Ganímedes
Ganímedes, la luna de Júpiter, está demostrando ser un mundo fascinante. No solo es la luna más grande de nuestro sistema solar, más grande que el planeta Mercurio y el planeta enano Plutón, sino que el Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha encontrado la mejor evidencia hasta ahora de un océano subterráneo de agua salada en Ganímedes. Se cree que el océano tiene más agua que toda el agua en la superficie de la Tierra. Se estima que el océano de Ganímedes tiene 60 millas (100 kilómetros) de espesor, 10 veces más profundo que el océano de la Tierra, y se cree que está enterrado bajo una corteza de 95 millas (150 kilómetros) de espesor compuesta principalmente por hielo. Identificar agua líquida es crucial en la búsqueda de mundos habitables más allá de la Tierra y en la búsqueda de vida tal como la conocemos.
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| Esta imagen de la luna joviana Ganímedes fue obtenida por el generador de imágenes JunoCam a bordo de la nave espacial Juno de la NASA durante su sobrevuelo de la luna helada el 7 de junio de 2021. En el momento del acercamiento más cercano, Juno estaba a 645 millas (1.038 kilómetros) de su superficie, más cerca de la luna más grande de Júpiter que cualquier otra nave espacial en más de dos décadas. Esta imagen es un producto preliminar: Ganímedes visto a través del filtro verde de JunoCam. Juno es una nave espacial estabilizada por giro (con una velocidad de rotación de 2 rpm), y el generador de imágenes JunoCam tiene un campo de visión fijo. Para obtener imágenes de Ganímedes a medida que giraba Juno, la cámara adquirió una franja a la vez a medida que el objetivo pasaba por su campo de visión. Estas franjas de imágenes se capturaron por separado a través de los filtros rojo, verde y azul. Para generar el producto de imagen final, las tiras deben coserse y los colores deben alinearse. En el momento en que se generó esta imagen preliminar, los "núcleos de especias" (navegación y otra información auxiliar que proporciona geometría de observación de precisión) necesarios para proyectar correctamente las imágenes en el mapa no estaban disponibles. Las franjas de imágenes filtradas en rojo y azul tampoco estaban disponibles. Cuando se incorporen los datos finales del núcleo de especias y las imágenes de los dos filtros, las costuras de las imágenes (más frecuentes en la parte inferior derecha de la esfera) desaparecerán y se generará una imagen en color completa. Crédito: NASA |
Ganímedes es la única luna que se sabe que tiene su propio campo magnético, un descubrimiento realizado por la nave espacial Galileo de la NASA en 1996. El campo magnético provoca auroras, que son cintas de gas electrificado, caliente y resplandeciente, en regiones que rodean los polos norte y sur del satélite de Júpiter. Debido a que Ganímedes está cerca de Júpiter, su campo magnético está incrustado o se encuentra dentro del campo magnético de Júpiter.
Cuando el campo magnético de Júpiter cambia, las auroras de Ganímedes también cambian, "meciéndose" de un lado a otro. Al observar el movimiento oscilante de las dos auroras, un equipo de científicos dirigido por Joachim Saur de la Universidad de Colonia en Alemania tuvo la idea de usar el telescopio espacial Hubble para aprender más sobre el interior de la luna.
Ganímedes tiene dos tipos distintos de terreno: regiones grandes y brillantes de crestas y surcos que atraviesan terrenos más antiguos y oscuros. Esto sugiere a los científicos que la corteza de Ganímedes ha estado bajo tensión por procesos tectónicos globales. La nave espacial Juno de la NASA tomó las imágenes más recientes de la superficie de Ganímedes durante sobrevuelos en junio de 2021.
Ganímedes fue descubierto por el astrónomo italiano Galileo Galilei el 7 de enero de 1610. El descubrimiento, junto con su descubrimiento de otras tres lunas grandes alrededor de Júpiter, fue la primera vez que se descubrió una luna orbitando un planeta que no sea la Tierra. El descubrimiento finalmente condujo a la comprensión de que los planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del Sol, en lugar de que nuestro sistema solar gire alrededor de la Tierra. (Júpiter ahora tiene 53 lunas con nombre y 26 lunas provisionales en espera de confirmación de descubrimiento).
