Llunes congelades

Arrate Antuñano Martín investiga a Saturn i a Júpiter en l'òrbita del qual es troben les llunes congelades. Antuñano no dubte: “La nostra Lluna és interessant, com no podia ser d'una altra manera, perquè orbita el nostre planeta, però, d'altra banda, sabem que avui dia no compleix unes certes condicions d'existència. Per contra, les llunes congelades semblen complir les condicions mínimes que permeten la vida. Per això ens interessen tant”.

Destaca dues llunes de Júpiter i alguna de Saturn: Europa i Ganímedes, i Engelosit, respectivament. “Aquestes llunes tenen condicions per a adoptar el tipus de vida que coneixem en la Terra: l'aigua líquida, una font de calor i, per descomptat, determinats elements com el carboni i l'oxigen”.

Es diuen llunes congelades perquè estan cobertes per una capa de gel. “Segons el vist fins ara, creiem que Europa, Ganímedes i Entzelado —i potser també Calisto— tenen oceans d'aigua líquida sota la capa superficial. A més, creiem que aquesta aigua és salada, per la qual cosa una raó més per a equiparar-la amb les condicions de la Terra”, ha assenyalat Antuñano.

Oceans líquids i salats

Les missions Voyager ja van demostrar que les llunes de Júpiter no s'assemblaven a les de la Terra. De fet, en 1979, en passar al costat de Júpiter, els astrònoms van tenir l'oportunitat d'observar Europa. En la seva superfície esperaven veure cràters produïts per muntanyes i col·lisions d'asteroides o cometes, mentre que era completament suau. D'aquí es va deduir que, a conseqüència d'algun fenomen, la pell es renova i per això no té cap rastre de xocs. “Van pensar que sota hi hauria una capa líquida que interaccionés amb la capa superior i que permetria la renovació de la pell”, explica.

D'esquerra a dreta: Agustín Sánchez Lavega, Ricardo Hueso i Arrate Antuñano Martín. Ed. UPV / EHU

Posteriorment, les missions Galileu i Juno en el cas de Júpiter i Cassini a Saturn van obtenir dades significatives sobre les llunes: “Per exemple, en Encielado es van observar els guèisers i Cassini va tenir la sort de passar per un d'ells. Gràcies a això, i a través dels utensilis que portava la sonda, es va saber que en aquests dolls que emetia la lluna hi havia gel d'aigua salada, entre altres elements”.

A Europa i Ganímedes es va afirmar que tenien camps magnètics: “El camp magnètic de Júpiter interactua amb les llunes i produeix distorsions. Per exemple, en Ganimedes, analitzant les característiques d'aquestes distorsions, van concloure que havia d'existir un material conductor sota el gel. Al final, missió a missió i dades, a poc a poc hem confirmat la presència d'oceans líquids i salats sota el gel”.

A més de les similituds de les llunes, Antuñano assenyala les diferències: “La capa de gel d'Europa té 10-15 km de gruix, mentre que la de Ganimedes té 150 km. Clar, no és el mateix estar a una distància de la pell que a una altra. Per part seva, Ganímedes és molt major que Europa, de fet és la lluna més gran del sistema solar i és major que el mateix Mercuri. A més, creiem que Ganímedes no té una sola capa d'aigua sota la capa de gel superficial, sinó que té més d'una capa de gel i que entre elles estan els oceans”.

La Lluna de Saturn, Encinado, també té les seves peculiaritats. És molt petit comparativament. “Fins a l'arribada de Cassini no es creia que tingués gens d'interès, però ell va observar guèisers similars als d'Europa i Ganimedes, i des de llavors li hem prestat molta atenció”

L'oportunitat de la vida

Les missions anteriors no estaven específicament dissenyades per a estudiar les llunes congelades. No obstant això, el telescopi espacial James Webb (JWST) ja té hores d'observació programades per a ells i ja ha començat a informar. Per exemple, ha observat Europa i, basant-se en la cartografia del diòxid de carboni i en les característiques espectrals, han deduït que l'origen del carboni és l'oceà subjacent.

La lluna Europa a través de la sonda Galileu. Ed. ANDANA

Per què això és significatiu? Antuñano respon: “El diòxid de carboni és observat principalment en un lloc determinat. De fet, el diòxid de carboni no duraria molt en la superfície, es descomponería. I ja se sabia que en aquest lloc hi ha intercanvi de materials entre el gel superficial i l'oceà subjacent. D'aquí es dedueix que el carboni prové per sota. I, com en la Terra, si l'oceà té diòxid de carboni, es reforça la possibilitat que hi hagi un tipus de vida que coneixem en la Terra”.

En Ganimedes, el JWST ha detectat peròxid d'hidrogen. Concentrat en els pols, segons Antuñano és molt interessant: “Les partícules carregades procedents de Júpiter xoquen contra la superfície gelada de Ganímedes i canalitza els camps magnètics de la lluna cap als pols”. Això demostra que, a més de la pròpia lluna, la seva interacció amb els planetes és molt significativa.

De fet, JWST també analitzarà els planetes i, en el Grup de Ciències Planetàries, tenen programades hores per a l'observació de Júpiter sota la direcció de Ricardo Hueso Alonso. “No podem saber què aportarà JWST, però estic segur que obtindrem informació valuosa i que coneixerem en les llunes gelades i en els seus planetes el que ara no podem imaginar”.

Fotografia d'Encelador presa per la sonda Cassini en 2008. Darrere apareixen els anells de Saturn. Ed. NASA/JPL/Space Science Institute/Domini públic.

