Una pista sobre la composición de la luna Europa de Júpiter proporcionada por la capa de hielo de Groenlandia

Las formaciones de hielo de doble cresta vistas en Europa son similares a las formaciones detectadas en la capa de hielo de Groenlandia. La representación de este artista muestra cómo se pueden formar crestas dobles en la superficie de Europa, la luna de Júpiter, sobre bolsas de agua poco profundas que se recongelan dentro de la capa de hielo. Este mecanismo se basa en el estudio de una característica de doble cresta análoga que se encuentra en la capa de hielo de Groenlandia en la Tierra. 
Crédito: Justice Blaine Wainwright.

La corteza de hielo de Europa está atravesada por miles de crestas dobles, pares de largas líneas paralelas elevadas con pequeños valles en el medio, a veces de cientos de millas de largo y bordes altos como rascacielos. Si bien estas crestas dobles son omnipresentes en la superficie de Europa, la forma en que se forman sigue siendo un misterio para los científicos.

Dustin Schroeder, Profesor Asociado de Geofísica en la Facultad de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Stanford, estaba trabajando en un tema relacionado con el cambio climático cuando vio crestas dobles similares a las que se ven en Europa aquí en la Tierra. Las crestas, en el noroeste de Groenlandia, eran pequeñas en comparación con las de Europa, pero encontraron la misma cresta en forma de «M» que se encuentra en todas partes en esa luna joviana.

«Estábamos trabajando en algo totalmente diferente relacionado con el cambio climático y su impacto en la superficie de Groenlandia cuando vimos estas pequeñas crestas dobles, y pudimos ver que las crestas pasaban de ‘no formadas’ a ‘formadas'», dijo Schroeder.

¿Podrían estar formándose las crestas dobles como resultado de procesos similares a los que forman las dobles crestas en Europa?

Si es así, entonces Groenlandia proporcionaría una nueva ventana posiblemente importante a una pregunta central sobre Europa: ¿Es esa gruesa capa de hielo que rodea el océano subterráneo completamente sólida, o tiene lo que se llama «alféizares de agua» dentro de la capa?

Esto es importante porque, como concluye el artículo de Nature Communications, «si el mismo proceso es responsable de las crestas dobles de Europa, nuestros resultados sugieren que el agua líquida poco profunda es ubicua espacial y temporalmente en la capa de hielo de Europa».

O como dijo Schroeder: «Si el mecanismo que vemos en Groenlandia es como suceden estas cosas en Europa, sugiere que hay agua en todas partes», dijo en un comunicado.

Pueden hacer esta inferencia porque las crestas dobles formadas en Groenlandia son el resultado conocido y detectable de la dinámica del agua subterránea rodeada por la capa de hielo.

Comparación de imágenes de superficie de una cresta doble en Europa (a) y en la Tierra (b), en la capa de hielo del noroeste de Groenlandia. La imagen de Europa fue tomada durante la misión Galileo y la doble cresta de Groenlandia proviene del satélite WorldView-3. Las firmas de flexión son visibles a lo largo de los flancos de la cumbrera, en consonancia con los modelos anteriores de cumbreras dobles sustentadas por alféizares poco profundos. 
Crédito: Nature Communications.

Los Alféizares, el Océano y la Habitabilidad de Europa

Si de hecho hay muchos alféizares de aguas poco profundas en la capa de hielo de Europa, como sugieren las crestas dobles, entonces la posibilidad de que la luna sea habitable aumenta significativamente porque los alféizares están lo suficientemente húmedos y cálidos como para posiblemente albergar vida.

Dado que Europa ya se considera (por otras razones) como uno de los mejores, si no el mejor, candidato para un segundo entorno habitable en nuestro Sistema Solar, entonces el descubrimiento podría ser bastante prometedor.

Con respecto a esas otras sugerencias de que Europa podría ser habitable, la más crucial es que sostiene un gran océano de agua salada debajo de la capa de hielo.

Esto se ha confirmado de muchas maneras durante un largo período de tiempo, aunque existen diferentes puntos de vista sobre lo que mantiene el agua líquida y cómo se formó y se mantiene la superficie escarpada.

Europa tiene aproximadamente una cuarta parte del tamaño de la Tierra, o un poco más pequeña que la luna de la Tierra. La evidencia sugiere que Europa tiene un océano de agua salada posiblemente de 40 a 100 millas (64 a 160 kilómetros) de profundidad, lo que significa que podría contener aproximadamente el doble de agua que los océanos de la Tierra. Algunos científicos plantean la hipótesis de que el océano de Europa podría estar reaccionando con rocas sobrecalentadas debajo de su lecho marino, posiblemente a través de fumarolas hidrotermales. En la Tierra, tales áreas son semilleros de actividad química que nutren a innumerables criaturas.

