Después de veinte años de altibajos, desarrollo y reducción de personal, los científicos están a punto de enviar misiones para explorar el mundo oceánico de Europa. ¿Podría ser esta nuestra mejor oportunidad de encontrar vida en cualquier parte del sistema solar? Después de todo, Europa es un mundo muy pequeño que orbita al planeta gigante Júpiter, incluso más pequeño que la Luna de la Tierra. Desde la distancia, Europa parece una red irregular de rayas oscuras, como un dibujo a lápiz desordenado de un niño pequeño. Cerca se encuentran largas grietas lineales en el hielo, que en algunos casos se extienden por miles de kilómetros. Muchos están llenos de un contaminante desconocido que los científicos llaman "barro marrón". En otros lugares, la superficie es irregular y está destrozada, como si enormes bloques de hielo estuvieran a la deriva, girando y volviéndose fangosos.
La poderosa gravedad de Júpiter ayuda a generar fuerzas de marea que estiran y debilitan la luna muchas veces. Pero las tensiones que han creado el paisaje fragmentado de Europa se explican mejor por la capa de hielo que flota en un océano de agua líquida.
“El hecho de que haya agua líquida debajo de la superficie de Europa, como sabemos por misiones anteriores, en particular por las observaciones del magnetómetro recopiladas por Galileo en la década de 1990, lo convierte en uno de los objetivos potenciales más interesantes para la búsqueda de vida”, dice el profesor Andrew Coates. del Laboratorio de Investigación Espacial Mullard en Surrey, Reino Unido.
La profundidad salada de Europa puede alcanzar los 80-170 kilómetros de profundidad en el satélite, lo que significa que puede contener el doble de agua líquida que todos los océanos de la Tierra.
norte
Si bien el agua es uno de los requisitos previos más importantes para la vida, los océanos de Europa pueden tener otros, como una fuente de energía química para los microbios. Además, el océano puede interactuar con la superficie a través de varios medios, incluidas gotas cálidas de hielo que se elevan por la capa de hielo de abajo hacia arriba. Por lo tanto, estudiar la superficie puede proporcionar pistas sobre lo que está sucediendo en el océano.
Ahora la NASA está lanzando dos misiones para explorar este intrigante mundo. Ambos fueron discutidos en la 48ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria (LPSC) en Houston.
La primera es una misión de sobrevuelo llamada Europa Clipper, que probablemente tendrá lugar en 2022. La segunda es una misión de aterrizaje que seguirá unos años más tarde.
Video promocional:
El Dr. Robert Pappalardo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA es un científico Clipper.
“Estamos tratando de comprender la habitabilidad potencial de Europa, sus ingredientes para la vida: el agua y la disponibilidad de energía química posible para la vida”, dice. “Hacemos esto tratando de comprender el océano y la capa de hielo, la composición y la geología. Y todos juntos demuestran el nivel de actividad actual de Europa”.
El Clipper lleva una carga útil de nueve herramientas, incluida una cámara que capturará la mayor parte de la superficie; espectrómetros para comprender su composición; radar permeable al hielo para mapear la capa de hielo en tres dimensiones y encontrar agua debajo de la capa de hielo; magnetómetro para caracterizar el océano.
Sin embargo, dado que la nave espacial Galileo proporcionó evidencia del océano en la década de 1990, sabemos que Europa no es la única de su tipo.
“Durante los últimos diez años, nos ha sorprendido descubrir que es imposible viajar al sistema solar exterior y no chocar con el mundo oceánico”, dice el científico de Clipper Kurt Niebuhr.
En Encelado, la luna de Saturno, por ejemplo, el hielo del subsuelo del océano entra en erupción en el espacio a través de grietas en el polo sur.
La luna de Saturno también puede ver una misión especial en la década de 2020, pero el Dr. Niebuhr cree que Europa es un objetivo más atractivo: “Europa es mucho más grande que Encelado y tiene más: más actividad geológica, más agua, más espacio para esa agua, más calor. más materias primas y más estabilidad en el medio ambiente.
Hay algo más que hace que esta luna se destaque: su entorno. La trayectoria orbital de Europa penetra profundamente en el campo magnético de Júpiter, que captura y acelera las partículas.
El resultado son cinturones de radiación intensa que queman la electrónica de las naves espaciales, limitando la duración de la misión a meses o incluso semanas. Sin embargo, esta radiación también provoca reacciones en la superficie de Europa, creando oxidantes. En la Tierra, la biología utiliza reacciones químicas entre oxidantes y compuestos conocidos como agentes reductores para proporcionar la energía necesaria para la vida.
Sin embargo, los oxidantes creados en la superficie son beneficiosos para los microorganismos de Europa solo si pueden descender al océano. Afortunadamente, el proceso de convección que empuja las gotas de hielo caliente hacia arriba también puede erosionar el material de la superficie. Una vez en el océano, los oxidantes pueden reaccionar con los agentes reductores producidos por el agua de mar, reaccionando en el duro fondo del océano.
“Se necesitan ambos polos de la batería”, explica Robert Pappalardo.
Para científicos como el Dr. Pappalardo, las misiones que se avecinan son un sueño hecho realidad durante dos décadas. Desde que se desarrollaron los primeros conceptos para una misión a Europa a finales de la década de 1990, las propuestas se han visto frustradas una a una.
En la década de 2000, Estados Unidos y Europa incluso juntaron recursos para una misión que enviaría naves espaciales separadas a Europa y a la luna de Júpiter, Ganímedes. Pero el plan se canceló debido a recortes presupuestarios y la parte europea se desbordó en la misión Juice.
