La representación de este artista muestra la nave espacial Europa Clipper de la NASA, que se está desarrollando para un lanzamiento en algún momento de la década de 2020, sobrevolando a Europa con Júpiter al fondo.
Crédito: NASA / JPL.
Es una noticia brillante. En poco más de una década, habrá dos naves espaciales explorando uno de los mundos más habitables del sistema solar: la luna Europa de Júpiter. Eso es gracias a un reciente anuncio de la NASA de que el orbitador Europa Clipper recibió el visto bueno, programado para llegar a la luna a principios de la década de 2030.
En abril de este año, la Agencia Espacial Europea también aprobó el desarrollo del Jupiter Icy Moons Explorer ( JUICE ), que actualmente está programado para llegar al sistema Jupiter en 2029.
En los albores de la era espacial, se imaginaba que toda la vida dependía en última instancia de la energía del sol. Las lunas de bolas de hielo congeladas de los planetas exteriores parecían viviendas improbables para cualquier tipo de vida. Los descubrimientos de ecosistemas prósperos en el fondo de los océanos de la Tierra, que dependen de respiraderos hidrotermales para obtener energía y combustible molecular, cambiaron todo eso. Ahora sabemos que la vida puede prosperar en entornos que están completamente aislados del sol.
Se cree que Europa es capaz de albergar vida microbiana simple en su océano internolíquido debajo de su superficie helada. Esto se debe a que tiene cada uno de los tres requisitos previos esenciales para la vida en abundancia: una fuente de moléculas bioquímicamente útiles, una fuente de energía y un disolvente líquido (agua) en el que las sustancias disueltas pueden reaccionar químicamente entre sí.
La energía de Europa proviene de una combinación de su órbita ligeramente elíptica sobre Júpiter y su interacción gravitacional con otras dos lunas. Esta combinación de fuerzas somete a Europa a una variación de marea en la gravedad con cada órbita, lo que hace que se flexione y libere calor , lo que evita que el agua se congele.
Las moléculas bioquímicamente útiles de Europa pueden provenir de los impactos de los cometas o de las profundidades del núcleo rocoso de la luna.
Radar de penetración de hielo
Tanto Europa Clipper como JUICE llevarán instrumentos de radar especiales para sondear debajo del hielo superficial de Europa. Esta no es una técnica nueva, el radar se ha utilizado desde la década de 1970 para encontrar lagos subglaciales en la Antártida y, más recientemente, en Marte .
De hecho, Europa puede ofrecer un entorno aún más adecuado para probarlo porque el hielo más frío se vuelve más transparente para el radar. Al estar tan lejos del sol, las temperaturas superficiales diurnas típicas en Europa son de -170 ° C. El objetivo en Europa es establecer la profundidad a la cual la capa de hielo da paso a un océano global de agua líquida. Los modelos actuales predicen que se encuentra a una profundidad de 15-25 km .
Los astrónomos plantean la hipótesis de que las sales de cloruro brotan del océano líquido global de la luna helada y alcanzan la superficie congelada donde son bombardeadas con azufre de los volcanes en la gran luna más profunda de Júpiter Io. Los signos moleculares de la vida pueden ser transportados donde puedan ser detectados por una nave espacial. En esta ilustración, vemos Europa (primer plano), Júpiter (derecha) e Io (centro).
Crédito: NASA / JPL-Caltech.
Sin embargo, el agua líquida también se puede encontrar mucho más cerca de la superficie, lo que sería más fácil de alcanzar. La evidencia de las imágenes del telescopio espacial Hubble parece mostrar columnas de agua líquida en erupción desde el hemisferio sur. La producción de estos penachos podría funcionar como un volcán, con agua líquida que brota del océano debajo.
El agua, bajo suficiente presión, se abrirá paso a través de fracturas y huecos dentro del hielo, llegando eventualmente a la superficie para hacer erupción como géiseres. Durante este proceso, cualquier agua líquida que no llegue a la superficie puede llenar vacíos y grietas dentro del hielo, formando algo muy similar a los lagos subglaciales de Marte y la Antártida.
Las misiones deberían poder encontrar estas características si existen. Todo esto contribuye a uno de los objetivos finales de estas misiones, que es explorar la mejor ubicación para un futuro módulo de aterrizaje que algún día podría perforar el hielo y alcanzar el enigmático reino oceánico debajo.