Debido a la órbita elíptica de Europa, que a veces la acerca y otras veces la aleja de Júpiter, además de la inmensa atracción gravitatoria de Júpiter, se genera más calor en Europa por la fricción mientras gira alrededor de su planeta anfitrión. Dado que el calor interno estimula la actividad geológica en los mundos rocosos, se espera que Europa tenga una geología más extensa.

Algunos científicos predicen que Europa tiene placas tectónicas que desplazan y reciclan los bloques de hielo que forman la superficie de la luna. Si es así, Europa podría estar circulando nutrientes producidos en la superficie por la radiación de Júpiter, como el oxígeno, a bolsas de líquido en la capa de hielo o quizás al océano mismo.

Pero todo esto está escondido dentro de la luna y en su océano. La misión Europa Clipper de la NASA, programada para lanzarse en 2024 y llegar a Europa en 2030, brindará a los científicos la oportunidad de probar algunas de sus predicciones mediante el análisis de la composición química de esas columnas infrecuentes o difíciles de detectar o las huellas que pueden dejar en la superficie.

Hasta entonces, los científicos continuarán estudiando la superficie de Europa en busca de pistas sobre lo que hay dentro. Y las crestas dobles, y los alféizares de agua que ellas sugieren, son una pista.

Europa, una de las lunas de Júpiter, tiene una superficie entrecruzada por múltiples conjuntos de formaciones de doble cresta. Crédito: NASA/JPL/ASU.

La Corteza de hielo de Europa es una Capa Dinámica

Los científicos están convencidos de que la capa de hielo de Europa no se comporta como un bloque de hielo inerte, sino que sufre una amplia variedad de procesos geológicos e hidrológicos, una idea respaldada por este estudio de Stanford y otros. Una capa de hielo dinámica de Europa podría sustentar la habitabilidad, ya que permite un intercambio entre el océano subterráneo y los nutrientes acumulados en la superficie de los cuerpos celestes vecinos, al igual que una Tierra dinámica, con placas tectónicas, volcanes y un intercambio constante entre el interior y la superficie, ciclando compuestos esenciales.

El descubrimiento de lo que parecen ser columnas infrecuentes de vapor de agua que emergen a la superficie se suma a esta visión de Europa como un cuerpo activo. Un estudio diferente de Stanford que incluye a algunos de los mismos científicos sugiere que los penachos pueden originarse en esos alféizares de aguas poco profundas.

Se sabe que la luna Encélado de Saturno tiene constantes columnas de vapor de agua saliendo de su océano subterráneo. Pero las de Europa serían bastante diferentes. Pueden ser esporádicas y pueden ser pequeñas y delgadas, y como resultado imposibles de detectar desde lejos. Esto se debe a que la gravedad de Europa es más fuerte que la de Encélado, que es mucho más pequeña, y mantendría estas columnas de agua cerca de la superficie. Por el contrario, la columna de vapor de Encélado siempre está activa y es más grande que la luna misma, y ​​arroja partículas heladas a cientos de kilómetros sobre la superficie.

Esta imagen compuesta muestra columnas sospechosas de vapor de agua en erupción en la posición de las 7 en punto frente a la extremidad de la luna Europa de Júpiter. La imagen de Europa, superpuesta a los datos del Hubble, se ensambló a partir de los datos de las misiones Galileo y Voyager. 
Crédito: W. Sparks / STScI / NASA / ESA / USGS Centro de Ciencias de Astrogeología
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Mecanismo de Formación de las Crestas

Las crestas dobles en Europa aparecen como cortes dramáticos en la superficie helada de la luna, con crestas que alcanzan casi 1000 pies (300 metros), separadas por valles de aproximadamente media milla (ochocientos metros) de ancho. Los científicos conocen las características desde que la nave espacial Galileo fotografió la superficie de la luna en la década de 1990, pero no han podido encontrar una explicación definitiva de cómo se formaron.

«La gente ha estado estudiando estas crestas dobles durante más de 20 años, pero esta es la primera vez que pudimos observar algo similar en la Tierra y ver cómo la naturaleza hace funcionar su magia», dijo el coautor del estudio Gregor Steinbrügge, Científico Planetario en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.

“Estamos dando un paso mucho más grande en la dirección de comprender qué procesos dominan realmente la física y la dinámica de la capa de hielo de Europa”, dijo en un comunicado.

A través del análisis de los datos de elevación de la superficie y el radar de penetración de hielo recopilados entre 2015 y 2017 por la Operación IceBridge de la NASA, los investigadores descubrieron cómo se produjo la doble cresta en el noroeste de Groenlandia. Cuando el hielo se fracturó alrededor de una bolsa de agua líquida a presión que se estaba volviendo a congelar dentro de la capa de hielo, descubrieron que dos picos se elevaban para adoptar una forma distinta.

