Imagen de Webb de la superficie de Europa, la luna de Júpiter, tomada con la cámara de infrarrojo cercano NIRCam. Webb ha identificado dióxido de carbono en la superficie helada de Europa, que probablemente se originó en su océano subterráneo. Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para la habitabilidad potencial del océano de Europa. La luna parece azul porque es más brillante en longitudes de onda infrarrojas más cortas. Las zonas blancas se corresponden con el terreno caótico de Powys Regio (izquierda) y Tara Regio (centro y derecha), que muestran hielo de dióxido de carbono en la superficie.

27 Sep Webb encuentra carbono en la luna Europa

Publicado a las 12:41h en AstroNews por Fernando Neira Paz 2 Comentarios

Europa, luna de Júpiter, alberga bajo su corteza de hielo un océano salado de agua líquida con un fondo marino rocoso, y es uno de los pocos mundos de nuestro Sistema Solar que podrían albergar condiciones adecuadas para la vida. El descubrimiento ahora de carbono en la luna Europa es de gran relevancia, ya que los científicos planetarios no habían confirmado aún la existencia en Europa de sustancias químicas necesarias para la vida, en particular carbono.

Los astrónomos, utilizando datos del telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA, han identificado dióxido de carbono en la luna Europa, en una región específica de su superficie helada.

El análisis indica que este carbono en la luna Europa probablemente se originó en su océano subterráneo y no fue transportado por meteoritos u otras fuentes externas. Además, se depositó en una escala de tiempo geológicamente reciente.

Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para la habitabilidad potencial del océano de Europa.

Índice de contenido

1 Carbono submarino
2 Conexión superficie-océano
3 NIRSpec
4 Dióxido de carbono inestable
5 Buscando una pluma de vapor de agua
6 Europa Clipper y Juice

Carbono submarino

“En la Tierra, a la vida le gusta la diversidad química: cuanta más diversidad, mejor. Nuestra vida se basa en el carbono. Comprender la química del océano de Europa nos ayudará a determinar si es hostil a la vida tal como la conocemos o si podría ser un buen lugar para la vida», dijo Gerónimo Villanueva, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autor principal de uno de los dos artículos independientes que describen los hallazgos.

“Ahora creemos que tenemos evidencia observacional de que el carbono que vemos en la superficie de Europa, proviene de su océano. Eso no es algo trivial. El carbono es un elemento biológicamente esencial”, añadió Samantha Trumbo, de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, autora principal del segundo artículo que analiza estos datos.

El calor y los materiales del interior de Europa podrían liberarse a través de respiraderos hidrotermales en los fondos oceánicos de la luna. El agua cálida que sube hacia la base de la capa de hielo podría causar grietas y otras formaciones, como diapiros, mientras que grandes trozos de la superficie (balsas de hielo) pueden desprenderse y flotar hacia nuevos lugares. Las columnas podrían arrojar el contenido del océano muy por encima de la luna, mientras que la radiación, los impactos y la luz solar pueden causar cambios en el hielo desde arriba. — El calor y los materiales del interior de Europa podrían liberarse a través de respiraderos hidrotermales en los fondos oceánicos de la luna. El agua cálida que sube hacia la base de la capa de hielo podría causar grietas y otras formaciones, como diapiros, mientras que grandes trozos de la superficie (balsas de hielo) pueden desprenderse y flotar hacia nuevos sitios. Las columnas podrían arrojar el contenido del océano muy por encima de la luna, mientras que la radiación, los impactos y la luz solar pueden causar cambios en el hielo desde arriba.

La NASA planea lanzar su nave espacial Europa Clipper en octubre de 2024, que realizará docenas de sobrevuelos cercanos a la luna Europa, para investigar más a fondo si podría tener las condiciones adecuadas para albergar vida.

Conexión superficie-océano

Webb ha descubierto que el dióxido de carbono en la luna Europa es más abundante en una región de su superficie llamada Tara Regio, un área geológicamente joven de terreno mayormente aflorado, conocido como «terreno del caos».

La superficie del hielo se ha roto y probablemente ha habido un intercambio de material entre el océano subterráneo y la superficie helada.

«Observaciones anteriores, efectuadas por el Telescopio Espacial Hubble, muestran evidencia de sal procedente del océano en Tara Regio», explicó Trumbo. “Ahora estamos viendo que el dióxido de carbono en la luna Europa también está muy concentrado allí».

«Creemos que esto implica que el carbono en la luna Europa probablemente tenga su origen último en el océano interno”.

“Los científicos debaten hasta qué punto el océano de Europa se conecta con su superficie. Pienso que esa pregunta está siendo clave para impulsar la exploración de Europa”, dijo Villanueva.

«Esto sugiere que podemos aprender algunas cosas básicas sobre la composición del océano, incluso antes de perforar el hielo para obtener una imagen completa».

NIRSpec

Ambos equipos identificaron el dióxido de carbono en la luna Europa utilizando datos de la unidad de campo integral del espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb.

