Europa (luna) -Europa (moon)
 Europa en color verdadero, con su superficie predominantemente blanca. Imagen del 29 de septiembre de 2022 de la nave espacial Juno .
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| Descubrimiento | |||||||||
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| Descubierto por |
Galileo Galilei Simón Marius |
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| Fecha de descubrimiento | 8 de enero de 1610 | ||||||||
| Designaciones | |||||||||
| Pronunciación | / j ʊ r oʊ p ə / _ | ||||||||
Lleva el nombre de |
Ευρώπη Europa | ||||||||
| Júpiter II | |||||||||
| adjetivos | Europan / j ʊ r oʊ p ə n / _ | ||||||||
| Características orbitales | |||||||||
| Época 8 de enero de 2004 | |||||||||
| Periapsis | 664 862 kilometros | ||||||||
| apoapsis | 676 938 kilometros | ||||||||
Radio medio de la órbita
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670 900 kilometros | ||||||||
| Excentricidad | 0.009 | ||||||||
| 3.551 181 días | |||||||||
Velocidad orbital media
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13 743,36 m/s | ||||||||
| Inclinación | 0,470° (al ecuador de Júpiter) 1,791° (a la eclíptica ) |
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| Satélite de | Júpiter | ||||||||
| Grupo | luna galileana | ||||||||
| Características físicas | |||||||||
Radio medio |
1 560,8 ± 0,5 km ( 0,245 Tierras ) | ||||||||
| 3,09 × 10 7 km 2 (0,061 Tierras) | |||||||||
| Volumen | 1,593 × 10 10 km 3 (0,015 Tierras) | ||||||||
| Masa | (4.799 844 ± 0.000 013 ) × 10 22 kg (0.008 Tierras) | ||||||||
Densidad media
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3,013 ± 0,005 g/cm 3 (0,546 Tierras) | ||||||||
| 1,314 m/s2 ( 0,134 g) | |||||||||
| 0,346 ± 0,005 (estimación) | |||||||||
| 2,025 km/s | |||||||||
| Sincrónico | |||||||||
| 0,1° | |||||||||
| Albedo | 0,67 ± 0,03 | ||||||||
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| 5.29 ( oposición ) | |||||||||
| Atmósfera | |||||||||
Presión superficial
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0,1 µPa (10 −12 bares ) | ||||||||
Europa / j ʊ ˈ r oʊ p ə / ( escuchar )
, o Júpiter II , es la más pequeña de las cuatro lunas galileanas que orbitan alrededor de Júpiter , y la sexta más cercana al planeta de las 95 lunas conocidas de Júpiter . También es la sexta luna más grande del Sistema Solar . Europa fue descubierta en 1610 por Galileo Galilei y recibió su nombre de Europa , la madre fenicia del rey Minos de Creta y amante de Zeus (el equivalente griego del dios romano Júpiter ).
Ligeramente más pequeña que la Luna de la Tierra , Europa está compuesta principalmente de roca de silicato y tiene una corteza de hielo de agua y probablemente un núcleo de hierro y níquel . Tiene una atmósfera muy delgada, compuesta principalmente de oxígeno. Su superficie blanco- beige está estriada por grietas y rayas de color canela claro, pero los cráteres son relativamente pocos . Además de las observaciones de telescopios terrestres, Europa ha sido examinada por una sucesión de sobrevuelos de sondas espaciales, el primero de los cuales tuvo lugar a principios de la década de 1970. En septiembre de 2022, la nave espacial Juno voló a unas 200 millas de Europa para obtener una vista de cerca más reciente.
