Europa

Hace décadas, la ciencia ficción ofreció un escenario hipotético: ¿Qué pasaría si la vida extraterrestre prosperara en un océano debajo de la superficie helada de Europa, la luna de Júpiter? La noción sacó a Europa de la oscuridad y la colocó en el centro de atención donde ha permanecido, avivando la imaginación de personas tanto dentro como fuera de la comunidad científica que fantasean con que los humanos descubran vida más allá de la Tierra. Esa fantasía, sin embargo, puede estar basada en la realidad.

Gracias a los telescopios terrestres, los científicos supieron que la superficie de Europa es principalmente hielo de agua, y los científicos han encontrado pruebas sólidas de que debajo de la corteza de hielo hay un océano de agua líquida o hielo fangoso. En 1979, las dos naves Voyager atravesaron el sistema joviano, proporcionando los primeros indicios de que Europa podría contener agua líquida. Luego, los telescopios terrestres en la Tierra, junto con la nave espacial Galileo y los telescopios espaciales, han aumentado la confianza de los científicos en un océano europeo.

La desconcertante y fascinante superficie de Europa, la luna helada de Júpiter, se destaca en esta vista en color recién reprocesada, hecha a partir de imágenes tomadas por la nave espacial Galileo de la NASA a fines de la década de 1990. Esta es la vista en color de Europa de Galileo que muestra la mayor parte de la superficie de la luna con la resolución más alta. La vista se publicó anteriormente como un mosaico con una resolución más baja y un color muy mejorado (ver PIA02590). Para crear esta nueva versión, las imágenes se ensamblaron en una vista de color realista de la superficie que se aproxima a cómo se vería Europa para el ojo humano. La escena muestra la impresionante diversidad de la geología de la superficie de Europa. Largas grietas y crestas lineales se entrecruzan en la superficie, interrumpidas por regiones de terreno alterado donde la corteza de hielo de la superficie se ha roto y vuelto a congelar en nuevos patrones. Las variaciones de color en la superficie están asociadas con diferencias en el tipo y la ubicación de las características geológicas. Por ejemplo, las áreas que aparecen azules o blancas contienen hielo de agua relativamente puro, mientras que las áreas rojizas y parduscas incluyen componentes que no son hielo en concentraciones más altas. Las regiones polares, visibles a la izquierda y derecha de esta vista, son notablemente más azules que las latitudes más ecuatoriales, que se ven más blancas. Se cree que esta variación de color se debe a las diferencias en el tamaño de los granos de hielo en los dos lugares. Las imágenes tomadas a través de filtros de infrarrojo cercano, verde y violeta se han combinado para producir esta vista. Las imágenes han sido corregidas por luz dispersada fuera de la imagen, para proporcionar una corrección de color calibrada por longitud de onda. Los espacios en las imágenes se han llenado con color simulado basado en el color de las áreas de superficie cercanas con tipos de terreno similares. Esta vista global en color consta de imágenes adquiridas por el experimento Galileo Solid-State Imaging (SSI) en las órbitas primera y decimocuarta de la nave espacial a través del sistema de Júpiter, en 1995 y 1998, respectivamente. La escala de la imagen es de 1,6 kilómetros (1 milla) por píxel. El norte de Europa está a la derecha. La misión Galileo fue administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. JPL es una división del Instituto de Tecnología de California, Pasadena. Fuente: NASA/JPL-Caltech/Instituto SETI

Los científicos creen que la capa de hielo de Europa tiene un espesor de 10 a 15 millas (15 a 25 kilómetros) y flota en un océano de 40 a 100 millas (60 a 150 kilómetros) de profundidad. Entonces, mientras que Europa tiene solo un cuarto del diámetro de la Tierra, su océano puede contener el doble de agua que todos los océanos de la Tierra combinados. El vasto e insondable océano de Europa es ampliamente considerado como el lugar más prometedor para buscar vida más allá de la Tierra. Una nave espacial que pase podría incluso ser capaz de tomar muestras del océano de Europa sin aterrizar en la superficie de la luna porque es posible que el océano de Europa se esté filtrando hacia el espacio.

Si bien no se observaron penachos mientras la nave espacial Galileo estaba en el sistema de Júpiter en la década de 1990, observaciones más recientes de telescopios como el Telescopio Espacial Hubble, así como un nuevo análisis de algunos datos de la nave espacial Galileo, han sugerido que es posible que delgadas columnas de agua están siendo expulsadas 100 millas (160 kilómetros) sobre la superficie de Europa. En noviembre de 2019, un equipo de investigación internacional dirigido por la NASA anunció que había detectado directamente vapor de agua por primera vez sobre la superficie de Europa. El equipo midió el vapor usando un espectrógrafo en el Observatorio Keck en Hawái que mide la composición química de las atmósferas planetarias a través de la luz infrarroja que emiten o absorben.