Mapas de gravedad
Las naves espaciales que viajan cerca de la superficie de un planeta o luna pueden usar ligeros cambios en su velocidad para detectar variaciones sutiles en el campo gravitacional de ese objeto. Tales “anomalías gravitacionales” son causadas por cambios en la densidad del material debajo de la superficie planetaria a medida que la nave espacial vuela por encima.
Por ejemplo, una roca más densa que se puede encontrar en una cadena montañosa puede hacer que la nave espacial experimente un tirón gravitacional extra medible. La detección de anomalías gravitacionales en la Tierra se ha utilizado durante muchos años para identificar estructuras subterráneas como campos petrolíferos, depósitos de metal y el famoso cráter de impacto que destruye dinosaurios en Chixculub en México.
JUICE y Europa Clipper también podrán detectar anomalías gravitacionales y potencialmente permitirán a los científicos encontrar características interesantes en el fondo del océano. Un fondo oceánico liso con pequeñas anomalías gravitacionales en realidad sería una bendición para las perspectivas de vida , ya que implicaría más flujo de calor desde el interior de la luna.
Atravesar el hielo
Pero para finalmente encontrar vida en Europa, tenemos que sumergirnos bajo el hielo un día colocando un módulo de aterrizaje en la superficie, que posiblemente lleve un submarino. Incluso si Europa Clipper y JUICE identifican dónde es más delgado el hielo, esto será un desafío.
Europa está cerca de Júpiter, lo que significa que las naves espaciales necesitan mucho combustible para cambiar su velocidad lo suficiente como para poder salir del campo de gravedad masiva del planeta y entrar en órbita alrededor de la luna. JUICE, de hecho, se convertirá en la primera nave espacial en realizar esta maniobra en Ganímedes, una de las otras lunas de Júpiter, y utilizará 3.000 kg de combustible para hacerlo en el mismo viaje.
También hay grandes cantidades de radiación dañina en Júpiter, que a la larga puede dañar las naves espaciales. Europa Clipper, por lo tanto, permanecerá en largas órbitas en bucle sobre Júpiter, sacándolo repetidamente del campo de radiación. Estudiará Europa realizando en su lugar sobrevuelos de la luna.
La falta de atmósfera sustancial en Europa plantea otro problema. Significa que no podemos reducir la velocidad de un módulo de aterrizaje con escudos térmicos y paracaídas. Todo debe hacerse con cohetes, que requieren aún más combustible. La falta de atmósfera también ofrece poca protección contra la radiación mientras el módulo de aterrizaje está en la superficie.
Incluso si una nave espacial sobrevive a un aterrizaje, está el asunto del hielo mismo. Es poco probable que utilice un taladro mecánico para perforar muchas millas de hielo súper frío, que es tan duro como el granito. En cambio, se están considerando medios más exóticos de atravesar, como el uso de láseres o el calor de un reactor nuclear para fundir el hielo.
Otra consideración es que Europa, actualmente, es un ambiente prístino. Eso significa que estas tareas complejas deben realizarse sin contaminar inadvertidamente el océano con contaminantes de la nave espacial, o de cualquier microbio terrestre que pueda haberse enganchado.
Pero de una forma u otra, llegaremos allí. El desafío final podría ser asegurar que la nave espacial o el submarino, que finalmente han llegado al océano, no sean comidos por algo que nada en las profundidades.
Fuente: The Conversation.
Artículo original: “ Europa: there may be life on Jupiter’s moon and two new missions will pave the way for finding it.” Gareth Dorrian. Aug. 28, 2019.
Material relacionado:
Sobre los Mundos Oceánicos del Sistema Solar y más allá:
La historia de los océanos es la historia de la vida. Los océanos definen nuestro planeta de origen, cubriendo la mayor parte de la superficie de la Tierra e impulsando el ciclo del agua que domina nuestra Tierra y la atmósfera. Pero aún más profundo, la historia de nuestros océanos envuelve nuestro hogar en un contexto mucho más amplio que se adentra en el Universo y nos coloca en una rica familia de mundos oceánicos que abarcan nuestro Sistema Solar y más allá:
Water in the Solar System and Beyond. NASA / Specials.
Crédito: Wood Hole Oceanographic Institution (WHOI).
En la búsqueda de moradas acuosas para la vida extraterrestre, los océanos subsuperficiales de Europa y Encelado son solo la punta del iceberg:
Mundos oceánicos pasados por alto llenan el Sistema Solar exterior. John Wenz. Scientific American. Oct. 4, 2017.