Europa tiene la superficie más lisa de cualquier objeto sólido conocido en el Sistema Solar. La aparente juventud y la suavidad de la superficie han llevado a la hipótesis de que existe un océano de agua debajo de la superficie, que posiblemente podría albergar vida extraterrestre . El modelo predominante sugiere que el calor de la flexión de las mareas hace que el océano permanezca líquido e impulsa el movimiento del hielo de forma similar a la tectónica de placas , absorbiendo sustancias químicas de la superficie hacia el océano que se encuentra debajo. La sal marina de un océano subterráneo puede estar cubriendo algunas características geológicas de Europa, lo que sugiere que el océano está interactuando con el fondo del mar. Esto puede ser importante para determinar si Europa podría ser habitable. Además, el Telescopio Espacial Hubble detectó columnas de vapor de agua similares a las observadas en la luna Encelado de Saturno , que se cree que son causadas por criogenizadores en erupción . En mayo de 2018, los astrónomos proporcionaron pruebas de apoyo de la actividad del penacho de agua en Europa, con base en un análisis actualizado de los datos obtenidos de la sonda espacial Galileo , que orbitó Júpiter de 1995 a 2003. Tal actividad del penacho podría ayudar a los investigadores en la búsqueda de vida en la Tierra. subsuperficial del océano europeo sin tener que aterrizar en la luna.
La misión Galileo , lanzada en 1989, proporciona la mayor parte de los datos actuales sobre Europa. Ninguna nave espacial ha aterrizado todavía en Europa, aunque ha habido varias misiones de exploración propuestas. La misión Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) de la Agencia Espacial Europea es una misión a Ganímedes lanzada el 14 de abril de 2023 que incluirá dos sobrevuelos de Europa. Se espera que el Europa Clipper de la NASA se lance en octubre de 2024, con un módulo de aterrizaje complementario posible según sus hallazgos.
Descubrimiento y denominación
Europa, junto con las otras tres grandes lunas de Júpiter, Io , Ganímedes y Calisto , fue descubierta por Galileo Galilei el 8 de enero de 1610, y posiblemente de forma independiente por Simon Marius . La primera observación informada de Io y Europa fue realizada por Galileo el 7 de enero de 1610 utilizando un telescopio refractor de 20 aumentos en la Universidad de Padua . Sin embargo, en esa observación, Galileo no pudo separar Io y Europa debido al bajo aumento de su telescopio, por lo que los dos se registraron como un solo punto de luz. Al día siguiente, 8 de enero de 1610 (utilizado como fecha de descubrimiento de Europa por la IAU ), Io y Europa fueron vistos por primera vez como cuerpos separados durante las observaciones de Galileo del sistema de Júpiter.
Europa es el homónimo de Europa , hija del rey de Tiro , una mujer noble fenicia en la mitología griega . Como todos los satélites galileanos, Europa lleva el nombre de una amante de Zeus , la contraparte griega de Júpiter . Europa fue cortejada por Zeus y se convirtió en la reina de Creta . El esquema de nombres fue sugerido por Simon Marius, quien atribuyó la propuesta a Johannes Kepler :
Los poetas culpan mucho a Júpiter por sus amores irregulares. Se menciona especialmente a tres doncellas que fueron cortejadas clandestinamente por Júpiter con éxito. Io, hija del río Inachus, Callisto de Lycaon, Europa de Agenor. Luego estaba Ganímedes, el hermoso hijo del rey Tros, a quien Júpiter, habiendo tomado la forma de un águila, transportó al cielo sobre su espalda, como cuentan fabulosamente los poetas... Creo, por lo tanto, que no habría hecho mal si a la Primera la llamo Io, a la Segunda Europa, a la Tercera, por su majestad de luz, Ganímedes, a la Cuarta Calisto...
Los nombres cayeron en desgracia durante un tiempo considerable y su uso general no se revivió hasta mediados del siglo XX. En gran parte de la literatura astronómica anterior , se hace referencia a Europa simplemente por su designación en números romanos como Júpiter II (un sistema también introducido por Galileo) o como el "segundo satélite de Júpiter". En 1892, el descubrimiento de Amaltea , cuya órbita estaba más cerca de Júpiter que las lunas galileanas, empujó a Europa a la tercera posición. Las sondas Voyager descubrieron tres satélites interiores más en 1979, por lo que Europa ahora se cuenta como el sexto satélite de Júpiter, aunque todavía se le conoce como Júpiter II . La forma adjetival se ha estabilizado como Europan .