En la mitología, Ganímedes era un hermoso joven que fue llevado al Olimpo por Zeus (el equivalente griego del dios romano Júpiter) disfrazado de águila. Ganímedes se convirtió en el copero de los dioses olímpicos.
Potencial para la vida
Un modelo informático del interior de Ganímedes creado en 2014 apoyó la idea de que allí podría ser posible el desarrollo de vida primitiva. El modelo indicó que el fondo marino rocoso de la luna helada podría estar en contacto con agua salada. Los científicos creen que la interacción entre el agua y las rocas es clave para el desarrollo de la vida.
Tamaño y distancia
Ganímedes tiene un radio de 1.635 millas (2.631 kilómetros) y es la luna más grande de nuestro sistema solar. Es más grande que Mercurio y Plutón. Ganímedes está a unas 665.000 millas (1,07 millones de kilómetros) de Júpiter, que orbita a unas 484 millones de millas (778 millones de kilómetros) del Sol. Júpiter está a 5,2 unidades astronómicas del Sol. Una unidad astronómica (abreviada como AU) es la distancia del Sol a la Tierra. Desde esta distancia, la luz solar tarda 43 minutos en viajar desde el Sol hasta el sistema joviano.
Órbita y Rotación
Distancia de los satélites galileanos respecto de Júpiter:
Ío: 262 200 millas (422 000 kilómetros)
Europa: 417.000 mi (671.000 kilómetros)
Ganímedes 665.000 millas (1.070.000 kilómetros)
Calisto: 1.170.000 mi (1.883.000 kilómetros)
Ganímedes completa una órbita alrededor de Júpiter aproximadamente cada siete días terrestres (7,155). Ganímedes orbita alrededor del Sol junto con Júpiter y sus otros satélites cada 12 años terrestres.
Ganímedes, Io y Europa están en lo que se llama una resonancia orbital: cada vez que Ganímedes orbita alrededor de Júpiter una vez, Europa orbita dos veces e Io orbita cuatro veces. Este patrón en sus órbitas se llama resonancia orbital. (La otra luna grande de Júpiter, Calisto, no forma parte de la resonancia orbital, aparentemente porque estaba demasiado lejos de Júpiter al principio de la historia de las lunas para que su órbita se atrajera hacia Júpiter). Con el tiempo, las órbitas de la mayoría de las lunas grandes los satélites o los planetas tienden a volverse circulares, pero ese no es el caso de estos tres. Su resonancia obliga a sus órbitas a volverse ligeramente elípticas o excéntricas. Los satélites se alinean entre sí en los mismos puntos de sus órbitas una y otra vez, dándose entre sí un pequeño tirón gravitacional que evita que sus órbitas se vuelvan circulares.
Ganímedes está bloqueado por mareas, lo que significa que, al igual que la Luna de la Tierra, el mismo lado de Ganímedes siempre mira hacia Júpiter. Las otras tres lunas galileanas también están bloqueadas por mareas.
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| Esta imagen del lado oscuro de la luna joviana Ganímedes fue obtenida por la cámara estelar de la Unidad de Referencia Estelar a bordo de la nave espacial Juno de la NASA durante su sobrevuelo de la luna helada el 7 de junio de 2021. Usualmente acostumbrada a la nave espacial en curso, la cámara de navegación pudo obtener una imagen del lado oscuro de la luna (el lado opuesto al Sol) porque estaba bañada por la tenue luz dispersada por Júpiter; la cámara funciona excepcionalmente bien en condiciones de poca luz. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI |
Formación
Ganímedes y las otras lunas grandes de Júpiter (Io, Europa 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 de nuestro sistema solar. Es probable que Ganímedes tenga aproximadamente la misma edad que el resto del sistema solar: alrededor de 4.500 millones de años.
La nave espacial Juno de la NASA se encuentra actualmente en órbita alrededor de Júpiter con el objetivo principal de aprender más sobre el origen y la evolución de Júpiter y sus satélites. Los científicos creen que comprender a Júpiter proporcionará conocimientos fundamentales sobre nuestro sistema solar y los sistemas planetarios que se están descubriendo alrededor de otras estrellas.
Estructura
Ganímedes tiene tres capas principales: un núcleo de hierro metálico en su centro, una capa esférica de roca (manto) que rodea el núcleo y una capa esférica de hielo en su mayoría que rodea la capa de roca. La superficie es la parte superior de la capa de hielo. Los científicos han descubierto bultos irregulares debajo de la superficie helada de Ganímedes. Estas masas irregulares pueden ser formaciones rocosas, sustentadas por la capa helada de Ganímedes durante miles de millones de años.