Un análisis en profundidad se presenta en los siguientes trabajos:
Ocean worlds exploration. Jonathan I. Lunine. Acta Astronautica,Volume 131, February 2017, Pages 123-130 .
Ocean Worlds in the Outer Solar System F. Nimmo and R.T. Pappalardo. Journal of Geophysical Research. Published 2016. DOI:10.1002/2016JE005081.
Una completa selección de recursos sobre el tema se encuentra en el apartado “Material relacionado” del artículo:
‘Exolunas’ alrededor de planetas gigantes podrían ser el mejor lugar para buscar vida.Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Junio 6, 2019.
La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) invertirá en un nuevo programa de investigación con sede en la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) que reúne a algunos de los principales expertos de la nación en investigación oceánica y espacial, así como una nueva red de investigación para Facilitar la investigación de mundos oceánicos en instituciones académicas y de investigación a nivel nacional:
NASA Makes Dual Investment in Ocean Worlds Research at the Woods Hole Oceanographic Institution. Wood Hole Oceanographic Institution (WHOI). June 21, 2019.
Esta imagen de la nave espacial Galileo de la NASA muestra los intrincados detalles de la superficie helada de Europa. La coloración roja ocurre en áreas donde las aguas salobres desde abajo, posiblemente mezcladas con azufre, alcanzan la superficie. La radiación de Júpiter bombardea el material y lo enrojece. La flexión gravitacional de la luna mientras orbita alrededor de Júpiter fractura la corteza helada produciendo un paisaje caótico de valles serpientes y capas de hielo. También calienta el océano debajo de la corteza, haciéndolo potencialmente habitable. Más información.
Crédito: NASA / JPL-Caltech.
Sobre la Misión Europa Clipper:
Debido a que Europa se encuentra bien dentro de los duros campos de radiación que rodean a Júpiter, incluso una nave espacial endurecida por radiación en órbita cercana sería funcional durante unos pocos meses. Los estudios realizados por científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro muestran que al realizar varios sobrevuelos con muchos meses para devolver datos, el concepto Europa Clipper permitiría una misión de $ 2B para llevar a cabo las mediciones más cruciales del concepto cancelado de $ 4.3B Jupiter Europa Orbiter. Aquí vemos cómo la misión puede lograr una cobertura global durante los sobrevuelos sucesivos.
Crédito: NASA / JPL.
Europa Clipper Moves to Next Stage. Paul Gilster. Centaury Dreams. August 21, 2019.
La página de la NASA de la Misión : Missions / Europa Clipper. NASA / JPL – Calthec.
NASA inspector general asks Congress for Europa Clipper launch flexibility. Jeff Foust. Space News. August 28, 2019.
Europa Clipper – Robert Pappalardo, Project Scientist, Europa Clipper, JPL. 20th Annual International Mars Society Convention. Sept. 2017.
Sobre la Misión Juice (JUpiter ICy moons Explorer) :
Los preparitivos están en marcha para que dentro de una década nuestro Jupiter Icy Moons Explorer llegue al gigante gaseoso y sus lunas heladas. La impresión de este nuevo artista representa el diseño final de la nave espacial, cuya construcción está supervisada por Airbus Defence and Space . Las alas solares de la nave espacial tienen una forma de cruz distintiva que totaliza 97 metros cuadrados, la más grande jamás volada en una misión interplanetaria. El tamaño es esencial para generar suficiente energía, alrededor de 850 W, para los instrumentos y naves espaciales tan lejos del Sol.
Más información.
Créditos: ESA / ATG medialab; Júpiter: NASA / ESA / J. Nichols (Universidad de Leicester); Ganímedes: NASA / JPL; Io: NASA / JPL / Universidad de Arizona; Calisto y Europa: NASA / JPL / DLR.
JUICE: Targeting Three Icy Moons. Paul Gilster. Centaury Dreams. Aug. 26, 2019.
La página de la misión de ESA: JUICE. ESA / Science and Technology.
Una descripción completa de la misión, sus objetivos científicos, instrumentos y el diseño de la misma se encuentra en:
JUICE: Defenition Study Report (Red Book). European Space Agency (ESA).
Curiosidades:
En los artículos que siguen presentamos el tema de las exolunas, que es el nombre que se les da a las lunas entorno a exoplanetas, su posible existencia, la posibilidad de existencia de vida en ellas y cómo detectarlas.
