Europa brilla: la radiación tiene un gran número en la luna de Júpiter.
A medida que Europa, la luna helada y llena de océanos, orbita a Júpiter, resiste un implacable golpe de radiación. Júpiter golpea la superficie de Europa día y noche con electrones y otras partículas, bañándola en radiación de alta energía. Pero a medida que estas partículas golpean la superficie de la luna, también pueden estar haciendo algo de otro mundo: hacer que Europa brille en la oscuridad.
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| Esta ilustración de Europa, la luna de Júpiter, muestra cómo la superficie helada puede brillar en su lado nocturno, el lado opuesto al Sol. Nuevos experimentos de laboratorio recrearon el entorno de Europa y encontraron que la luna helada brilla, incluso en su lado nocturno, debido a un brillo de hielo. Mientras Júpiter bombardea Europa con radiación, los electrones penetran en la superficie y energizan las moléculas que se encuentran debajo. Cuando esas moléculas se relajan, liberan energía como luz visible. Las variaciones en el brillo y el color del brillo en sí podrían revelar información sobre la composición del hielo en la superficie de Europa. Los diferentes compuestos salados reaccionan de manera diferente a la radiación y emiten su propio brillo único. El color variará según la composición real de la superficie de Europa. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech. |
Una nueva investigación de científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California detalla por primera vez cómo se vería el resplandor y lo que podría revelar sobre la composición del hielo en la superficie de Europa. Los diferentes compuestos salados reaccionan de manera diferente a la radiación y emiten su propio brillo único. A simple vista, este resplandor se vería a veces ligeramente verde, a veces ligeramente azul o blanco y con diferentes grados de brillo, dependiendo del material que sea.
Los científicos usan un espectrómetro para separar la luz en longitudes de onda y conectar las distintas "firmas", o espectros, a diferentes composiciones de hielo. La mayoría de las observaciones que utilizan un espectrómetro en una luna como Europa se toman utilizando la luz solar reflejada en el lado diurno de la luna, pero estos nuevos resultados iluminan cómo se vería Europa en la oscuridad.
"Pudimos predecir que este resplandor del hielo nocturno podría proporcionar información adicional sobre la composición de la superficie de Europa. La forma en que esa composición varía podría darnos pistas sobre si Europa alberga condiciones adecuadas para la vida", dijo Murthy Gudipati del JPL, autor principal del trabajo publicado en noviembre. 9 en Astronomía de la naturaleza.
Eso es porque Europa tiene un océano interior global masivo que podría filtrarse a la superficie a través de la gruesa corteza de hielo de la luna. Al analizar la superficie, los científicos pueden aprender más sobre lo que hay debajo.
Brillando una luz.
Los científicos han inferido de observaciones anteriores que la superficie de Europa podría estar hecha de una mezcla de hielo y sales comúnmente conocidas en la Tierra, como sulfato de magnesio (sal de Epsom) y cloruro de sodio (sal de mesa). La nueva investigación muestra que la incorporación de esas sales en el hielo de agua en condiciones similares a las de Europa y la explosión de radiación produce un brillo.
Eso no fue una sorpresa. Es fácil imaginar una superficie irradiada brillando. Los científicos saben que el brillo es causado por electrones energéticos que penetran en la superficie, energizando las moléculas debajo. Cuando esas moléculas se relajan, liberan energía como luz visible.