Órbita y rotación
Europa orbita a Júpiter en poco más de tres días y medio, con un radio orbital de unos 670.900 km. Con una excentricidad orbital de solo 0,009, la órbita en sí es casi circular y la inclinación orbital relativa al plano ecuatorial de Júpiter es pequeña, de 0,470°. Al igual que sus compañeros satélites galileanos , Europa está bloqueada por mareas con Júpiter, con un hemisferio de Europa constantemente mirando a Júpiter. Debido a esto, hay un punto subjoviano en la superficie de Europa, desde el cual Júpiter parecería colgar directamente sobre su cabeza. El primer meridiano de Europa es una línea que pasa por este punto. La investigación sugiere que el bloqueo de las mareas puede no ser total, ya que se ha propuesto una rotación no síncrona : Europa gira más rápido de lo que orbita, o al menos lo hizo en el pasado. Esto sugiere una asimetría en la distribución de la masa interna y que una capa de líquido bajo la superficie separa la corteza helada del interior rocoso.
La ligera excentricidad de la órbita de Europa, mantenida por las perturbaciones gravitatorias de los otros galileanos, hace que el punto subjoviano de Europa oscile alrededor de una posición media. A medida que Europa se acerca un poco más a Júpiter, la atracción gravitacional de Júpiter aumenta, lo que hace que Europa se alargue hacia y alejándose de él. A medida que Europa se aleja un poco de Júpiter, la fuerza gravitacional de Júpiter disminuye, lo que hace que Europa se relaje de nuevo en una forma más esférica y crea mareas en su océano. La excentricidad orbital de Europa es bombeada continuamente por su resonancia de movimiento medio con Io. Por lo tanto, la flexión de las mareas amasa el interior de Europa y le da una fuente de calor, lo que posiblemente permita que su océano permanezca líquido mientras impulsa los procesos geológicos del subsuelo. La fuente última de esta energía es la rotación de Júpiter, que es aprovechada por Io a través de las mareas que genera en Júpiter y es transferida a Europa y Ganímedes por la resonancia orbital.
El análisis de las grietas únicas que recubren Europa arrojó evidencia de que probablemente giró alrededor de un eje inclinado en algún momento. Si es correcto, esto explicaría muchas de las características de Europa. La inmensa red de grietas entrecruzadas de Europa sirve como registro de las tensiones causadas por las mareas masivas en su océano global. La inclinación de Europa podría influir en los cálculos de cuánto de su historia se registra en su caparazón congelado, cuánto calor generan las mareas en su océano e incluso cuánto tiempo ha estado líquido el océano. Su capa de hielo debe estirarse para adaptarse a estos cambios. Cuando hay demasiado estrés, se agrieta. Una inclinación en el eje de Europa podría sugerir que sus grietas pueden ser mucho más recientes de lo que se pensaba anteriormente. La razón de esto es que la dirección del polo de giro puede cambiar tanto como unos pocos grados por día, completando un período de precesión durante varios meses. Una inclinación también podría afectar las estimaciones de la edad del océano de Europa. Se cree que las fuerzas de marea generan el calor que mantiene líquido el océano de Europa, y una inclinación en el eje de giro haría que las fuerzas de marea generaran más calor. Ese calor adicional habría permitido que el océano permaneciera líquido durante más tiempo. Sin embargo, aún no se ha determinado cuándo podría haber ocurrido este cambio hipotético en el eje de giro.
Características físicas
Europa es ligeramente más pequeña que la Luna . Con poco más de 3.100 kilómetros (1.900 millas) de diámetro , es la sexta luna más grande y el decimoquinto objeto más grande del Sistema Solar . Aunque por un amplio margen es el menos masivo de los satélites galileanos, es más masivo que todas las lunas conocidas del Sistema Solar más pequeñas que él juntas. Su densidad aparente sugiere que es similar en composición a los planetas terrestres , estando compuesto principalmente de roca de silicato .