Los modelos informáticos muestran que Ganímedes podría tener hielo y océanos apilados en varias capas como un sándwich. Los científicos sospecharon por primera vez que Ganímedes tenía un océano subterráneo en la década de 1970. La nave espacial Galileo descubrió el campo magnético de Ganímedes en 1996, proporcionando evidencia para respaldar la teoría.
El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha encontrado más evidencia de un océano subterráneo de agua salada y evidencia de una delgada atmósfera de oxígeno en Ganímedes.
Superficie
Las imágenes de la nave espacial Juno alrededor de Ganímedes muestran que su superficie es una mezcla de dos tipos de terreno. El cuarenta por ciento de la superficie está cubierto por regiones oscuras llenas de cráteres, y el sesenta por ciento restante está cubierto por un terreno acanalado claro, que forma patrones intrincados a lo largo de la luna. Algunas de las crestas de los surcos tienen una altura de hasta 2000 pies (700 metros), y los surcos recorren miles de millas a lo largo de la superficie de Ganímedes. Los grandes cráteres de Ganímedes son en su mayoría planos, probablemente debido a que se asentaron en la suave superficie helada. Se pueden ver rayos de eyección brillantes y oscuros alrededor de los cráteres de Ganímedes.
En 2004, los científicos descubrieron bultos irregulares debajo de la superficie helada de Ganímedes. Las masas irregulares pueden ser formaciones rocosas, sustentadas por la capa helada de Ganímedes durante miles de millones de años. Esto les dice a los científicos que el hielo es probablemente lo suficientemente fuerte, al menos cerca de la superficie, para soportar que tales masas rocosas se hundan hasta el fondo del hielo. Sin embargo, esta anomalía también podría ser causada por montones de rocas en el fondo del hielo.
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| El Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ha observado un par de cinturones aurorales que rodean la luna joviana Ganímedes. Los cinturones fueron observados en luz ultravioleta por el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial y están coloreados de azul en esta ilustración. Se superponen a una imagen de luz visible de Ganímedes tomada por el orbitador Galileo de la NASA. Las ubicaciones de las auroras brillantes están determinadas por el campo magnético de la luna y, por lo tanto, proporcionan una sonda del interior de la luna, donde se genera el campo magnético. La cantidad de oscilación del campo magnético, causada por su interacción con la inmensa magnetosfera de Júpiter, proporciona evidencia de que la luna tiene un océano subterráneo de agua salada. Crédito: NASA, ESA y J. Saur (Universidad de Colonia, Alemania) |
Atmósfera
Utilizando el Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos han encontrado evidencia de una delgada atmósfera de oxígeno en Ganímedes. Los investigadores creen que el oxígeno proviene de la superficie helada de Ganímedes. Ganímedes es mucho más frío que la Tierra, con temperaturas superficiales diurnas que van desde -297 a -171 grados Fahrenheit (90 a 160 Kelvin). Júpiter y sus lunas reciben menos de 1/30 de la cantidad de luz solar que recibe la Tierra, y Ganímedes no tiene una atmósfera densa para atrapar el calor.
Magnetosfera
La nave espacial Galileo, la primera en orbitar Júpiter, hizo el gran descubrimiento de que Ganímedes tiene su propia magnetosfera, una región de partículas cargadas que rodea a muchos planetas pero que nunca antes se había encontrado alrededor de una luna. Galileo incluso capturó sonidos de silbidos y estática causados por la magnetosfera de Ganímedes.
Exploración
El descubrimiento de Ganímedes y las otras tres lunas más grandes de Júpiter, Europa, Io y Calisto, cambió para siempre la forma en que vemos nuestro sistema solar.
El 7 de enero de 1610, el astrónomo italiano Galileo Galilei estaba mirando a Júpiter a través de su telescopio casero cuando vio lo que pensó que eran tres estrellas pequeñas y brillantes cerca de Júpiter. Pronto, Galileo determinó que había cuatro “estrellas”. En cuestión de días, descubrió que estos puntos de luz eran en realidad lunas que orbitaban alrededor de Júpiter. Estas cuatro lunas fueron los primeros objetos encontrados en orbitar algo que no sea la Tierra o el Sol, lo que proporciona una fuerte evidencia de la idea, conocida como teoría copernicana, de que la mayoría de los objetos celestes no giran alrededor de la Tierra.