"No creo que haya habido una misión en Europa en los últimos 18 años que haya pasado por mis dedos y mis ojos", dice Niebuhr. “Ha sido un largo viaje. El camino hacia el lanzamiento siempre ha sido espinoso y también ha estado lleno de decepciones. Lo sentimos sobre todo en el ejemplo de Europa”.
norte
Explorar Europa es costoso, aunque no más que otras misiones insignia de la NASA como Cassini o Curiosity.
Hay desafíos de ingeniería complejos, como trabajar en los cinturones de radiación de Júpiter. Los instrumentos de la nave deben estar protegidos con materiales como el titanio, dice Pappalardo, pero "deben poder ver Europa".
Por lo tanto, para mantener a Clipper a salvo, la NASA se desviará un poco de las reglas. “Se suponía que debía ser así: Galileo sobrevoló Europa, por lo que la próxima misión debería ser en órbita. Así es como hacemos negocios”, dice Niebuhr. Pero en lugar de entrar en la órbita de Europa, Clipper reducirá el impacto de la radiación que acorta la misión al entrar en la órbita de Júpiter y realizar al menos 45 misiones cercanas a la luna helada en tres años y medio.
“Nos dimos cuenta de que podíamos evitar estos problemas técnicos de entrar en la órbita de Europa, hacer más factible la misión y al mismo tiempo cumplir con todas las tareas científicas.
La intensidad de la luz solar cerca de Europa es treinta veces más débil que en la Tierra. Pero la NASA decidió que podría alimentar los paneles solares de Clipper, por lo que no tendría que usar generadores de radioisótopos como otras misiones. “Todos estos años de investigación nos han obligado a abandonar viejos conceptos y centrarnos en lo que realmente es alcanzable, no deseado”, dice Kurt Niebuhr.
En 2011, tras la cancelación de la misión Estados Unidos-Europa, un informe del Consejo Nacional de Investigación confirmó la importancia de estudiar la luna helada. A pesar de esto, la NASA sigue siendo cautelosa con el costo.
El módulo de aterrizaje no recibió fondos en la solicitud de presupuesto 2018 del presidente para la NASA. Pero el Dr. Jim Green, director de ciencias planetarias de la agencia, dice que "esta misión es extremadamente emocionante porque nos informará sobre la ciencia que podríamos estar haciendo en la superficie de un satélite".
“Tenemos que pasar por un largo proceso para comprender qué medidas debemos tomar. Luego tenemos que trabajar con la administración y programar el momento adecuado, acordar el presupuesto para seguir adelante.
Durante los últimos veinte años, se han propuesto conceptos de aterrizaje altamente innovadores, que reflejan la generosidad científica que se puede utilizar después del aterrizaje. Gearyne Jones, del Laboratorio de Investigación Espacial Mullard, ha estado trabajando en un concepto llamado "penetrador".
“No han ido al espacio antes, pero la tecnología es muy prometedora”, explica. El proyectil, disparado desde el satélite, golpea la superficie "muy fuerte, a una velocidad de unos 300 metros por segundo, 1000 km / h", arrojando hielo para su posterior análisis por instrumentos a bordo que deberían ser capaces de resistir la caída.
Por el contrario, el futuro módulo de aterrizaje de la NASA aterrizará suavemente utilizando la tecnología de "grúa aérea" que se utilizó para dejar caer de forma segura el rover Curiosity en Marte en 2012. Durante el aterrizaje, utilizará un sistema de aterrizaje autónomo para detectar y prevenir peligros en la superficie en tiempo real.
Clipper podrá realizar un reconocimiento del lugar de aterrizaje. “Me encanta la idea de que encuentre un oasis adecuado donde el agua esté cerca de la superficie. Quizás hará calor y habrá materiales orgánicos”, dice Pappalardo.
El buque estará equipado con instrumentos sensibles y una sierra giratoria que proporcionará muestras frescas de debajo del hielo superficial tratado con radiación.
“El módulo de aterrizaje tendrá que llegar a la muestra de hielo más fresca y prístina. Para hacer esto, tendrá que excavar profundamente o hacer erupción en la superficie, crear un géiser, que arrojará una gran cantidad de material fresco a la superficie”, dice Kurt Niebuhr.
En los últimos años, el telescopio Hubble ha realizado observaciones preliminares de erupciones de hielo de agua que brotan de debajo de Europa, similares a las de Encelado. Pero no tiene sentido visitar los lugares de erupciones de diez años: el dispositivo debe visitar un lugar con una eyección relativamente nueva.
Por lo tanto, los científicos deben comprender qué impulsa estos géiseres: por ejemplo, Clipper determinará si los géiseres están asociados con puntos calientes en la superficie.
Las extensiones marinas de la Tierra están llenas de vida, por lo que es difícil para nosotros imaginar un océano estéril de 100 km de profundidad en Europa. Pero el umbral científico para detectar la vida está muy alto. ¿Seremos capaces de reconocer la vida extraterrestre si la encontramos?
“El objetivo de la misión de aterrizaje no es solo descubrir la vida (a nuestra satisfacción), sino convencer a todos los demás de que lo hicimos”, explica Niebuhr. "No será muy bueno para nosotros invertir en esta misión si lo único que creamos es controversia científica".
Por lo tanto, el equipo sugirió dos formas. Primero, cualquier detección de vida debe basarse en múltiples líneas de datos independientes de mediciones directas.
“No se puede hacer una medición y decir: sí, hay eureka, lo encontramos. Estás mirando el total”, dice Niebuhr. En segundo lugar, los científicos han desarrollado un marco para interpretar estos resultados, algunos de los cuales pueden ser positivos y otros negativos. “Se crea un árbol de decisiones que pasa por todas las diferentes variables. Siguiendo todos estos caminos diferentes, obtenemos el resultado final, una de dos cosas: o encontramos la vida o no la encontramos”, dice.
ILYA KHEL