Estructura interna
Se estima que Europa tiene una capa exterior de agua de unos 100 km (62 millas) de espesor, una parte congelada como su corteza y una parte como un océano líquido debajo del hielo. Los datos recientes del campo magnético del orbitador Galileo mostraron que Europa tiene un campo magnético inducido a través de la interacción con el de Júpiter, lo que sugiere la presencia de una capa conductora bajo la superficie. Es probable que esta capa sea un océano de agua líquida salada. Se estima que partes de la corteza sufrieron una rotación de casi 80°, casi volteándose (ver verdadero desplazamiento polar ), lo que sería poco probable si el hielo estuviera sólidamente adherido al manto. Europa probablemente contiene un núcleo de hierro metálico .
Características de la superficie
Europa es el objeto más uniforme conocido en el Sistema Solar y carece de características a gran escala, como montañas y cráteres. Sin embargo, según un estudio, el ecuador de Europa puede estar cubierto de picos de hielo llamados penitentes , que pueden tener hasta 15 metros de altura, debido a la luz solar directa sobre el ecuador, lo que hace que el hielo se sublime y forme grietas verticales. Aunque las imágenes disponibles del orbitador Galileo no tienen la resolución para la confirmación, los datos de radar y térmicos son consistentes con esta interpretación. Las marcas prominentes que se entrecruzan en Europa parecen ser principalmente características de albedo que enfatizan la topografía baja. Hay pocos cráteres en Europa, porque su superficie es tectónicamente demasiado activa y por lo tanto joven. La corteza helada de Europa tiene un albedo (reflectividad de la luz) de 0,64, uno de los más altos de todas las lunas. Esto indica una superficie joven y activa: según las estimaciones de la frecuencia del bombardeo de cometas que experimenta Europa, la superficie tiene entre 20 y 180 millones de años. Actualmente no existe un consenso científico completo entre las explicaciones a veces contradictorias de las características de la superficie de Europa.
El nivel de radiación ionizante en la superficie de Europa equivale a una dosis de unos 5,4 Sv (540 rem ) por día, una cantidad que provocaría enfermedades graves o la muerte en seres humanos expuestos durante un solo día terrestre (24 horas). La duración de un día europeo es aproximadamente 3,5 veces la de un día en la Tierra.
Líneas
Las características superficiales más llamativas de Europa son una serie de rayas oscuras que se entrecruzan por todo el globo, llamadas lineae (inglés: líneas ). Un examen minucioso muestra que los bordes de la corteza de Europa a ambos lados de las grietas se han movido entre sí. Las bandas más grandes tienen más de 20 km (12 millas) de ancho, a menudo con bordes exteriores oscuros y difusos, estrías regulares y una banda central de material más claro.
La hipótesis más probable es que las líneas de Europa fueron producidas por una serie de erupciones de hielo cálido a medida que la corteza de Europa se abre lentamente para exponer capas más cálidas debajo. El efecto habría sido similar al observado en las dorsales oceánicas de la Tierra . Se cree que estas diversas fracturas fueron causadas en gran parte por la flexión de las mareas ejercida por Júpiter. Debido a que Europa está bloqueada por mareas con Júpiter y, por lo tanto, siempre mantiene aproximadamente la misma orientación hacia Júpiter, los patrones de estrés deberían formar un patrón distintivo y predecible. Sin embargo, solo las fracturas más jóvenes de Europa se ajustan al patrón predicho; otras fracturas parecen ocurrir en orientaciones cada vez más diferentes a medida que envejecen. Esto podría explicarse si la superficie de Europa gira un poco más rápido que su interior, un efecto que es posible debido a que el océano subterráneo desacopla mecánicamente la superficie de Europa de su manto rocoso y los efectos de la gravedad de Júpiter tirando de la corteza de hielo exterior de Europa. Las comparaciones de las fotos de las naves espaciales Voyager y Galileo sirven para poner un límite superior a este hipotético deslizamiento. Una revolución completa de la capa exterior rígida en relación con el interior de Europa lleva al menos 12.000 años. Los estudios de las imágenes de la Voyager y Galileo han revelado evidencia de subducción en la superficie de Europa, lo que sugiere que, así como las grietas son análogas a las dorsales oceánicas, las placas de corteza helada análogas a las placas tectónicas de la Tierra se reciclan en el interior fundido. Esta evidencia tanto de la expansión de la corteza en bandas como de la convergencia en otros sitios sugiere que Europa puede tener una tectónica de placas activa , similar a la Tierra. Sin embargo, es probable que la física que impulsa estas placas tectónicas no se parezca a las que impulsan la tectónica de placas terrestres, ya que las fuerzas que resisten los posibles movimientos de placas similares a la Tierra en la corteza de Europa son significativamente más fuertes que las fuerzas que podrían impulsarlos.