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| Esta vista compuesta de color combina imágenes violetas, verdes e infrarrojas de la intrigante luna de Júpiter, Europa, para una vista de la luna en color natural (izquierda) y en color mejorado diseñado para resaltar sutiles diferencias de color en la superficie (derecha). La parte blanca brillante y azulada de la superficie de Europa está compuesta principalmente de hielo de agua, con muy pocos materiales que no sean hielo. En contraste, las regiones moteadas parduscas en el lado derecho de la imagen pueden estar cubiertas por sales hidratadas y un componente rojo desconocido. El terreno moteado amarillento en el lado izquierdo de la imagen es causado por algún otro componente desconocido. Las líneas largas y oscuras son fracturas en la corteza, algunas de las cuales tienen más de 1.850 millas (3.000 kilómetros) de largo. El norte está en la parte superior de la imagen y el sol ilumina completamente la superficie. Europa tiene aproximadamente 3,160 kilómetros (1,950 millas) de diámetro, o aproximadamente el tamaño de la luna de la Tierra. Los detalles más finos que se pueden discernir tienen aproximadamente 15 millas (25 kilómetros) de ancho. Las imágenes en esta vista global fueron tomadas en junio de 1997 a un rango de 776,000 millas (1.25 millones de kilómetros) por el sistema de Imágenes de Estado Sólido (SSI) en la nave espacial Galileo de la NASA, durante su novena órbita de Júpiter. Fuente: NASA / JPL / University of Arizona |
"Pero nunca imaginamos que veríamos lo que terminamos viendo", dijo Bryana Henderson de JPL, coautora de la investigación. "Cuando probamos nuevas composiciones de hielo, el resplandor se veía diferente. Y todos nos quedamos mirándolo un rato y luego dijimos: 'Esto es nuevo, ¿verdad? Este es definitivamente un resplandor diferente?' Así que lo apuntamos con un espectrómetro y cada tipo de hielo tenía un espectro diferente ".
Para estudiar una maqueta de laboratorio de la superficie de Europa, el equipo del JPL construyó un instrumento único llamado Cámara de Hielo para las Pruebas Ambientales de Radiación y Electrones de Alta Energía de Europa (ICE-HEART). Llevaron ICE-HEART a una instalación de haz de electrones de alta energía en Gaithersburg, Maryland, y comenzaron los experimentos con un estudio completamente diferente en mente: ver cómo el material orgánico debajo del hielo de Europa reaccionaría a las explosiones de radiación.
No esperaban ver variaciones en el brillo en sí vinculado a diferentes composiciones de hielo. Fue, como lo llamaron los autores, una casualidad.
"Ver la salmuera de cloruro de sodio con un nivel de brillo significativamente más bajo fue el momento 'ajá' que cambió el curso de la investigación", dijo Fred Bateman, coautor del artículo. Ayudó a realizar el experimento y entregó haces de radiación a las muestras de hielo en la Instalación de Radiación Industrial Médica del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Maryland.
Una luna que es visible en un cielo oscuro puede no parecer inusual; vemos nuestra propia Luna porque refleja la luz del sol. Pero el brillo de Europa es causado por un mecanismo completamente diferente, dijeron los científicos. Imagina una luna que brilla continuamente, incluso en su lado nocturno, el lado opuesto al Sol.
"Si Europa no estuviera bajo esta radiación, se vería como nos parece nuestra luna: oscura en el lado sombreado", dijo Gudipati. "Pero debido a que es bombardeado por la radiación de Júpiter, brilla en la oscuridad".
La próxima misión insignia de la NASA, Europa Clipper, que se lanzará a mediados de la década de 2020, observará la superficie de la luna en múltiples sobrevuelos mientras orbita Júpiter. Los científicos de la misión están revisando los hallazgos de los autores para evaluar si los instrumentos científicos de la nave espacial podrían detectar un resplandor. Es posible que la información recopilada por la nave espacial pueda coincidir con las mediciones de la nueva investigación para identificar los componentes salados en la superficie de la luna o reducir lo que podrían ser.
"No es frecuente que estés en un laboratorio y digas: 'Podríamos encontrar esto cuando lleguemos'", dijo Gudipati. "Por lo general, es al revés: uno va allí y encuentra algo e intenta explicarlo en el laboratorio. Pero nuestra predicción se remonta a una simple observación, y de eso se trata la ciencia".
Misiones como Europa Clipper ayudan a contribuir al campo de la astrobiología, la investigación interdisciplinaria sobre las variables y condiciones de mundos distantes que podrían albergar la vida tal como la conocemos. Si bien Europa Clipper no es una misión de detección de vida, realizará un reconocimiento detallado de Europa e investigará si la luna helada, con su océano subsuperficial, tiene la capacidad de albergar vida. Comprender la habitabilidad de Europa ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se desarrolló la vida en la Tierra y el potencial de encontrar vida más allá de nuestro planeta.
Puede encontrar más información sobre Europa y Europa Clipper aquí:
Contacto con los medios de comunicación
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Laboratorio de propulsión a chorro, Pasadena, California.
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• Publicado en NASA/JPL el 9 de noviembre del 2020, enlace publicación.