Este gráfico muestra en la imagen de la izquierda un mapa de la superficie de Europa tomada por la cámara de infrarrojo cercano NIRCam de Webb y mapas de composición derivados de datos NIRSpec/IFU, la Unidad de Campo Integral del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano de Webb, en las tres imágenes restantes a su derecha. En los tres mapas de composición de la región de gran escala conocida como "terreno del caos", los píxeles blancos corresponden al dióxido de carbono en Tara Regio (centro y derecha), con concentraciones adicionales en Powys Regio (izquierda). El segundo y tercer panel muestran evidencia de dióxido de carbono cristalino, mientras que el cuarto panel indica una forma compleja y amorfa de dióxido de carbono. — Este gráfico muestra en la imagen de la izquierda un mapa de la superficie de Europa tomada por la cámara de infrarrojo cercano NIRCam de Webb y mapas de composición derivados de datos NIRSpec/IFU, la Unidad de Campo Integral del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano de Webb, en las tres imágenes restantes a su derecha. En los tres mapas de composición de la región de gran escala conocida como «terreno del caos», los píxeles blancos corresponden al dióxido de carbono en Tara Regio (centro y derecha), con concentraciones adicionales en Powys Regio (izquierda). El segundo y tercer panel muestran evidencia de dióxido de carbono cristalino, mientras que el cuarto panel indica una forma compleja y amorfa de dióxido de carbono.

Este modo del instrumento proporciona espectros con una resolución de 320 x 320 kilómetros sobre un campo de visión de 3.128 kilómetros de diámetro en la superficie de Europa, lo que permite a los astrónomos determinar dónde se encuentran sustancias químicas específicas.

Dióxido de carbono inestable

El dióxido de carbono en la luna Europa no es estable en su superficie. Por lo tanto, los científicos opinan que es probable que se haya depositado allí en una escala de tiempo geológicamente reciente, una conclusión reforzada por su concentración en una región de terreno joven.

“Estas observaciones solo tomaron unos minutos del tiempo del observatorio”, dijo Heidi Hammel de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, científica interdisciplinaria de Webb que dirige el Ciclo 1 de Observaciones en Tiempo Garantizado del Sistema Solar de Webb.

“Incluso en este corto período de tiempo, pudimos hacer ciencia realmente importante. Este trabajo ofrece una primera pista de toda la asombrosa ciencia del Sistema Solar que podremos hacer con Webb”.

Buscando una pluma de vapor de agua

El equipo de Villanueva también buscó evidencia de una pluma, o columna de vapor de agua, surgiendo de la superficie de Europa.

Los investigadores que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA informaron detecciones provisionales de columnas en 2013, 2016 y 2017. Sin embargo, esta vez no se han podido encontrar pruebas definitivas.

Pluma de vapor de agua surgiendo de la superficie de Europa.

Los nuevos datos de Webb no muestran evidencia de actividad de la columna, lo que permitió al equipo de Villanueva establecer un límite superior estricto a la frecuencia a la que potencialmente se expulsa el material. El equipo enfatizó, sin embargo, que su no detección no descarta la existencia de columnas de vapor de agua.

“Siempre existe la posibilidad de que estas columnas sean variables y que solo se puedan ver en determinados momentos. Todo lo que podemos decir con un 100% de confianza es que no detectamos ninguna columna de vapor de agua en Europa cuando hicimos estas observaciones con Webb”, dijo Hammel.

Europa Clipper y Juice

Estos hallazgos pueden ayudar a informar la misión Europa Clipper de la NASA, así como el explorador de lunas heladas de Júpiter de la ESA, Juice, que se lanzó el 14 de abril de 2023.

Puede que su destino sea el mismo, pero las misiones Júpiter Icy Moons Explorer (Juice) de la ESA, y Juno y Europa Clipper de la NASA, son únicas, con diferentes objetivos, órbitas e instrumentos. Los descubrimientos de Juno ya se están utilizando para optimizar los planes de Juice y Europa Clipper.

Juice realizará observaciones detalladas del planeta gaseoso gigante y sus tres grandes lunas oceánicas: Ganímedes, Calisto y Europa, con un conjunto de instrumentos de teledetección, geofísicos e in situ.

La misión caracterizará estas lunas como objetos planetarios y posibles hábitats, explorará en profundidad el complejo entorno de Júpiter y estudiará el sistema más amplio de Júpiter como arquetipo de los gigantes gaseosos en todo el Universo.

«Este es un gran primer resultado de lo que Webb aportará al estudio de las lunas de Júpiter«, dijo el coautor Guillaume Cruz-Mermy, exmiembro de la Universidad Paris-Saclay y actual investigador de la ESA en el Centro Europeo de Astronomía Espacial. «Tengo muchas ganas de ver qué más podemos aprender sobre las propiedades de su superficie a partir de estas y futuras observaciones».