La nave espacial Juno de la NASA ha proporcionado las primeras mediciones directas de la capa de hielo que cubre Europa, la luna de Júpiter, estimando que la corteza tiene aproximadamente 18 millas (29 kilómetros) de espesor. Este hallazgo significativo, publicado recientemente en Nature Astronomy, utiliza datos del sobrevuelo de Juno en 2022 para resolver un prolongado debate científico sobre la estructura de la luna. Al observar bajo la superficie congelada con tecnología avanzada de microondas, los investigadores han determinado que Europa posee una capa exterior formidable y rígida que se asienta sobre un vasto océano líquido subterráneo, alterando fundamentalmente nuestra comprensión de la habitabilidad potencial de la luna.
¿Por qué es importante el espesor de la capa de hielo de Europa para la habitabilidad?
El espesor de la capa de hielo de Europa es crucial para la habitabilidad porque determina la eficiencia del transporte de nutrientes y oxígeno desde la superficie hasta el océano subterráneo. Una corteza de 18 millas de espesor actúa como una barrera térmica y física significativa, limitando potencialmente el intercambio químico necesario para sustentar la vida. Mientras que una capa más delgada facilitaría una conectividad más sencilla, un modelo más grueso sugiere que los procesos de soporte vital pueden depender de conductos geológicos específicos, como grietas o vacíos porosos, en lugar del contacto directo con la superficie.
El interés científico en Europa se deriva en gran medida de la hipótesis de la "capa gruesa" frente a la "capa delgada". Durante décadas, los científicos planetarios discutieron si el hielo tenía apenas unas pocas millas de espesor o si era una enorme placa tectónica. Los datos de Juno respaldan esto último, lo que implica que el entorno interno de la luna está más aislado de lo que se esperaba anteriormente. Este aislamiento significa que cualquier actividad biológica en el océano dependería de la energía química generada a través de la actividad hidrotermal en el lecho marino o del raro transporte vertical de oxidantes a través del grueso techo de hielo.
La regulación térmica dentro del océano subterráneo también está dictada por esta cubierta helada. Una capa de 30 kilómetros proporciona un aislamiento inmenso, atrapando el calor interno generado por el "amasado" gravitacional de las masivas fuerzas de marea de Júpiter. Este calentamiento por marea mantiene el agua en estado líquido, pero la profundidad del hielo complica la teoría de la "cinta transportadora", donde el hielo de la superficie se hunde y lleva material oxigenado a la salmuera de abajo. Comprender estas dinámicas es el objetivo principal de los investigadores en instituciones como el NASA's Jet Propulsion Laboratory y el Southwest Research Institute.
¿Qué revela el Radiómetro de Microondas de Juno sobre Europa?
Los datos del Radiómetro de Microondas (MWR) de Juno revelan que la capa de hielo de Europa consiste en una capa exterior fría y rígida con un espesor de aproximadamente 18 millas, caracterizada por irregularidades internas. El instrumento detectó una dispersión de microondas consistente con pequeñas grietas, poros o vacíos de unos pocos centímetros de diámetro que se extienden cientos de pies dentro de la corteza. Estos hallazgos sugieren que el hielo no es un bloque uniforme, sino una estructura geológica compleja moldeada por un intenso estrés térmico y mecánico.
El instrumento Microwave Radiometer (MWR) es el único capaz de "ver" a través del hielo sólido midiendo las emisiones térmicas en seis frecuencias diferentes. A diferencia de las cámaras tradicionales que solo capturan reflejos de la superficie, el MWR detecta el calor que escapa de diferentes profundidades dentro del hielo. Al analizar estas diferentes longitudes de onda, el equipo de Juno puede crear un perfil vertical de la temperatura y la estructura del hielo, realizando efectivamente una "tomografía computarizada" de un cuerpo celeste desde miles de millas de distancia.
Los hallazgos clave del análisis del MWR incluyen los siguientes detalles estructurales:
- Gradiente térmico: Los datos indican una marcada diferencia de temperatura entre la superficie gélida y el hielo más cálido en las profundidades de la capa.