Caos y lenticulas
Otras características presentes en Europa son lentículas circulares y elípticas ( latín para "pecas"). Muchas son cúpulas, algunas son pozos y otras son manchas oscuras y lisas. Otros tienen una textura desordenada o áspera. Las cimas de las cúpulas parecen piezas de las llanuras más antiguas que las rodean, lo que sugiere que las cúpulas se formaron cuando las llanuras fueron empujadas desde abajo.
Una hipótesis establece que estos lentículos se formaron por diapiros de hielo cálido que se elevan a través del hielo más frío de la corteza exterior, de forma muy parecida a las cámaras de magma en la corteza terrestre. Las manchas suaves y oscuras podrían estar formadas por el agua de deshielo que se libera cuando el hielo caliente atraviesa la superficie. Las lentículas ásperas y revueltas (llamadas regiones de "caos"; por ejemplo, Conamara Chaos ) se formarían a partir de muchos pequeños fragmentos de corteza, incrustados en material oscuro y amontonado, apareciendo como icebergs en un mar helado.
Una hipótesis alternativa sugiere que los lentículos son en realidad pequeñas áreas de caos y que los pozos, puntos y cúpulas reclamados son artefactos resultantes de la sobreinterpretación de las primeras imágenes de Galileo de baja resolución. La implicación es que el hielo es demasiado delgado para soportar el modelo de diapiro convectivo de formación de características.
En noviembre de 2011, un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin y otros lugares presentó evidencia en la revista Nature que sugiere que muchas características del " terreno caótico " en Europa se asientan sobre vastos lagos de agua líquida. Estos lagos estarían completamente encerrados en la capa exterior helada de Europa y serían distintos de un océano líquido que se cree que existe más abajo debajo de la capa de hielo. La confirmación completa de la existencia de los lagos requerirá una misión espacial diseñada para sondear la capa de hielo, ya sea física o indirectamente, por ejemplo, usando un radar.
El trabajo publicado por investigadores del Williams College sugiere que el terreno del caos puede representar sitios donde los cometas que impactan penetraron a través de la corteza de hielo y en un océano subyacente.
