas de agua en la atmósfera de la luna. Durante sus rotaciones, la temperatura de la luna varía enormemente entre la noche y el día. Durante el día, en el ecuador, la superficie está lo suficientemente caliente como para liberar moléculas de agua a la atmósfera.
Ganímedes es la única luna joviana que se sabe que tiene un campo magnético permanente. Este campo magnético provoca auroras en los polos norte y sur. Debido a su proximidad a Júpiter, los campos magnéticos del gigante gaseoso abrazan a Ganímedes, afectando el comportamiento de las auroras de Ganímedes.
Europa, el mundo habitable más prometedor
Según el Dr. Rengel, Europa es el candidato más fuerte hasta ahora para cumplir con los cuatro criterios actuales de habitabilidad de los astrobiólogos o requisitos previos para que se sostenga la vida: agua líquida, un entorno estable, la química adecuada y fuentes de energía.
La corteza de hielo de Europa es mucho más delgada que la de Ganímedes, solo de 15 a 25 km. El vasto océano debajo presumiblemente contiene el doble de agua que los océanos de la Tierra. Hubble ha recopilado evidencia de columnas de agua saliendo de grietas en Europa. Uno de los principales objetivos de JUICE es detectar directamente estas columnas de agua y confirmar que el agua proviene de debajo de la gruesa capa de hielo, donde la vida puede esperar a ser desvelada.
Debido a la naturaleza más delgada de sus casquetes polares, el océano de Europa probablemente ha estado expuesto a moléculas y sustancias químicas interesantes de otras lunas, especialmente de los volcanes de Io.
Los investigadores también creen que las columnas provienen de bolsas de agua derretida en la corteza de hielo, que también pueden ser candidatas para hogares acogedores para microorganismos.
Las simulaciones predicen una actividad geológica muy rica en Europa. La observación muestra que su superficie está en constante remodelación, presumiblemente por el movimiento de las placas tectónicas.
Io, el infierno joviano y Calisto, el mundo helado
Io y Calisto parecen ser menos favorables para la vida tal como la conocemos.
Con cientos de volcanes y lagos de lava fundida, Io es el mundo geológicamente más violento del Sistema Solar. Se han detectado erupciones de fuentes desde observatorios terrestres. Aunque es la más pequeña de las lunas galileanas, sigue siendo más grande que nuestra Luna. Este entorno poderoso ha calado en la cultura popular. Su furia quedó plasmada artísticamente en la llegada de los astronautas al Descubrimiento escena de la nave espacial en la pelicula Una odisea del espacio—2010, la secuela de 2001. JUICE monitoreará la actividad volcánica de Io y medirá la composición de su superficie.
En el lado opuesto, Calisto es el satélite galileano más externo y el segundo más grande. Es la tercera luna más grande del Sistema Solar, después de Ganímedes y Titán. Además, es más grande que Mercurio en tamaño, pero con mucha menos masa. Aunque se cree que Calisto también puede tener una gran cantidad de agua, no está lo suficientemente cerca de Júpiter para inducir calor a partir de su fuerza gravitacional de marea. JUICE investigará en detalle la superficie llena de cráteres de Callisto para obtener más información sobre su actividad pasada.
“En general, JUICE es una misión técnicamente compleja. Es una de las misiones más grandes y complejas jamás lanzadas al sistema joviano, con los instrumentos más poderosos jamás volados al Sistema Solar exterior; es más grande y más complejo que Juno (NASA) y, por supuesto, más avanzado que Galileo [the probe]. La tecnología ha avanzado enormemente ya que los instrumentos de Galileo y JUICE son potentes y de muy alta resolución, diseñados para investigar muchos aspectos del agua, oxígeno, etc; e isotopólogos que contienen carbono, nitrógeno y azufre, por ejemplo”, expresa con entusiasmo Miriam Rengel.
JUICE se lanzará en 2023. Después de un viaje de siete años (7,6 años), ayudará a confirmar muchos de estos modelos y probablemente nos sorprenda con conocimientos revolucionados, remodelando lo que hemos aprendido sobre estos mundos helados.
“Se cree que los mecanismos de formación de las atmósferas y el agua en estas lunas difieren de los de Júpiter. Un objetivo importante de la misión JUICE es comprender los mecanismos de formación y evolución de estas lunas y, en general, de los gigantes gaseosos del sistema solar. Además, la misión no solo nos ayudará a investigar Júpiter y sus lunas, aumentando nuestro conocimiento del sistema solar, sino que también nos dará herramientas para comprender otros sistemas similares y la habitabilidad de los mundos helados fuera del sistema solar. El sistema joviano es un arquetipo para entender otros sistemas similares, las condiciones básicas y los ambientes que pueden albergar vida. JUICE nos ayudará a responder ese tipo de preguntas fundamentales”, concluye Miriam Rengel.
Referencias
Jugo. (Dakota del Norte). Recuperado el 6 de septiembre de 2022, de https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice
Científicos entrevistados: Dra. Miriam Rengel, astrofísica del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar. Ella trabaja con JUGO Instrumento de onda submilimétrica (SWI).
Imagen destacada: Composición artística de Júpiter y sus lunas galileanas con imágenes de la sonda Galileo de la NASA y la Voyager 1. Crédito: NASA.
