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Clasicos

Un clásico: Evidencia de un océano bajo la superficie de Europa

Nota: En este artículo, en vez de reportar sobre un resultado reciente en el astro-ph, discutimos un descubrimiento histórico de un trabajo que es hoy un clásico.

1979

En enero de 1979, Voyager 1 tomó su primera imagen de Júpiter durante su crucero interplanetario a través de los gigantes gaseosos y sus lunas. En los pocos meses que circundaron el acercamiento máximo de la nave al planeta más grande del sistema solar, Voyager 1 tomó una serie de imágenes sobrecogedoras de Júpiter y sus lunas Ganímedes, Io, Europa, Calisto y Amaltea. Estas imágenes han sido compiladas en un trabajo de 21 páginas en la revista Science que fue publicado ese mismo año  y que resume los descubrimientos de la primera fase del viaje de Voyager 1. (Si tienes acceso al trabajo original, vale la pena echarle un vistazo si aunque sea para ver las imágenes. No son tan detalladas como las que fueron tomadas por la sonda Juno en órbita alrededor de Júpiter actualmente, pero ¡ciertamente son un clásico!)

Mientras que el artículo está lleno de fotografías de nubes rojas y amarillas en Júpiter, y de la superficie rasgada y accidentada de Io, enfoquémonos en la pequeña luna que sólo fue merecedora de un par de imágenes en este trabajo en 1979: Europa (ver Figura 1).

Figura 1. La imagen de mayor resolución de Europa actualmente disponible. Aunque sabemos que la superficie de esta luna es mayormente agua en estado sólido, desconocemos la composición del material rojizo. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute.

El comienzo de la sección de la publicación dedicada a Europa está comprimido en cuatro oraciones arriba de una página completa de mapas de relieve, donde ciertamente sería fácil perdérselo. En esta sección breve, los autores hacen notar que la superficie de Europa está atravesada en direcciones aleatorias por líneas oscuras de 50 a 200 km de ancho, las cuales pueden verse en la Figura 2. Proponen que este patrón tan particular se debe a actividad tectónica, pero no dan una hipótesis acerca de una posible causa de esta actividad. La parte más interesante de este párrafo tan corto es la última oración, escrita casi sin prestarle mucha atención: “Una capa externa de agua en estado líquido y sólido de hasta 100 km de profundidad es enteramente posible. (!!!!!!!!!!!)” (Los signos de exclamación, me los atribuyo.)

Figura 2. Un mapa de relieve de la superficie de Europa, generado a partir de múltiples imágenes de la luna tomadas por Voyager 1. Figura 14b del trabajo.

Debajo de su capa de hielo frágil y móvil, Europa podría tener un océano inmenso. ¿Es posible que el esfuerzo causado por las mareas que ejerce Júpiter sobre esta pequeña luna, actuando continuamente para deformarla y calentarla por fricción, pueda producir suficiente energía para que haya vida en esas aguas? ¿O está acaso ese océano lleno de compuestos que harían de la vida imposible? ¿Y cuán profunda es esa capa de hielo exactamente? ¿Podríamos alguna vez cavar un pozo suficientemente profundo para llegar al líquido subyacente? Antes de empezar a responder -o incluso esbozar- estas preguntas, necesitamos más evidencia de este supuesto océano. Para entender qué está ocurriendo debajo de la superficie congelada de Europa, necesitaremos aún otra misión.

1997

Es ahora 1997. El primer satélite en ponerse en órbita en Júpiter, Galileo, ha estado explorando el planeta y sus lunas por dos años. Entre sus objetivos se encuentra Europa, que orbita alrededor de Júpiter en tan sólo 3.5 días, bien adentro de los confines de su magnetósfera (ver Figura 3) (La magnetósfera de Júpiter es tan grande que si fuera visible a nuestros ojos, sería el objeto más grande en el cielo – varias veces más grande que la Luna llena.)

Figura 3. La magnetósfera de Júpiter y la de la Tierra mostradas a escala en el pequeño recuadro superior izquierdo. La cola de la magnetósfera de Júpiter se extiende en dirección opuesta al Sol casi tan lejos como la órbita de Saturno. Crédito: Fran Bagenal y Steve Bartlett.

Durante el primer pasaje de Galileo cerca de Europa, su magnetómetro detectó un leve cambio en al campo magnético. Esta pequeña perturbación fue interpretada como la presencia de un campo magnético propio de Europa – un descubrimiento que, si correcto, sería muy interesante. Sin embargo, análisis posteriores revelaron algo completamente diferente: los resultados eran consistentes con la presencia de una capa conductora debajo de la superficie de Europa, como sería el caso de un océano salado.

Un trabajo presentado en la revista Science en el año 2000 detalla cómo funciona esto en Europa. Mientras que la amplitud del campo magnético de Júpiter en la posición de Europa permanece más o menos constante, su dirección cambia a medida que Júpiter rota. Este campo que cambia con el tiempo induce una corriente en la capa de líquido conductor, que a su vez genera su propio campo magnético, el cual es detectado por el magnetómetro como una pequeña perturbación. Es así que hemos detectado la presencia de una océano en una luna distante, aún sin la ayuda de plumas visibles de agua, debido a la manera en la que responde a un campo magnético externo. Esto es muy emocionante, pero hay aún mucho que no sabemos acerca del océano de Europa.

¿2020 – 2030?

¿Qué nos depara la futura exploración de Europa? Por suerte, se prevén dos nuevas misiones a Júpiter en las próximas dos décadas: la misión de la NASA, Europa Clipper, que se lanzará en los años 2020, y la misión de la ESA, Jupiter ICy moons Explorer (JUICE), que debería despegar en 2022. Aunque el objetivo principal de JUICE es explorar Ganímedes, otra de las lunas de Júpiter – la más grande del sistema solar y la única con un campo magnético propio conocido-, la nave llevará un radar capaz de penetrar el hielo de la capa superior de la corteza de Europa.  Clipper también llevará uno de estos instrumentos, así como un magnetómetro, lo cual nos permitirá determinar si Europa tiene o no un océano, cuán salado es y cuán ancha es la capa de hielo.Hasta entonces, deberemos contentarnos con imaginarnos qué hay debajo del hielo.

Crédito de la imagen de portada: NASA/JPL-Caltech.

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