Lunas congeladas

Arrate Antuñano Martín investiga a Saturno y a Júpiter en cuya órbita se encuentran las lunas congeladas. Antuñano no duda: “Nuestra Luna es interesante, como no podía ser de otra manera, porque orbita nuestro planeta, pero, por otra parte, sabemos que hoy en día no cumple ciertas condiciones de existencia. Por el contrario, las lunas congeladas parecen cumplir las condiciones mínimas que permiten la vida. Por eso nos interesan tanto”.

Destaca dos lunas de Júpiter y alguna de Saturno: Europa y Ganímedes, y Encelado, respectivamente. “Estas lunas tienen condiciones para adoptar el tipo de vida que conocemos en la Tierra: el agua líquida, una fuente de calor y, por supuesto, determinados elementos como el carbono y el oxígeno”.

Se llaman lunas congeladas porque están cubiertas por una capa de hielo. “Según lo visto hasta ahora, creemos que Europa, Ganímedes y Entzelado —y quizás también Calisto— tienen océanos de agua líquida bajo la capa superficial. Además, creemos que esta agua es salada, por lo que una razón más para equipararla con las condiciones de la Tierra”, ha señalado Antuñano.

Océanos líquidos y salados

Las misiones Voyager ya demostraron que las lunas de Júpiter no se parecían a las de la Tierra. De hecho, en 1979, al pasar junto a Júpiter, los astrónomos tuvieron la oportunidad de observar Europa. En su superficie esperaban ver cráteres producidos por montañas y colisiones de asteroides o cometas, mientras que era completamente suave. De ahí se dedujo que, como consecuencia de algún fenómeno, la piel se renueva y por eso no tiene ningún rastro de choques. “Pensaron que debajo habría una capa líquida que interaccionara con la capa superior y que permitiría la renovación de la piel”, explica.

De izquierda a derecha: Agustín Sánchez Lavega, Ricardo Hueso y Arrate Antuñano Martín. Ed. UPV / EHU

Posteriormente, las misiones Galileo y Juno en el caso de Júpiter y Cassini en Saturno obtuvieron datos significativos sobre las lunas: “Por ejemplo, en Encielado se observaron los géiseres y Cassini tuvo la suerte de pasar por uno de ellos. Gracias a ello, y a través de los utensilios que llevaba la sonda, se supo que en esos chorros que emitía la luna había hielo de agua salada, entre otros elementos”.

En Europa y Ganímedes se afirmó que tenían campos magnéticos: “El campo magnético de Júpiter interactúa con las lunas y produce distorsiones. Por ejemplo, en Ganimedes, analizando las características de estas distorsiones, concluyeron que debía existir un material conductor bajo el hielo. Al final, misión a misión y datos, poco a poco hemos confirmado la presencia de océanos líquidos y salados bajo el hielo”.

Además de las similitudes de las lunas, Antuñano señala las diferencias: “La capa de hielo de Europa tiene 10-15 km de espesor, mientras que la de Ganimedes tiene 150 km. Claro, no es lo mismo estar a una distancia de la piel que a otra. Por su parte, Ganímedes es mucho mayor que Europa, de hecho es la luna más grande del sistema solar y es mayor que el propio Mercurio. Además, creemos que Ganímedes no tiene una sola capa de agua debajo de la capa de hielo superficial, sino que tiene más de una capa de hielo y que entre ellas están los océanos”.

La Luna de Saturno, Encinado, también tiene sus peculiaridades. Es muy pequeño comparativamente. “Hasta la llegada de Cassini no se creía que tuviera nada de interés, pero él observó géiseres similares a los de Europa y Ganimedes, y desde entonces le hemos prestado mucha atención”

La oportunidad de la vida

Las misiones anteriores no estaban específicamente diseñadas para estudiar las lunas congeladas. Sin embargo, el telescopio espacial James Webb (JWST) ya tiene horas de observación programadas para ellos y ya ha empezado a informar. Por ejemplo, ha observado Europa y, basándose en la cartografía del dióxido de carbono y en las características espectrales, han deducido que el origen del carbono es el océano subyacente.

La luna Europa a través de la sonda Galileo. Ed. ANDÉN

¿Por qué esto es significativo? Antuñano responde: “El dióxido de carbono es observado principalmente en un lugar determinado. De hecho, el dióxido de carbono no duraría mucho en la superficie, se descomponería. Y ya se sabía que en ese lugar hay intercambio de materiales entre el hielo superficial y el océano subyacente. De ahí se deduce que el carbono proviene por debajo. Y, como en la Tierra, si el océano tiene dióxido de carbono, se refuerza la posibilidad de que haya un tipo de vida que conocemos en la Tierra”.

En Ganimedes, el JWST ha detectado peróxido de hidrógeno. Concentrado en los polos, según Antuñano es muy interesante: “Las partículas cargadas procedentes de Júpiter chocan contra la superficie helada de Ganímedes y canaliza los campos magnéticos de la luna hacia los polos”. Esto demuestra que, además de la propia luna, su interacción con los planetas es muy significativa.

De hecho, JWST también analizará los planetas y, en el Grupo de Ciencias Planetarias, tienen programadas horas para la observación de Júpiter bajo la dirección de Ricardo Hueso Alonso. “No podemos saber qué va a aportar JWST, pero estoy seguro de que vamos a obtener información valiosa y que vamos a conocer en las lunas heladas y en sus planetas lo que ahora no podemos imaginar”.