Si los penachos existen, y si su fuente está vinculada al océano de Europa, entonces una nave espacial podría viajar a través del penacho para muestrearlo y analizarlo desde la órbita, y esencialmente estaría analizando el océano de la luna (la nave espacial Cassini realizó esta hazaña en la base de Saturno). luna Encélado, que se sabe que tiene un océano rociando el espacio). Incluso si Europa no está expulsando muestras gratuitas al espacio, un estudio de 2018 concluyó que las muestras del océano de Europa podrían congelarse en la base de la capa de hielo de la luna, donde el hielo hace contacto con el océano. A medida que la capa de hielo se distorsiona y flexiona debido a las fuerzas de las mareas, el hielo más cálido y menos denso se elevaría, llevando las muestras del océano a la superficie donde una nave espacial podría analizarlas de forma remota, utilizando instrumentos infrarrojos y ultravioleta, entre otros. Luego, los científicos podrían estudiar la composición del material para determinar si el océano de Europa podría ser hospitalario para alguna forma de vida.

Europa lleva el nombre de una mujer que, en la mitología griega, fue secuestrada por el dios Zeus, Júpiter en la mitología romana.

Potencial para la vida

La vida tal como la conocemos parece tener tres requisitos principales: agua líquida, los elementos químicos apropiados y una fuente de energía.

Los astrobiólogos, científicos que estudian el origen, la evolución y el futuro de la vida en el universo, creen que Europa tiene abundante agua y los elementos químicos correctos, pero ha sido difícil confirmar una fuente de energía en Europa. En la Tierra, se han encontrado formas de vida prosperando cerca de volcanes subterráneos, respiraderos de aguas profundas y otros ambientes extremos. Estas formas de vida "extremófilas" dan a los científicos pistas sobre cómo la vida puede sobrevivir bajo la capa de hielo de Europa.

Si finalmente encontramos alguna forma de vida en Europa (o Marte o Encelado), puede parecer microbios, o tal vez algo más complejo. Si se puede demostrar que la vida se formó de forma independiente en dos lugares alrededor de la misma estrella, entonces sería razonable sospechar que la vida brota en el universo con bastante facilidad una vez que están presentes los ingredientes necesarios, y que la vida podría encontrarse en toda nuestra galaxia y el universo. Si se encontrara vida en Europa, ¿cómo podría cambiar su visión del cosmos y nuestro lugar en él?

Tamaño y distancia

Con un diámetro ecuatorial de 1.940 millas (3.100 kilómetros), Europa tiene aproximadamente el 90 por ciento del tamaño de la Luna de la Tierra. Entonces, si reemplazáramos nuestra Luna con Europa, aparecería aproximadamente del mismo tamaño en el cielo que nuestra Luna, pero más brillante, mucho, mucho más brillante. La superficie de Europa está hecha de hielo de agua, por lo que refleja 5,5 veces la luz solar que nuestra Luna.

Europa orbita a Júpiter a unas 417.000 millas (671.000 kilómetros) del planeta, que a su vez orbita al Sol a una distancia de aproximadamente 500 millones de millas (780 millones de kilómetros), o 5,2 unidades astronómicas (UA). Una UA es la distancia de la Tierra al Sol. La luz del Sol tarda unos 45 minutos en llegar a Europa. Debido a la distancia, la luz del sol es unas 25 veces más débil en Júpiter y Europa que en la Tierra.

Órbita y Rotación

Europa orbita alrededor de Júpiter cada 3,5 días y está bloqueada por gravedad con Júpiter, por lo que el mismo hemisferio de la luna siempre mira hacia el planeta. Júpiter tarda unos 4.333 días terrestres (o unos 12 años terrestres) en orbitar alrededor del Sol (un año joviano). El ecuador de Júpiter (y el plano orbital de sus lunas) están inclinados con respecto a la trayectoria orbital de Júpiter alrededor del Sol solo 3 grados (la Tierra está inclinada 23,5 grados). Esto significa que Júpiter gira casi en posición vertical para que el planeta, así como Europa y las otras docenas de lunas de Júpiter, no tengan estaciones tan extremas como otros planetas.

