Europa Crédito de la imagen: NASA Haga Click para agrandar
El descubrimiento de que la luna Europa de Júpiter probablemente tiene un océano frío y salado debajo de su corteza helada congelada ha puesto a Europa en la breve lista de objetos en nuestro sistema solar que los astrobiólogos desearían estudiar más a fondo. En la conferencia Earth System Processes II en Calgary, Canadá, Ron Greeley, geólogo planetario y profesor de geología en la Universidad Estatal de Arizona en Phoenix, Arizona, dio una charla resumiendo lo que se sabe sobre Júpiter y sus lunas, y lo que queda por descubrir. .
Ha habido seis naves espaciales que han explorado el sistema Júpiter. Los primeros dos fueron naves espaciales pioneras en la década de 1970 que volaron por el sistema Júpiter e hicieron algunas breves observaciones. A estos les siguió la nave espacial Voyager I y II, que nos dio nuestras primeras vistas detalladas de los satélites galileanos. Pero la mayor parte de la información que tenemos proviene de la misión Galileo. Más recientemente, hubo un sobrevuelo de la nave espacial Cassini, que pasó junto a Júpiter e hizo observaciones en su camino a Saturno, donde está actualmente en funcionamiento. Pero casi todo lo que sabemos sobre la geología del sistema de Júpiter, y en particular los satélites galileanos (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), provienen de la misión Galileo. Galileo nos dio una increíble riqueza de información que todavía estamos analizando hoy.
Hay cuatro satélites galileanos. Io, el más interno, es volcánicamente el objeto más activo del sistema solar. Deriva su energía interna del estrés de las mareas en el interior, ya que está siendo empujado hacia Europa y Júpiter. El volcanismo explosivo que vemos allí es muy impresionante. Hay penachos que se expulsan a unos 200 kilómetros (124 millas) sobre la superficie. También vemos un volcanismo efusivo en forma de flujos de lava en erupción en la superficie. Estos son flujos de muy alta temperatura, muy fluidos. En Io vemos estos flujos que se extienden por cientos de kilómetros a través de la superficie.
Todos los satélites galileanos están en órbitas elípticas, lo que significa que a veces están más cerca de Júpiter, otras veces están más lejos y sus vecinos los empujan. Eso genera fricción interna a niveles suficientes, en el caso de Io, para derretir el interior y "conducir" los volcanes. Los mismos procesos están teniendo lugar en Europa. Y existe la posibilidad de que ocurra un volcanismo de silicato debajo de la corteza helada en Europa.
Ganímedes es el satélite más grande del sistema solar. Tiene una capa exterior de hielo. Creemos que tiene un océano sub-hielo de agua líquida sobre un núcleo de silicato y quizás un pequeño núcleo metálico interno. Ganímedes ha sido sometido a procesos geológicos desde su formación. Tiene una historia compleja, dominada por procesos tectónicos. Vemos una combinación de características muy antiguas y características muy jóvenes. Podemos ver patrones de factura complejos en su superficie que cortan los patrones de fractura más antiguos. La superficie se fractura en bloques que se han desplazado sobre el interior dominante, aparentemente líquido. También vemos la historia del impacto que data del período de bombardeo temprano. Descifrar la historia tectónica de Ganímedes es un trabajo en proceso.
Calisto es el más externo de los satélites galileanos. También ha sido objeto de bombardeos de impacto, lo que refleja la historia temprana de acreción del sistema solar en general, y del sistema de Júpiter en particular. La superficie está dominada por cráteres de todos los tamaños. Pero nos sorprendió la aparente falta de cráteres de impacto muy pequeños. Vemos cráteres de impacto muy pequeños en su vecino, Ganímedes; No los vemos en Calisto. Creemos que hay algún proceso que está borrando los pequeños cráteres, pero solo en áreas seleccionadas de la luna. Este es un misterio que no se ha resuelto: ¿Cuál es el proceso que está eliminando los pequeños cráteres en algunas áreas, o alternativamente, podría no haberse formado allí por alguna razón? Nuevamente, este es un tema de investigación en curso.
Sin embargo, de lo que quiero hablar principalmente es de Europa. Europa es aproximadamente del tamaño de la luna de la Tierra. Es principalmente un objeto de silicato, pero tiene una capa externa de H2O, cuya superficie está congelada. El volumen total de agua que cubre su interior de silicato excede toda el agua en la Tierra. La superficie de esa agua está congelada. La pregunta es: ¿qué hay debajo de ese caparazón congelado? ¿Hay hielo sólido hasta el fondo o hay un océano líquido? Creemos que hay agua líquida debajo de la corteza helada, pero no lo sabemos con certeza. Nuestras ideas se basan en modelos y, como todos los modelos, están sujetas a estudio adicional.
La razón por la que pensamos que hay un océano líquido en Europa es por el comportamiento del campo magnético inducido alrededor de Europa que fue medido por el magnetómetro en Galileo. Júpiter tiene un enorme campo magnético. A su vez, induce un campo magnético, no solo en Europa, sino también en Ganímedes y Calisto. La forma en que se comporta el campo magnético inducido es consistente con la presencia de un océano líquido salado subsuperficial, no solo en Europa, sino también en Ganímedes y Calisto.
Sabemos que la superficie es hielo de agua. Sabemos que hay componentes sin hielo presentes, que incluyen varias sales. Y sabemos que la superficie ha sido procesada geológicamente: ha sido fracturada, cicatrizada, dividida repetidamente. También vemos relativamente pocos cráteres de impacto en la superficie. Eso indica que la superficie es geológicamente joven. Europa podría incluso ser geológicamente activa hoy. Las imágenes de una región, en particular, muestran una superficie que se ha roto severamente. Las placas heladas se han roto y cambiado a nuevas posiciones. El material ha rezumado entre las grietas, luego aparentemente congelado, y creemos que este podría ser uno de los lugares donde había material de surgencia, tal vez impulsado por el calentamiento de las mareas del que hablé antes.