«En Groenlandia, esta doble cresta se formó en un lugar donde el agua de los lagos y arroyos superficiales con frecuencia drena cerca de la superficie y se vuelve a congelar», dijo el autor principal del estudio, Riley Culberg, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica en Stanford.

«Una forma en que se podrían formar bolsas de agua poco profundas similares en Europa podría ser a través del agua del océano subterráneo que se ve forzada a subir a la capa de hielo a través de fracturas, y eso sugeriría que podría haber una cantidad razonable de intercambio dentro de la capa de hielo».

Los alféizares de agua en Groenlandia probablemente se producen a través del drenaje del agua derretida, mientras que en Europa podrían provenir directamente del océano subterráneo a través de fracturas o del calentamiento de las partes móviles de la capa de hielo (a.) El alféizar se fractura debido a la presión interna y el agua llena el conducto central (b.) El alféizar se divide por el recongelamiento de ese conducto central u otras redes de fractura (c.) Se desarrolla una cresta doble a medida que el agua a alta presión con el alféizar recongelado es expulsada a lo largo de los planos de debilidad que forman (d.) Crédito: Nature Communications.

Conclusiones

Los coautores reconocen que su explicación de cómo se forman las dobles crestas en Europa es bastante compleja, tan compleja que nunca la habrían propuesto sin ese análogo en la Tierra.

“El mecanismo que presentamos en este documento habría sido casi demasiado audaz y complicado de proponer sin verlo suceder en Groenlandia”, dijo Schroeder.

Los hallazgos, informa el equipo, proporcionan a los investigadores una firma que puede detectar rápidamente este proceso de formación de doble cresta utilizando un radar de penetración de hielo. Un instrumento que puede lograr eso está actualmente planeado para explorar Europa desde el espacio en el Clipper.

Con respecto a cómo se forman las crestas dobles, Culberg dijo que “esta es otra hipótesis además de muchas; solo tenemos la ventaja de que nuestra hipótesis tiene algunas observaciones de la formación de una característica similar en la Tierra para respaldarla. Está abriendo todas estas nuevas posibilidades para un descubrimiento muy emocionante”.

Los científicos dicen que también podría haber grandes bolsas de agua derretida en la capa de hielo de Europa, que son más probables que el océano, como fuentes de las columnas. Estos bolsas también podrían producir hábitats acogedores para los organismos.

Fuente: Many Worlds.

Artículo original: A Clue Into The Makeup of Jupiter’s Moon Europa Provided by the Greenland Ice Sheet‘. Marc Kaufman. April 25, 2022.

Material relacionado

Otras presentaciones de la noticia

Investigadores de Stanford sugieren que el agua puede ser común dentro de la capa de hielo de Europa. Los datos de radar de penetración en el hielo de Groenlandia sugieren que las bolsas de agua poco profundas pueden ser comunes dentro de la capa de hielo de Europa, lo que aumenta el potencial para detectar signos de habitabilidad cerca de la superficie de la luna de Júpiter. Crédito: Universidad de Stanford.

Sobre Europa

La página sobre Europa de la NASA, que contiene recursos y una galería de imágenes explicadas y videos de esta luna, tomadas por las misiones que visitaron a Júpiter y sus lunas:

Discutiremos un descubrimiento histórico de un artículo que se ha convertido en un clásico astrofísico. Hagamos un viaje de regreso a 1979 para ver los primeros signos de un océano escondido en las profundidades de la capa helada de Europa:

La historia de las evidencias que juntas, llevaron a sugerir la existencia de un océano subsuperficial en Europa:

Los bloques en la corteza de Europa proporcionan más evidencia del océano subsuperficial

Crédito: NASA/JPL/Universidad de Arizona.

La imagen de la izquierda muestra una región de la corteza de Europa formada por bloques que se cree que se rompieron y se «desplazaron» a nuevas posiciones. Estas características son la mejor evidencia geológica hasta la fecha de que Europa pudo haber tenido un océano subterráneo en algún momento de su pasado. 

En combinación con los datos geológicos, la presencia de un campo magnético lleva a los científicos a creer que lo más probable es que haya un océano presente en Europa hoy. En esta imagen en falso color, las áreas de color marrón rojizo representan material que no es hielo y que resulta de la actividad geológica. Las áreas blancas son rayos de material expulsado durante la formación del cráter de impacto Pwyll de 25 km de diámetro (ver vista global). Las llanuras heladas se muestran en tonos azules para distinguir posiblemente el hielo de grano grueso (azul oscuro) del hielo de grano fino (azul claro). Las líneas largas y oscuras son crestas y fracturas en la corteza, algunos de las cuales tienen más de 3.000 kilómetros (1.850 millas) de largo. Estas imágenes fueron obtenidas por la nave espacial Galileo de la NASA durante el 7 de Septiembre de 1996, Diciembre de 1996 y Febrero de 1997 a una distancia de 677 000 kilómetros (417 489 millas).