La primera detección de un disco circunplanetario con exolunas en formación, entorno a un planeta masivo tipo Júpiter:
Imagen compuesta de PDS 70. Al comparar los nuevos datos de ALMA con las observaciones anteriores del VLT, los astrónomos determinaron que el joven planeta designado como PDS 70 c tiene un disco circumplanetario, una característica que se cree que es el lugar de nacimiento de lunas.
Crédito: ALMA (ESO/NOAJ/NRAO) A. Isella; ESO.
El joven sistema estelar, conocido como PDS 70, se encuentra a unos 370 años luz de la Tierra. Recientemente se confirmó la presencia de dos planetas masivos similares a Júpiter orbitando alrededor de la estrella. El hallazgo lo había realizado el Very Large Telescope (VLT).
Por otra lado, el sistema de radiotelescopios ALMA, tiene la capacidad de captar las diminutas ondas de radio emitidas por las partículas de polvo en un sistema estelar.
Los datos de ALMA, combinados con las observaciones ópticas e infrarrojas del VLT, proporcionan una evidencia convincente de que un disco de polvo capaz de formar múltiples lunas rodea el planeta más externo conocido en el sistema. La noticia completa la presentamos a continuación:
Descubren disco circumplanetario con lunas en proceso de formación alrededor de joven planeta en distante sistema estelar. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Julio 20, 2019.
Las Exolunas como lugares donde buscar vida
Representación artística del candidato a exoluna Kepler-1625b-i, el planeta al que está orbitando y la estrella en el centro del sistema estelar. Kepler-1625b-i es el primer candidato a exoluna y, si se confirma, la primera luna que se encuentra fuera del Sistema Solar.
Crédito: NASA, ESA
Las llamadas «exolunas» son muy difíciles de encontrar. Tan difícil, de hecho, que no hay exolunas confirmados. Ninguna. Los científicos tienen que localizarlos buscando el efecto que tienen sobre los objetos que los rodean. Sin embargo, el Dr. Phil Sutton, de la Universidad de Lincoln en el Reino Unido, cree que aunque pocos exoplanetas residen en la llamada “zona habitable”, algunos de ellos, en particular los grandes planetas gigantes de gas del tamaño de Júpiter, que son rutinariamente ignorados en la búsqueda de vida pueden, de hecho, albergar lunas que contienen agua líquida:
‘Exolunas’ alrededor de planetas gigantes podrían ser el mejor lugar para buscar vida. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Junio 6, 2019.
¿Cómo detectar la presencia de exolunas en los datos recogidos por Kepler?
El siguiente artículo escrito en el 2012, es un comentario de Courtney Dressing de un trabajo de investigación conducido por David Kipping (Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics).
La misión Kepler ya ha hecho historia al anunciar el descubrimiento de 33 planetas confirmados (año 2012), incluidos los dos planetas del tamaño de la Tierra en el sistema Kepler-20 y el planeta de 2.4 radios terrestres en la zona habitable de Kepler-22 . En este artículo, Kipping et al. describe un nuevo proyecto emocionante llamado HEK (The Hunt for Exomoons with Kepler) para buscar lunas orbitando los planetas alrededor de las estrellas objetivo de Kepler. Si encuentran lunas a la temperatura adecuada, entonces Kipping et al. podrán anunciar el primer descubrimiento de una luna potencialmente habitable que orbita un planeta alrededor de otra estrella. Aunque las lunas habitables son comunes en la ciencia ficción, los astrónomos aún no han detectado lunas (habitables o no) en otros sistemas planetarios. La falta de exolunas conocidas se debe en parte a la dificultad inherente de detectar una luna que orbita un planeta en otro sistema estelar y en parte al hecho de que los astrónomos aún no han realizado una búsqueda cuidadosa de ellas. Ahora que el equipo de Kepler ha anunciado una lista de 2326 planetas candidatos (aumentando drásticamente el número de posibles huéspedes exolunas) y lanzó una base de datos exquisita de curvas de luz (gráficos de brillo estelar versus tiempo que pueden contener caídas periódicas causadas por un planeta que pasa entre la estrella y el observador), Kipping et al. declaran que ha llegado el momento de buscar exolunas:
Detecting Moons Around Exoplanets. Courtney Dressing. astrobites, Jan 6, 2012.