océano subterráneo
El consenso de los científicos es que existe una capa de agua líquida debajo de la superficie de Europa y que el calor de la flexión de las mareas permite que el océano subterráneo permanezca líquido. La temperatura de la superficie de Europa promedia alrededor de 110 K (-160 °C ; -260 °F ) en el ecuador y solo 50 K (-220 °C; -370 °F) en los polos, lo que mantiene la corteza helada de Europa tan dura como el granito. Los primeros indicios de un océano subterráneo provinieron de consideraciones teóricas sobre el calentamiento de las mareas (una consecuencia de la órbita ligeramente excéntrica de Europa y la resonancia orbital con las otras lunas galileanas). Los miembros del equipo de imágenes de Galileo argumentan a favor de la existencia de un océano subterráneo a partir del análisis de las imágenes de Voyager y Galileo . El ejemplo más dramático es el "terreno del caos", una característica común en la superficie de Europa que algunos interpretan como una región donde el océano subterráneo se ha derretido a través de la corteza helada. Esta interpretación es controvertida. La mayoría de los geólogos que han estudiado Europa están a favor de lo que comúnmente se llama el modelo de "hielo grueso", en el que el océano rara vez, si es que alguna vez, ha interactuado directamente con la superficie actual. La mejor evidencia para el modelo de hielo espeso es un estudio de los grandes cráteres de Europa. Las estructuras de impacto más grandes están rodeadas por anillos concéntricos y parecen estar llenas de hielo fresco relativamente plano; en base a esto y a la cantidad calculada de calor generado por las mareas de Europan, se estima que la corteza exterior de hielo sólido tiene un espesor de aproximadamente 10 a 30 km (6 a 19 millas), incluida una capa dúctil de "hielo cálido", que podría significa que el océano líquido debajo puede tener unos 100 km (60 millas) de profundidad. Esto conduce a un volumen de los océanos de Europa de 3 × 10 18 m 3 , entre dos y tres veces el volumen de los océanos de la Tierra.
El modelo de hielo delgado sugiere que la capa de hielo de Europa puede tener solo unos pocos kilómetros de espesor. Sin embargo, la mayoría de los científicos planetarios concluyen que este modelo considera solo las capas superiores de la corteza de Europa que se comportan elásticamente cuando se ven afectadas por las mareas de Júpiter. Un ejemplo es el análisis de flexión, en el que la corteza de Europa se modela como un plano o una esfera ponderada y flexionada por una carga pesada. Modelos como este sugieren que la parte elástica exterior de la corteza de hielo podría tener un grosor de 200 metros (660 pies). Si la capa de hielo de Europa tiene realmente solo unos pocos kilómetros de espesor, este modelo de "hielo delgado" significaría que el contacto regular del interior líquido con la superficie podría ocurrir a través de crestas abiertas, causando la formación de áreas de terreno caótico. Los grandes impactos que atraviesan completamente la corteza de hielo también serían una forma de exponer el océano subterráneo.
Composición
El orbitador Galileo descubrió que Europa tiene un momento magnético débil , que es inducido por la parte variable del campo magnético joviano. La intensidad del campo en el ecuador magnético (alrededor de 120 nT ) creado por este momento magnético es aproximadamente un sexto de la intensidad del campo de Ganímedes y seis veces el valor del de Calisto. La existencia del momento inducido requiere una capa de un material altamente conductor de electricidad en el interior de Europa. El candidato más plausible para este papel es un gran océano subterráneo de agua salada líquida.
Desde que la nave espacial Voyager sobrevoló Europa en 1979, los científicos han trabajado para comprender la composición del material marrón rojizo que recubre las fracturas y otras características geológicamente jóvenes en la superficie de Europa. La evidencia espectrográfica sugiere que las rayas y las características más oscuras y rojizas en la superficie de Europa pueden ser ricas en sales como el sulfato de magnesio , depositadas por la evaporación del agua que emergió del interior. El hidrato de ácido sulfúrico es otra posible explicación para el contaminante observado espectroscópicamente. En cualquier caso, debido a que estos materiales son incoloros o blancos cuando son puros, también debe estar presente algún otro material para explicar el color rojizo, y se sospechan compuestos de azufre .
Otra hipótesis para las regiones coloreadas es que están compuestas por compuestos orgánicos abióticos llamados colectivamente tolinas . La morfología de los cráteres de impacto y las crestas de Europa sugiere material fluidizado que brota de las fracturas donde tienen lugar la pirólisis y la radiólisis . Para generar tolinas coloreadas en Europa debe haber una fuente de materiales (carbono, nitrógeno y agua) y una fuente de energía para que se produzcan las reacciones. Se presume que las impurezas en la corteza de hielo de agua de Europa emergen del interior como eventos criovolcánicos que resurgen el cuerpo y se acumulan desde el espacio como polvo interplanetario. Las tolinas traen importantes implicaciones astrobiológicas , ya que pueden desempeñar un papel en la química prebiótica y la abiogénesis .