¿Están saliendo columnas de agua de Europa? El Europa Clipper de la NASA está en el caso

A la izquierda hay una vista de la luna Europa de Júpiter tomada en 1979 por la nave espacial Voyager 1 de la NASA. La imagen del medio de Europa fue tomada por la nave espacial Voyager 2 de la NASA, también en 1979. A la derecha hay una vista de Europa hecha a partir de imágenes tomadas por la nave espacial Galileo de la NASA a fines de la década de 1990. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

La evidencia sugiere que Europa puede expulsar agua de su subsuelo al igual que Encélado. Por ejemplo, los científicos que utilizan la nave espacial Galileo de la NASA, el Telescopio Hubble de la NASA y grandes telescopios basados ​​en la Tierra, han informado detecciones de tenues penachos de agua o sus componentes químicos en Europa. Pero nadie está seguro. “Todavía estamos en el espacio donde hay evidencia realmente intrigante, pero nada de eso es un golpe”, dijo Matthew McKay Hedman, miembro del equipo científico del espectrómetro de mapeo de imágenes para Europa (MISE) de Europa Clipper. Lee esta intrigante historia aquí:

Posibilidad de Vida en Europa

Vida en Europa: el agua de un océano subterráneo en la luna de Júpiter, Europa, podría llegar a la superficie a través de filtraciones o brotar de fuentes de agua caliente. Esta agua revelaría la química del océano subterráneo y puede contener microbios que viven debajo. Crédito: Imagen conceptual del artista por NASA / JPL.

La nueva búsqueda de vida extraterrestre
Durante los últimos siglos, todo el mundo creía que Marte era el cuerpo más probable de nuestro Sistema Solar para albergar vida más allá de la Tierra. Pero después de siglos de observación con telescopios, décadas de exploración con naves espaciales y varios robots explorando su superficie, la promesa de descubrir vida en Marte sigue siendo esquiva.

Ahora, la atención científica se centra en Europa, la cuarta más grande de las 67 lunas confirmadas de Júpiter. Puede ser un candidato aún mejor para encontrar vida que Marte. Para que la vida esté presente los tres requisitos básicos son: 1) agua líquida; 2) bloques de construcción químicos; y, 3) una fuente de energía. Se cree que Europa tiene los tres. El siguiente artículo lo presenta:

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, sobrevolando a Europa con Júpiter al fondo.
Crédito: NASA / JPL.

Europa: puede haber vida en la luna de Júpiter y dos nuevas misiones allanarán el camino para encontrarla

Es una noticia brillante. 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. Entérate de los detalles en el siguiente artículo.

Videos

1) Los científicos han revelado nueva evidencia de agua en la superficie de Europa, la luna de Júpiter, lo que genera esperanzas de que se pueda encontrar vida extraterrestre alrededor del segundo planeta desde la Tierra. Durante mucho tiempo se ha pensado que la superficie congelada de Europa cubre un océano salado de aproximadamente el doble del tamaño del de nuestro planeta. Dada la supuesta abundancia de agua tibia y líquida debajo de su capa de hielo de millas de espesor, la NASA considera que la luna es un «candidato principal» para la vida en un cuerpo del Sistema Solar que no sea la Tierra. El Europa Clipper de la NASA, estará equipado con los instrumentos necesarios para determinar si Europa posee los ingredientes necesarios para sustentar la vida tal como la conocemos. El video a continuación lo expone.

2) La Científica Planetaria Dra. Rachel Klima describe la primera misión dedicada a estudiar un mundo oceánico más allá de la Tierra. La nave espacial se lanzará en 2024 para estudiar la luna Europa de Júpiter, que puede ser el mejor lugar de nuestro Sistema Solar para buscar vida más allá de la Tierra.

3) La misión Juice de la ESA Juice – Dr. Geraint Jones

Charla pronunciada en la reunión de primavera de la BAA en Chelmsford, Essex, el 30 de Abril de 2016.

Curiosidades

‘Exolunas’ alrededor de planetas gigantes podrían ser el mejor lugar para buscar vida.

Representación artística del candidato a exoluna Kepler-1625b-i, el planeta al que está orbitando y la estrella en el centro del sistema estelar. Kepler-1625b-i es el primer candidato a exoluna y, si se confirma, la primera luna que se encuentra fuera del Sistema Solar.
Crédito:
NASA, ESA
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¿Los planetas albergan vida? ¿O son sus lunas las que tienen más probabilidades de soportar formas de vida extraterrestres? Según un astrofísico de la Universidad de Lincoln, las lunas que orbitan los planetas fuera de nuestro Sistema Solar podrían darnos pistas sobre el grupo de mundos que pueden albergar vida extraterrestre.

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