Las lunas de Júpiter Io, Europa y Ganímedes se encuentran en lo que se denomina una resonancia orbital: cada vez que Ganímedes orbita alrededor de Júpiter una vez, Europa orbita dos veces e Io orbita cuatro veces. Con el tiempo, las órbitas de la mayoría de los grandes satélites o planetas tienden a volverse circulares, pero en el caso de estos tres satélites, la resonancia produce una excentricidad forzada ya que los satélites se alinean entre sí en los mismos puntos de sus órbitas una y otra vez, dándose unos a otros un pequeño tirón gravitacional que evita que sus órbitas se vuelvan circulares.

Debido a que la órbita de Europa es elíptica (ligeramente alargada de la circular), su distancia a Júpiter varía, y el lado cercano de la luna siente la gravedad de Júpiter con más fuerza que su lado lejano. La magnitud de esta diferencia cambia a medida que Europa orbita, creando mareas que estiran y relajan la superficie de la luna.

La flexión de las mareas probablemente crea fracturas en la superficie de la luna. Si el océano de Europa existe, el calentamiento de las mareas también podría provocar actividad volcánica o hidrotermal en el lecho marino, proporcionando nutrientes que podrían hacer que el océano sea adecuado para los seres vivos.

Vista de una pequeña región de la delgada corteza de hielo rota en la región de Conamara de la luna Europa de Júpiter que muestra la interacción del color de la superficie con las estructuras de hielo. Los colores blanco y azul delinean áreas que han sido cubiertas por un fino polvo de partículas de hielo expulsadas en el momento de la formación del gran cráter Pwyll (de 26 kilómetros de diámetro) a unos 1000 kilómetros al sur. Se pueden ver algunos cráteres pequeños de menos de 500 metros o 547 yardas de diámetro asociados con estas regiones. Estos probablemente se formaron, al mismo tiempo que se produjo el recubrimiento, por grandes bloques de hielo intactos arrojados en la explosión del impacto que formó Pwyll. La superficie sin cubrir tiene un color marrón rojizo que ha sido pintado por contaminantes minerales transportados y esparcidos por el vapor de agua liberado debajo de la corteza cuando se rompió. El color original de la superficie helada era probablemente un color azul intenso que se ve en grandes áreas en otras partes de la luna. Los colores de esta imagen se han mejorado para que sean más visibles. El norte está en la parte superior de la imagen y el sol ilumina la superficie desde la derecha. La imagen, centrada en 9 grados de latitud norte y 274 grados de longitud oeste, cubre un área de aproximadamente 70 por 30 kilómetros (44 por 19 millas), y combina datos tomados por el sistema de imágenes de estado sólido (CCD) en la nave espacial Galileo de la NASA durante tres de sus órbitas a través del sistema joviano. Los datos de color de baja resolución (violeta, verde e infrarrojo) adquiridos en septiembre de 1996 se combinaron con imágenes de resolución media de diciembre de 1996 para producir imágenes de color sintéticas. Luego se combinaron con un mosaico de imágenes de alta resolución adquiridas el 20 de febrero de 1997 a una resolución de 54 metros (59 yardas) por elemento de imagen y en un rango de 5340 kilómetros (3320 millas). Fuente: NASA/JPL/Universidad de Arizona

Formación

Los grandes satélites galileanos de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto) probablemente se formaron a partir de material sobrante después de que Júpiter se condensara a partir de la nube inicial de gas y polvo que rodeaba al sol, al principio de la historia del sistema solar. Es probable que esas cuatro lunas tengan aproximadamente la misma edad que el resto del sistema solar: alrededor de 4.500 millones de años.

De hecho, los satélites galileanos a veces se denominan "mini sistema solar", ya que se formaron a partir de los restos de Júpiter, de manera similar a como la Tierra y otros planetas se formaron a partir del gas y el polvo que quedaron de la formación de nuestro Sol. Las similitudes no terminan ahí. Cada planeta del sistema solar interior es menos denso que su vecino interior: Marte es menos denso que la Tierra, que es menos denso que Venus, que es menos denso que Mercurio. Las lunas galileanas siguen el mismo principio, siendo menos densas cuanto más lejos están de Júpiter. La densidad reducida a mayores distancias probablemente se deba a la temperatura: el material más denso, rocoso y metálico se condensa primero, cerca de Júpiter o el Sol, mientras que el material helado más liviano solo se condensa a mayores distancias donde hace más frío.