- Centros de dispersión: Pequeños vacíos y fracturas, probablemente causados por el calentamiento por marea, prevalecen en todas las capas superiores.
- Variaciones de conductividad: Las diferencias en las señales de microondas sugieren la presencia de sales o "bolsas de salmuera" atrapadas dentro de la matriz de hielo.
- Rigidez de la corteza: Las mediciones confirman que la capa superior es extremadamente rígida y fría, resistiendo el flujo del hielo más cálido que se encuentra debajo.
¿Cómo impactan estos datos de Juno en la próxima misión Europa Clipper?
Los datos de Juno sobre la capa de hielo de 18 millas de espesor proporcionan restricciones críticas para la próxima misión Europa Clipper, lo que permitirá a los científicos refinar sus estrategias de sondeo por radar y los objetivos de los instrumentos. Al establecer una línea base para la profundidad de la corteza, la NASA puede calibrar mejor el instrumento REASON de la nave espacial Clipper para penetrar el hielo y buscar bolsas de agua líquida. Esta sinergia garantiza que la llegada de Clipper en 2030 se optimice para la realidad geológica específica de Europa.
La preparación para la misión Europa Clipper implica identificar las áreas más prometedoras para la investigación, como regiones donde el hielo podría ser más delgado o más activo. Los hallazgos de Juno actúan como un informe de reconocimiento, destacando el "terreno de caos" (regiones de hielo roto y desplazado) que puede servir como ventana al océano subterráneo. Los científicos ahora priorizarán estas áreas para el análisis espectroscópico y de imágenes de alta resolución para detectar compuestos orgánicos o signos de columnas de ventilación.
Además, el éxito de la misión Juno con el MWR ha demostrado el valor de la detección en múltiples longitudes de onda en el sistema joviano. Esto tiene implicaciones directas para la misión JUICE de la Agencia Espacial Europea (ESA), que también está en camino para estudiar las lunas de Júpiter. Al cruzar los datos de microondas de Juno con futuras mediciones de radar y gravedad, la comunidad científica mundial puede construir un modelo 3D de alta fidelidad de Europa, acercándonos a responder si este mundo helado podría albergar vida extraterrestre.
Actividad geológica y evolución del terreno de caos
El calentamiento por marea sigue siendo el motor principal que impulsa la evolución de la superficie de Europa y su capa de 18 millas de espesor. Debido a que Europa orbita a Júpiter en una trayectoria elíptica, la inmensa gravedad del planeta estira y comprime la luna, generando fricción y calor dentro del hielo. Este proceso es responsable de la formación del "terreno de caos", donde la superficie helada parece haberse derretido, roto en fragmentos y vuelto a congelar en un paisaje desordenado. Los datos de Juno sugieren que estas características son probablemente el resultado de la convección dentro de la gruesa capa de hielo en lugar del derretimiento de hielo delgado.
La observación de posibles columnas o venteos de vapor de agua también adquiere un nuevo contexto con una estimación de corteza de 18 millas. Si el agua realmente está rompiendo la superficie, debe estar viajando a través de fracturas masivas o siendo forzada hacia arriba por una presión intensa. Los investigadores ahora buscan evidencia de estos conductos de alta presión en la telemetría de Juno. Si existen columnas, estas ofrecerían una "muestra gratuita" del océano oculto, permitiendo que futuras naves espaciales vuelen a través del vapor y analicen su composición química sin la necesidad de una compleja misión de perforación.
¿Qué sigue para la exploración de Europa?
A medida que la misión Juno continúa su vida útil extendida, su enfoque permanece en el complejo entorno del sistema joviano. Los datos recopilados durante el sobrevuelo de 2022 se estudiarán durante los próximos años, proporcionando una hoja de ruta para la próxima generación de exploradores. El objetivo ya no es solo confirmar la existencia de un océano, sino caracterizar la habitabilidad de ese entorno. Los modelos futuros incorporarán el espesor de 18 millas para simular las corrientes oceánicas, las concentraciones de sal y el potencial de vida para sobrevivir en las profundidades oscuras y presurizadas de Europa.
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