Fotografía de Encelador tomada por la sonda Cassini en 2008. Detrás aparecen los anillos de Saturno. Ed. NASA/JPL/Space Science Institute/Dominio público.

Aunque no es astrobiólogo, seduce la posibilidad de encontrar una vida alienígena: “Descubriendo también la más mínima huella de la vida, tanto astronómicamente como en sus proximidades, no se podrá dudar de la existencia de vida en algún lugar del universo”.

Misión JUICE en marcha

Esta hipótesis ha impulsado la misión JUICE (Júpiter Icy Moons Explorer). Fue lanzado en abril de 2023 y participan Sánchez Lavega y Hueso como miembros del equipo de investigación de un instrumento, concretamente en los grupos de investigación de los instrumentos MAJIS y JANUS, respectivamente.

Sánchez Lavega afirma que MAJIS (Moons And Jupiter Imaging Spectrometer) es uno de los instrumentos más complejos que lleva JUICE: “Cogerá imágenes y espectros a la vez y a dos niveles espectrales, el visible e infrarrojo cercano y el infrarrojo medio”.

Ha precisado que el Grupo de Ciencias Paneteras, tanto con MAJIS como con otros instrumentos, tiene como objetivo investigar la atmósfera de Júpiter, su dinámica, nubes y nieblas y su composición química. “Sin embargo, se espera que la contribución del MAJIS al estudio de Ganímedes, Europa y Calisto sea decisiva para el conocimiento de los océanos de estas lunas. En ocasiones puede alcanzar una resolución de unos 100 m sobre la superficie. Estudiará la química de superficies y atmósferas ligeras y buscará moléculas orgánicas de gran interés astrobiológico y relacionadas con el agua”.

Imagen del campo magnético de Ganimedes a través del telescopio Hubble. Ed. ANDÉN/ESA/J. Saur (Universidad de Colonia)

Además, ubicará el foco en las zonas más activas, identificando candidatos para futuras exploraciones in situ.

JANUS, por su parte, es acrónimo de Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator, que, según Hueso, es el encargado de capturar las imágenes de mayor resolución de la misión JUICE.

De hecho, esta cámara puede tomar imágenes desde la vista hasta el infrarrojo cercano. Gracias a ello, es capaz de captar imágenes de Júpiter y sus lunas en su color natural, así como de algunos fenómenos que pueden observarse en otras longitudes de onda, como los volcanes de Io o los rayos de Júpiter. “Entre todos los instrumentos que tiene JUICE, JANUS es uno de los más versátiles”, afirma Hueso.

Hueso coordinará el diseño y análisis de las observaciones de JANUS en la atmósfera de Júpiter. Adelanta que obtendrá imágenes de resolución de 10 km y mapas de resolución de 30-40 km. Para comprender la resolución hay que tener en cuenta que el radio de Júpiter es 11 veces mayor que el de la Tierra. “Esto nos permitirá estudiar la atmósfera de Júpiter y la estructura de las nubes, tal y como no lo ha hecho”.

Imagen tomada a la Tierra por la primera cámara de monitorización de JUICE al emprender la búsqueda de Júpiter y las lunas congeladas, el 14 de abril de 2023. Ed. ESA/Juice/JMC/ CC BY-SA 3.0.

Hueso añade que, al pasar por Europa y Calisto, JANUS observará sus superficies y tomará imágenes de resolución de pocos metros desde la órbita de Ganímedes. “Podremos analizar los detalles más finos de la geología de las lunas heladas de Júpiter”, ha confirmado.

Además de estos instrumentos, dispone de otros para el estudio de las lunas congeladas y sus océanos, así como para la búsqueda e investigación de posibles condiciones que permitan la vida. “Al margen de la cuestión de la vida, JUICE aportará valiosa información sobre la evolución geológica y la génesis de las lunas y su interacción con Júpiter”, resume Antuñano.

Mirando al futuro

Más adelante, a finales de los años 2030, está previsto realizar una nueva misión, como ha recordado Antuñano: Enceladus orbilander. Su objetivo es orbitar el Encelado y después colocar una sonda en su superficie. “Teniendo en cuenta el interés que existe en los océanos de estas Lunas, es casi imprescindible diseñar misiones para ir allí. Porque la información que se puede obtener de la Tierra es muy limitada. Por eso se hacen misiones para explorar de primera mano, aunque sean difíciles y complejas, y costosas, cómo no”.

Júpiter y Europa (a la izquierda del planeta) a través del telescopio Hubble. Ed. ANDÉN, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), y M. H. Wong (Universidad de California, Berkeley) y OPALtaldea/CC BY 4.0.

Según ha explicado Antuñano, el orbitador, además de observar la superficie de Entzeladoren, ayudará a decidir dónde iluminar la sonda. “La idea es perforar la capa de hielo y tomar una muestra para traerla algún día a la Tierra. No es nada fácil: como la luna tiene muy poca gravedad, es difícil que una sonda se posponga correctamente en la piel, hacer un agujero, tomar una muestra… Pero el desarrollo de la tecnología lo permite hoy en día. Se ha conseguido traer muestras de asteroides. No es, pues, tan deforme. Y aunque a mucha gente le parezca que el final de 2030 está lejos, para nosotros es mañana mismo, porque preparar este tipo de misiones tiene al menos 30 años. Por lo tanto, dentro de 15 años, para nosotros, es inmediato”.

“¿Y si eso se consigue, por qué no mandar otra misión un poco más lejos?”. Antuñano pregunta para terminar. La curiosidad de los astrofísicos es insaciable.