La distancia a Júpiter también determina cuánto calentamiento de marea experimentan los satélites galileanos: Io, el más cercano a Júpiter, se calienta tanto que es el cuerpo volcánicamente más activo del sistema solar, y probablemente hace mucho tiempo que expulsó el agua que tenía cuando se formó. Europa tiene una capa de hielo y agua encima de un interior rocoso y metálico, mientras que Ganímedes y Calisto en realidad tienen proporciones más altas de hielo de agua y, por lo tanto, densidades más bajas.

Estructura

Al igual que nuestro planeta, se cree que Europa tiene un núcleo de hierro, un manto rocoso y un océano de agua salada. Sin embargo, a diferencia de la Tierra, el océano de Europa se encuentra debajo de una capa de hielo de probablemente 10 a 15 millas (15 a 25 kilómetros) de espesor, y tiene una profundidad estimada de 40 a 100 millas (60 a 150 kilómetros). Si bien la evidencia de un océano interno es sólida, su presencia espera la confirmación de una misión futura.

Superficie

La superficie de hielo de agua de Europa está atravesada por largas fracturas lineales. Según el pequeño número de cráteres observables, la superficie de esta luna parece no tener más de 40 a 90 millones de años, lo cual es joven en términos geológicos (se estima que la superficie de Calisto, otra de las lunas de Júpiter, tiene unos pocos mil millones de años). A lo largo de las muchas fracturas de Europa, y en patrones de manchas a lo largo de su superficie, hay un material de color marrón rojizo cuya composición no se conoce con certeza, pero probablemente contiene sales y compuestos de azufre que se han mezclado con el hielo de agua y modificado por la radiación. Esta composición de la superficie puede contener pistas sobre el potencial de la luna como un mundo habitable.

La nave espacial Galileo de la NASA exploró el sistema de Júpiter desde 1995 hasta 2003 y realizó numerosos sobrevuelos de Europa. Galileo reveló extraños pozos y cúpulas que sugieren que la capa de hielo de Europa podría estar agitándose o convectándose lentamente (el hielo más frío y denso se hunde, mientras que el hielo menos denso y más cálido se eleva) debido al calor desde abajo. Las fracturas largas y lineales a menudo tienen solo 1-2 kilómetros de ancho, pero pueden extenderse por miles de kilómetros a través de la superficie de Europa. Algunas de estas fracturas se han convertido en crestas de cientos de metros de altura, mientras que otras parecen haberse separado en amplias bandas de múltiples fracturas paralelas. Galileo también encontró regiones llamadas "terreno del caos", donde los paisajes en bloques rotos estaban cubiertos de un misterioso material rojizo. En 2011, los científicos que estudiaron los datos de Galileo propusieron que los terrenos del caos podrían ser lugares donde la superficie colapsó sobre lagos en forma de lente incrustados en el hielo.

Atmósfera

Europa tiene solo una tenue atmósfera de oxígeno, pero en 2013, la NASA anunció que los investigadores que usaron el telescopio espacial Hubble encontraron evidencia de que Europa podría estar expulsando agua activamente al espacio. Esto significaría que la luna es geológicamente activa en la actualidad. Si las observaciones de seguimiento lo confirman, las columnas de agua podrían ser estudiadas por futuras naves espaciales de manera similar a como Cassini tomó muestras de la columna de la luna Encelado de Saturno.

Magnetosfera

Una de las mediciones más importantes realizadas por la misión Galileo mostró cómo el campo magnético de Júpiter se interrumpió en el espacio alrededor de Europa. La medición implica fuertemente que un tipo especial de campo magnético está siendo creado (inducido) dentro de Europa por una capa profunda de algún fluido eléctricamente conductor debajo de la superficie. Basándose en la composición helada de Europa, los científicos creen que el material más probable para crear esta firma magnética es un océano global de agua salada, y este resultado del campo magnético sigue siendo la mejor evidencia que tenemos de la existencia de un océano en Europa.

Exploración

Cinco naves espaciales han visitado Europa de cerca, y los científicos realizan controles regulares en la pequeña luna con el poderoso telescopio espacial Hubble. Se planean más misiones.

La NASA está construyendo una futura misión llamada Europa Clipper y la ESA está desarrollando una misión llamada JUICE (JUpiter ICy moons Explorer).

La mayor parte de lo que sabemos sobre Europa proviene de varios años de observaciones orbitales realizadas por la nave espacial Galileo.

La luna se observó por primera vez de cerca durante los sobrevuelos de Júpiter de Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 y Voyager 2.

Europa, una de las primeras cuatro lunas descubiertas más allá de la Tierra, desempeñó un papel crucial en la comprensión antigua de cómo funciona nuestro sistema solar.

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