El astrónomo alemán Simon Marius pudo haber observado las lunas casi al mismo tiempo que Galileo, pero a Galileo se le atribuye el descubrimiento. Galileo publicó sus hallazgos en marzo de 1610 en un libro titulado “Sidereus Nuncius” o “El mensajero estrellado”.
Galileo originalmente llamó a las lunas de Júpiter los planetas Medicean en honor a sus patrocinadores, la familia Medici. También se refirió a las lunas numéricamente como I, II, III y IV. Pero son los nombres que Simon Marius propuso para las lunas, nombres que le sugirió su colega astrónomo Johannes Kepler, los que usamos hoy: Io, Europa, Ganímedes y Calisto. Las cuatro lunas colectivamente se conocen como las lunas galileanas. (Júpiter ahora tiene 53 lunas con nombre y otras 26 en espera de nombres oficiales).
Pasarían más de 360 años antes de que se enviara una nave espacial para estudiar las lunas galileanas. El Pioneer 10 de la NASA tuvo su encuentro más cercano con Júpiter el 3 de diciembre de 1973. Fue la primera nave espacial en obtener imágenes de primer plano de Júpiter y tres de sus lunas más grandes: Ganímedes, Calisto y Europa. La nave espacial no captó la imagen de Io.
Pioneer 11, la nave espacial hermana de Pioneer 10, tomó las primeras imágenes de la región polar de Júpiter, volando tres veces más cerca de Júpiter que Pioneer 10. La nave espacial voló más cerca de Júpiter el 3 de diciembre de 1974, volando a unas 26 570 millas (42 760 kilómetros) por encima las cimas de las nubes del planeta, tres veces más cerca que la Pioneer 10. La nave espacial pasó a 692 200 kilómetros de Ganímedes y descubrió un alto flujo de corriente de electrones en la órbita de Ganímedes.
Película de aproximación de Juno de Júpiter y las lunas galileanas
Antes de que la Voyager 1 y la Voyager 2 de la NASA llegaran a Júpiter en 1979, los astrónomos pensaban que Titán, la luna de Saturno, era la más grande del sistema solar. Pero las mediciones de las sondas Voyager mostraron que Ganímedes es más grande que Titán, incluso más grande que Mercurio y Plutón. Las imágenes de la Voyager 1 también revelaron que Ganímedes tenía dos tipos distintos de terreno, con cráteres y surcos, lo que sugiere a los científicos que toda la corteza helada de la luna ha estado bajo tensión debido a procesos tectónicos globales.
La nave espacial Galileo, la primera en orbitar Júpiter, hizo el gran descubrimiento de que Ganímedes tiene su propia magnetosfera, una región de partículas cargadas que rodea a algunos planetas pero que nunca antes se había encontrado alrededor de una luna. Galileo realizó varios sobrevuelos de Ganímedes con múltiples instrumentos recopilando datos sobre la luna.
Galileo incluso capturó sonidos de silbidos y estática causados por la magnetosfera de Ganímedes. La sonda voló a 835 kilómetros de Ganímedes y envió impresionantes imágenes en primer plano que mostraban antiguos campos de hielo con cráteres adyacentes o cubiertos por llanuras volcánicas de hielo más jóvenes, montañas de hielo estriadas, surcos profundos y cuencas anchas y lisas que son productos de fuerzas tectónicas
Durante la misión extendida de Galileo, la nave espacial Cassini de la NASA sobrevoló Júpiter en su camino a Saturno. Durante algunas semanas, ambas naves espaciales observaron a Júpiter juntas. Cassini envió imágenes asombrosas de Ganímedes empequeñecido por Júpiter cuando hizo su acercamiento más cercano al planeta en diciembre de 2000.
La nave espacial New Horizons de la NASA se acercó a 2,3 millones de kilómetros de Júpiter en 2008 cuando se dirigía a Plutón. A medida que se acercaba, New Horizons tomó imágenes de Ganímedes y las otras tres lunas grandes de Júpiter: Calisto, Io y Europa. Capturó casi 700 observaciones, incluidas imágenes de Ganímedes el 27 de febrero de 2008.