La presencia de cloruro de sodio en el océano interno ha sido sugerida por una característica de absorción de 450 nm, característica de los cristales de NaCl irradiados, que se ha detectado en las observaciones del HST de las regiones caóticas, que se supone que son áreas de afloramiento subterráneo reciente.
fuentes de calor
Europa recibe del calentamiento de las mareas , que se produce a través de la fricción de las mareas y los procesos de flexión de las mareas causados por la aceleración de las mareas : la energía orbital y rotacional se disipa como calor en el núcleo de la luna, el océano interno y la corteza de hielo.
Fricción de marea
Las mareas oceánicas se convierten en calor por pérdidas por fricción en los océanos y su interacción con el fondo sólido y con la capa superior de hielo. A finales de 2008, se sugirió que Júpiter podría mantener calientes los océanos de Europa generando grandes maremotos planetarios en Europa debido a su pequeña oblicuidad distinta de cero. Esto genera las llamadas ondas de Rossby que viajan muy lentamente, a solo unos pocos kilómetros por día, pero pueden generar una energía cinética significativa. Para la estimación de inclinación axial actual de 0,1 grados, la resonancia de las ondas de Rossby contendría 7,3 × 1018 J de energía cinética, que es dos mil veces mayor que la del flujo excitado por las fuerzas de marea dominantes. La disipación de esta energía podría ser la principal fuente de calor del océano de Europa.
flexión de marea
La flexión de las mareas amasa el interior de Europa y la capa de hielo, que se convierte en una fuente de calor. Dependiendo de la cantidad de inclinación, el calor generado por el flujo del océano podría ser de 100 a miles de veces mayor que el calor generado por la flexión del núcleo rocoso de Europa en respuesta a la atracción gravitacional de Júpiter y las otras lunas que giran alrededor de ese planeta. El lecho marino de Europa podría calentarse por la constante flexión de la luna, lo que impulsaría una actividad hidrotermal similar a la de los volcanes submarinos en los océanos de la Tierra.
Los experimentos y modelos de hielo publicados en 2016 indican que la disipación de flexión de las mareas puede generar un orden de magnitud más de calor en el hielo de Europa de lo que los científicos habían supuesto previamente. Sus resultados indican que la mayor parte del calor generado por el hielo en realidad proviene de la estructura cristalina del hielo (red) como resultado de la deformación y no de la fricción entre los granos de hielo. Cuanto mayor es la deformación de la capa de hielo, más calor se genera.
Desintegración radioactiva
Además del calentamiento de las mareas, el interior de Europa también podría calentarse por la descomposición de material radiactivo ( calentamiento radiogénico ) dentro del manto rocoso. Pero los modelos y valores observados son cien veces superiores a los que podría producir solo el calentamiento radiogénico, lo que implica que el calentamiento por mareas tiene un papel principal en Europa.
penachos
El Telescopio Espacial Hubble adquirió una imagen de Europa en 2012 que se interpretó como una columna de vapor de agua en erupción cerca de su polo sur. La imagen sugiere que el penacho puede tener 200 km (120 millas) de altura, o más de 20 veces la altura del monte Everest, aunque las observaciones y modelos recientes sugieren que los penachos típicos de Europa pueden ser mucho más pequeños. Se ha sugerido que, si existen penachos, son episódicos y es probable que aparezcan cuando Europa se encuentre en su punto más alejado de Júpiter, de acuerdo con las predicciones del modelo de fuerza de marea . En septiembre de 2016 se presentó evidencia adicional de imágenes del Telescopio Espacial Hubble.
