Europa brilla: la radiación produce brillo en la luna de Júpiter

Esta ilustración de Europa, la luna de Júpiter, muestra cómo la superficie helada puede brillar en su lado nocturno, el lado opuesto al Sol. 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. Más información
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.

Nuevos experimentos de laboratorio recrean el entorno de Europa y descubren que la luna helada brilla, incluso en su lado nocturno. El efecto es más que una imagen genial.

Mientras la luna helada, llena de océanos, Europa orbita 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. A medida que estas partículas golpean la superficie de Europa, también pueden estar haciendo algo de otro mundo: hacer que Europa brille en la oscuridad.

Una nueva investigación de científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA detalla por primera vez cómo se vería el resplandor. También indica qué 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. Ello depende 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. Casi todas las observaciones que utilizan un espectrómetro en una luna como Europa se toman utilizando la luz solar reflejada en el lado diurno de ella. Pero estos nuevos resultados iluminan cómo se vería Europa en la oscuridad.

«Pudimos predecir que este resplandor de hielo en la noche 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. Él es el autor principal del trabajo publicado el 9 de Noviembre en ‘Nature Astronomy’.

Eso es porque Europa tiene un océano interior global masivo que podría filtrarse a la superficie a través de su gruesa corteza de hielo. Al analizar la superficie, los científicos pueden aprender más sobre lo que hay debajo.

Produciendo una luz

Los científicos infirieron de observaciones anteriores que la superficie de Europa podría estar hecha de una mezcla de hielo y sales comunes en la Tierra. Por ejemplo, sulfato de magnesio (sal de Epsom) y cloruro de sodio (sal de mesa). Esta investigación muestra que la incorporación de esas sales al hielo de agua en condiciones similares a las de Europa, bombardeadas por radiación, producen 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.

«Pero nunca imaginamos que veríamos lo que terminamos viendo», dijo Bryana Henderson del JPL, coautora de la investigación. «Cuando probamos nuevas composiciones de hielo, el brillo se veía diferente. Y todos lo miramos un rato y luego dijimos: ‘¿Esto es nuevo, verdad? ¿Definitivamente es un brillo 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. Se utiliza 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. Comenzaron los experimentos con un estudio completamente diferente en mente: ver cómo el material orgánico debajo del hielo de Europa reaccionaría al bombardeo 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 lo que cambió el curso del estudio «, dijo Fred Bateman. Él es coautor del artículo. Ayudó a realizar el experimento y bombardeó con haces de radiación las muestras de hielo. Lo hizo 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 solar. Pero el brillo de Europa es causado por un mecanismo completamente diferente, dijeron los científicos. Imagínese 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 aparece 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, observará la superficie de la luna en múltiples sobrevuelos mientras orbita Júpiter. La misión se lanzará a mediados de la década de 2020. Los científicos de la misión están revisando estos hallazgos para evaluar si los instrumentos científicos de la nave espacial podrían detectar un brillo. Es posible que la información recopilada por la nave espacial pueda coincidir con las mediciones en la nueva investigación. Entonces identificaría los componentes salados en la superficie de la luna o bien 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 y trata de 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. Esta es la investigación interdisciplinaria sobre las variables y condiciones de mundos distantes que podrían albergar la vida tal como la conocemos. Europa Clipper no es una misión de detección de vida. Pero 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. Además también, el potencial de encontrar vida más allá de nuestro planeta.

Puede encontrar más información sobre Europa y Europa Clipper aquí:

europa.nasa.gov

Fuente: NASA Jet Propulsion Laboratory / California Institute of Technology.

Artículo original: «Europa Glows: Radiation Does a Bright Number on Jupiter’s Moon«. Nov 9, 2020.

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La representación de este artista muestra la nave espacial Europa Clipper de la NASA, que se está desarrollando para un lanzamiento en algún momento de la década de 2020.
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.

En poco más de una década, habrá dos naves espaciales explorando uno de los mundos más habitables del sistema solar: la luna Europa de Júpiter. Eso es gracias a un reciente anuncio de la NASA de que el orbitador Europa Clipper recibió el visto bueno, programado para llegar a la luna a principios de la década de 2030.

En abril de este año, la Agencia Espacial Europea también aprobó el desarrollo del Jupiter Icy Moons Explorer ( JUICE ), que actualmente está programado para llegar al sistema Jupiter en 2029.

En los albores de la era espacial, se imaginaba que toda la vida dependía en última instancia de la energía del Sol. Las lunas de bolas de hielo congeladas de los planetas exteriores parecían sitios improbables para cualquier tipo de vida. Los descubrimientos de ecosistemas prósperos en el fondo de los océanos terrestres, que dependen de respiraderos hidrotermales para obtener energía y combustible molecular, cambiaron todo eso.  Ahora sabemos que la vida puede prosperar en entornos que están completamente aislados del Sol.

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El Monte Wright de Plutón, una montaña gigante de 150 kilómetros de diámetro, podría ser un volcán helado y una ventana a un océano que podría estar oculto debajo de la superficie de Plutón. 
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