Encara que no és astrobiólogo, sedueix la possibilitat de trobar una vida alienígena: “Descobrint també la més mínima petjada de la vida, tant astronòmicament com en les seves proximitats, no es podrà dubtar de l'existència de vida en algun lloc de l'univers”.

Missió JUICE en marxa

Aquesta hipòtesi ha impulsat la missió JUICE (Júpiter Icy Moons Explorer). Va ser llançat a l'abril de 2023 i participen Sánchez Lavega i Hueso com a membres de l'equip de recerca d'un instrument, concretament en els grups de recerca dels instruments MAJIS i JANUS, respectivament.

Sánchez Lavega afirma que MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer) és un dels instruments més complexos que porta JUICE: “Agafarà imatges i espectres alhora i a dos nivells espectrals, el visible i infraroig pròxim i l'infraroig mitjà”.

Ha precisat que el Grup de Ciències Paneteras, tant amb MAJIS com amb altres instruments, té com a objectiu investigar l'atmosfera de Júpiter, la seva dinàmica, núvols i boires i la seva composició química. “No obstant això, s'espera que la contribució del MAJIS a l'estudi de Ganímedes, Europa i Calisto sigui decisiva per al coneixement dels oceans d'aquestes llunes. A vegades pot aconseguir una resolució d'uns 100 m sobre la superfície. Estudiarà la química de superfícies i atmosferes lleugeres i buscarà molècules orgàniques de gran interès astrobiològic i relacionades amb l'aigua”.

Imatge del camp magnètic de Ganimedes a través del telescopi Hubble. Ed. ANDANA/AQUESTA/J. Saur (Universitat de Colònia)

A més, situarà el focus en les zones més actives, identificant candidats per a futures exploracions in situ.

JANUS, per part seva, és acrònim de Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator, que, segons Hueso, és l'encarregat de capturar les imatges de major resolució de la missió JUICE.

De fet, aquesta càmera pot prendre imatges des de la vista fins a l'infraroig pròxim. Gràcies a això, és capaç de captar imatges de Júpiter i les seves llunes en el seu color natural, així com d'alguns fenòmens que poden observar-se en altres longituds d'ona, com els volcans de Io o els raigs de Júpiter. “Entre tots els instruments que té JUICE, JANUS és un dels més versàtils”, afirma Hueso.

Hueso coordinarà el disseny i anàlisi de les observacions de JANUS en l'atmosfera de Júpiter. Avança que obtindrà imatges de resolució de 10 km i mapes de resolució de 30-40 km. Per a comprendre la resolució cal tenir en compte que el radi de Júpiter és 11 vegades major que el de la Terra. “Això ens permetrà estudiar l'atmosfera de Júpiter i l'estructura dels núvols, tal com no ho ha fet”.

Imatge presa a la Terra per la primera cambra de monitoratge de JUICE en emprendre la cerca de Júpiter i les llunes congelades, el 14 d'abril de 2023. Ed. AQUESTA/Juice/JMC/ CC BY-SA 3.0.

Hueso afegeix que, en passar per Europa i Calisto, JANUS observarà les seves superfícies i prendrà imatges de resolució de pocs metres des de l'òrbita de Ganímedes. “Podrem analitzar els detalls més fins de la geologia de les llunes gelades de Júpiter”, ha confirmat.

A més d'aquests instruments, disposa d'uns altres per a l'estudi de les llunes congelades i els seus oceans, així com per a la cerca i recerca de possibles condicions que permetin la vida. “Al marge de la qüestió de la vida, JUICE aportarà valuosa informació sobre l'evolució geològica i la gènesi de les llunes i la seva interacció amb Júpiter”, resumeix Antuñano.

Mirant al futur

Més endavant, a la fi dels anys 2030, està previst realitzar una nova missió, com ha recordat Antuñano: Enceladus orbilander. El seu objectiu és orbitar l'Engelosit i després col·locar una sonda en la seva superfície. “Tenint en compte l'interès que existeix en els oceans d'aquestes Llunes, és gairebé imprescindible dissenyar missions per a anar allí. Perquè la informació que es pot obtenir de la Terra és molt limitada. Per això es fan missions per a explorar de primera mà, encara que siguin difícils i complexes, i costoses, com no”.

Júpiter i Europa (a l'esquerra del planeta) a través del telescopi Hubble. Ed. ANDANA, AQUESTA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), i M. H. Wong (Universitat de Califòrnia, Berkeley) i OPALtaldea/CC BY 4.0.

Segons ha explicat Antuñano, l'orbitador, a més d'observar la superfície d'Entzeladoren, ajudarà a decidir on il·luminar la sonda. “La idea és perforar la capa de gel i prendre una mostra per a portar-la algun dia a la Terra. No és gens fàcil: com la lluna té molt poca gravetat, és difícil que una sonda es posposi correctament en la pell, fer un forat, prendre una mostra… Però el desenvolupament de la tecnologia ho permet avui dia. S'ha aconseguit portar mostres d'asteroides. No és, doncs, tan deformi. I encara que a molta gent li sembli que el final de 2030 està lluny, per a nosaltres és demà mateix, perquè preparar aquest tipus de missions té almenys 30 anys. Per tant, dins de 15 anys, per a nosaltres, és immediat”.

“I si això s'aconsegueix, per què no manar una altra missió una mica més lluny?”. Antuñano pregunta per a acabar. La curiositat dels astrofísics és insaciable.