Tendemos a olvidar la escala de las cosas en las ciencias planetarias. Pero estos bloques helados son enormes. Cuando pensamos en la exploración futura, nos gustaría llegar a la superficie y hacer ciertas mediciones clave. Así que tenemos que pensar en los sistemas de naves espaciales que podrían aterrizar en este tipo de terreno. Debido a que estos lugares pueden tener material derivado de debajo del hielo, son la máxima prioridad para la exploración. Y, sin embargo, como suele ser el caso en la exploración planetaria, los lugares más interesantes son los más difíciles de encontrar.
Entonces, ¿qué nos gustaría saber? Primero y más fundamental es la "noción del océano". ¿Existe agua líquida o no? ¿La capa de hielo es gruesa o delgada? Si hay un océano allí, ¿qué tan gruesa es esa corteza helada? Es muy importante saberlo cuando pensamos en explorar un posible océano líquido en Europa: si queremos llegar al océano, ¿a qué profundidad debemos atravesar el hielo? ¿Cuál es la edad de la superficie? Decimos "joven", pero ese es solo un término relativo. ¿Tiene miles, cientos de miles, millones o incluso miles de millones de años? Los modelos permiten una gran dispersión en las edades, según la frecuencia del cráter de impacto. ¿Cuáles son los entornos actuales que son favorables para la astrobiología? ¿Y cuáles fueron los entornos en el pasado? ¿Eran iguales o habían cambiado con el tiempo? Las respuestas a estas preguntas requieren nuevos datos.
Otra cosa que impulsa nuestro interés en explorar los satélites galileanos es tratar de comprender sus historias geológicas. Hasta cierto punto, la diversidad que vemos, desde Io a Europa hasta Ganímedes y Calisto, puede estar vinculada a la cantidad de energía de las mareas que está impulsando el sistema. La energía de marea máxima impulsa el volcanismo que es tan dominante en Io. En el otro extremo, muy poca energía de marea en Callisto resulta en la preservación del registro de impacto de cráteres. Europa y Ganímedes se encuentran entre estos dos casos extremos.
La superficie total de las tres lunas heladas de Júpiter (Europa, Ganímedes y Calisto) es mayor que la superficie de Marte y, de hecho, es aproximadamente equivalente a toda la superficie terrestre de la Tierra. Entonces, cuando hablamos de la exploración de los satélites helados de Galilea, hay mucho terreno que cubrir.
En cuanto a la exploración futura, permítanme compartir un poco de historia. Hace tres años, la NASA estableció el proyecto Prometheus. El proyecto Prometheus implica el desarrollo de la energía nuclear y la propulsión nuclear, algo que no se había considerado seriamente durante bastante tiempo. La primera misión que se realizó en el proyecto Prometheus fue el Júpiter Icy Moons Orbiter, o JIMO. El objetivo era explorar las tres lunas heladas en el contexto del sistema de Júpiter. Fue un proyecto muy ambicioso. Bueno, a principios de este año JIMO fue cancelado. Pero parece que este año que viene habrá aprobación para un orbitador geofísico para Europa. Los pasos iniciales para poner en marcha esa nave espacial se están considerando ahora. Europa es una prioridad muy alta para la exploración, y en reconocimiento de esa prioridad, es probable que esta misión suceda.
¿Por qué estamos tan interesados en Europa? Cuando hablamos de astrobiología, consideramos los tres ingredientes para la vida: el agua, la química correcta y la energía. Su presencia no significa que la chispa mágica de la vida haya sucedido, pero esas son las cosas que creemos que se requieren para la vida. Y así, como lo describí, las tres lunas heladas de Júpiter son objetivos potenciales. Pero Europa es la máxima prioridad, porque parece tener la máxima energía interna.
Entonces, por supuesto, primero nos gustaría saber: ¿Hay un océano, sí o no?
Entonces, ¿cuál es la configuración tridimensional de la corteza helada? Sabemos que los organismos pueden vivir en fracturas y grietas en el hielo del Ártico. Es probable que tales grietas también estén presentes en Europa, y podrían ser nichos de gran interés para la astrobiología.
Luego queremos mapear las composiciones superficiales orgánicas e inorgánicas. Vemos en los datos que existen hoy que la superficie es heterogénea. No es solo hielo puro en la superficie. Hay algunas áreas que parecen ser más ricas en componentes sin hielo que otros lugares. Queremos mapear ese material.
También queremos mapear características de superficie interesantes e identificar los lugares que son más importantes para la exploración futura, incluidos los módulos de aterrizaje.
Entonces queremos entender Europa en el contexto del entorno de Júpiter. Por ejemplo, ¿cómo afecta el ambiente de radiación impuesto por Júpiter a la química de la superficie en Europa?
En última instancia, queremos llegar a la superficie, porque hay una serie de cosas que solo podemos hacer desde la superficie. Tenemos una gran cantidad de datos de la misión Galileo, y esperamos tener aún más de la posible misión Europa, pero son datos de teledetección. A continuación, queremos obtener un módulo de aterrizaje en la superficie que pueda hacer algunas mediciones críticas de la verdad del terreno, para colocar los datos de detección remota en contexto. Y así, dentro de la comunidad científica, creemos que la próxima misión a Europa y al sistema de Júpiter debería tener algún tipo de paquete. Pero ya sea que esto suceda o no, ¡estad atentos!
Fuente original: NASA Astrobiology