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| Ganímedes y Júpiter La luna más grande del sistema solar, Ganímedes, se captura aquí junto al planeta Júpiter en una fotografía en color tomada por la nave espacial Cassini de la NASA el 3 de diciembre de 2000. Ganímedes es más grande que los planetas Mercurio y Plutón y la luna más grande de Saturno, Titán. Tanto Ganímedes como Titán tienen una superficie mayor que todo el continente euroasiático de nuestro planeta. Cassini estaba a 26,5 millones de kilómetros (16,5 millones de millas) de Ganímedes cuando se tomó esta imagen. Las características visibles más pequeñas tienen unos 160 kilómetros (unas 100 millas) de ancho. El área brillante cerca del sur (abajo) de Ganímedes es Osiris, un cráter grande y relativamente nuevo rodeado de material helado brillante expulsado por el impacto que lo creó. En otros lugares, Ganímedes muestra terrenos oscuros que las naves espaciales Voyager y Galileo de la NASA han demostrado que son antiguos y llenos de cráteres. Los terrenos más brillantes son más jóvenes y están surcados por surcos. Se han visto varios tipos de terrenos acanalados en muchas lunas heladas del sistema solar. Se cree que estas son las expresiones superficiales de materiales cálidos, prístinos y ricos en agua que se movieron a la superficie y se congelaron. Ganímedes ha demostrado ser un mundo fascinante, la única luna conocida que tiene una magnetosfera, o entorno magnético, producido por un núcleo de metal convectivo. La interacción de las magnetosferas de Ganímedes y Júpiter puede producir variaciones deslumbrantes en los resplandores aurorales en la tenue atmósfera de oxígeno de Ganímedes. Cassini es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. El Laboratorio de Propulsión a Chorro, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, administra la misión Cassini para la Oficina de Ciencias Espaciales de la NASA, Washington, D.C. Crédito: NASA/JPL/Universidad de Arizona |
El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha brindado contribuciones importantes a lo que sabemos sobre Ganímedes, incluida la mejor evidencia hasta el momento de que Ganímedes puede tener un océano subterráneo de agua salada, lo que abre la posibilidad de que la luna más grande de Júpiter sea otra candidata para la vida más allá de la Tierra. Debido a que Ganímedes tiene un campo magnético, tiene auroras. Dado que Ganímedes está cerca de Júpiter, su campo magnético se encuentra dentro o está incrustado en el campo magnético de Júpiter, un campo dentro de un campo. (Ganímedes es el principal objetivo científico de la próxima misión JUICE de la ESA, que también estudiará las lunas de Júpiter, Europa y Calisto).
Cuando el campo magnético de Júpiter cambia, las auroras de Ganímedes también cambian, "meciéndose" de un lado a otro. Al observar el movimiento oscilante de las dos auroras, los científicos que usaron el Hubble pudieron determinar que existe una gran cantidad de agua salada debajo de la corteza de Ganímedes que afecta su campo magnético.
A medida que se acercaba a Júpiter para entrar en órbita el 4 de julio de 2016, la nave espacial Juno de la NASA capturó una película de Ganímedes y las otras tres lunas más grandes de Júpiter, Io, Europa y Calisto, mientras giraban alrededor del planeta gigante. Fue la primera vez que pudimos ver las lunas en órbita desde esta perspectiva. La película comienza el 12 de junio de 2016, con Juno a unos 16 millones de kilómetros (10 millones de millas) de Júpiter y termina el 29 de junio de 2016, con la nave espacial a 4,8 millones de kilómetros (3 millones de millas) de distancia.
El 7 de junio de 2021, Juno nos dio sus mejores imágenes hasta el momento de Ganímedes, volando más cerca de la luna más grande de Júpiter que cualquier nave espacial en más de dos décadas.
Las fotos muestran la superficie de Ganímedes con notable detalle, incluidos cráteres, terrenos oscuros y brillantes claramente diferenciados y características estructurales alargadas posiblemente vinculadas a fallas tectónicas.
"Esto es lo más cerca que una nave espacial ha estado de esta luna gigantesca en una generación", dijo el investigador principal de Juno, Scott Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio. "Vamos a tomarnos nuestro tiempo antes de sacar conclusiones científicas, pero hasta entonces podemos simplemente maravillarnos con esta maravilla celestial".
Para saber más haga clic aquí (inglés).