En mayo de 2018, los astrónomos proporcionaron evidencia de apoyo de la actividad de la columna de agua en Europa, con base en un análisis crítico actualizado de los datos obtenidos de la sonda espacial Galileo , que orbitó Júpiter entre 1995 y 2003. Galileo sobrevoló Europa en 1997 dentro de los 206 km (128 mi ) de la superficie de la luna y los investigadores sugieren que pudo haber volado a través de una columna de agua. Tal actividad de pluma podría ayudar a los investigadores en la búsqueda de vida en el océano subterráneo de Europa sin tener que aterrizar en la luna.
Las fuerzas de marea son unas 1.000 veces más fuertes que el efecto de la Luna sobre la Tierra . La única otra luna del Sistema Solar que exhibe columnas de vapor de agua es Encelado . La tasa de erupción estimada en Europa es de unos 7000 kg/s en comparación con los 200 kg/s de las columnas de Encélado. Si se confirma, abriría la posibilidad de un sobrevuelo a través de la pluma y obtener una muestra para analizar in situ sin tener que usar un módulo de aterrizaje y perforar kilómetros de hielo.
En noviembre de 2020, se publicó un estudio en la revista científica revisada por pares Geophysical Research Letters que sugiere que las columnas pueden originarse en el agua dentro de la corteza de Europa en lugar de su océano subterráneo. El modelo del estudio, utilizando imágenes de la sonda espacial Galileo, propuso que una combinación de congelación y presurización puede resultar en al menos parte de la actividad criovolcánica. La presión generada por la migración de las bolsas de agua salada, finalmente, atravesaría la corteza creando así estas columnas. La teoría de que el criovulcanismo en Europa podría desencadenarse por la congelación y presurización de bolsas de líquido en la corteza helada fue propuesta por primera vez por investigadores de la Universidad de Hawai'i en Manoa en 2003, quienes fueron los primeros en modelar este proceso. Un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que hace referencia al estudio de noviembre de 2020 sugirió que las columnas provenientes de bolsas de líquido migratorio podrían ser potencialmente menos hospitalarias para la vida. Esto se debe a la falta de energía sustancial para que los organismos prosperen, a diferencia de los respiraderos hidrotermales propuestos en el suelo oceánico subterráneo.
Atmósfera
La atmósfera de Europa se puede clasificar como delgada y tenue (a menudo llamada exosfera), compuesta principalmente de oxígeno y pequeñas cantidades de vapor de agua. Sin embargo, esta cantidad de oxígeno se produce de forma no biológica. Dado que la superficie de Europa es helada y, en consecuencia, muy fría; A medida que la radiación ultravioleta solar y las partículas cargadas (iones y electrones) del entorno magnetosférico joviano chocan con la superficie de Europa, se crea vapor de agua y se separa instantáneamente en componentes de oxígeno e hidrógeno. A medida que continúa moviéndose, el hidrógeno es lo suficientemente liviano como para atravesar la gravedad superficial de la atmósfera, dejando atrás solo oxígeno. La atmósfera limitada a la superficie se forma a través de la radiólisis, la disociación de moléculas a través de la radiación. Esta atmósfera de oxígeno acumulada puede alcanzar una altura de 190 km sobre la superficie de Europa. El oxígeno molecular es el componente más denso de la atmósfera porque tiene una larga vida útil; después de regresar a la superficie, no se pega (congela) como una molécula de agua o peróxido de hidrógeno , sino que se desorbe de la superficie y comienza otro arco balístico . El hidrógeno molecular nunca llega a la superficie, ya que es lo suficientemente ligero como para escapar de la gravedad de la superficie de Europa. Europa es una de las pocas lunas de nuestro sistema solar con una atmósfera cuantificable, junto con Titán , Io , Tritón , Ganímedes y Calisto . Europa es también una de las tres formaciones, entre planetas y lunas, que contienen oxígeno dentro de su atmósfera. Europa es también una de varias lunas en nuestro sistema solar con grandes cantidades de hielo (volátiles) , también conocidas como "lunas heladas".
Europa también se considera geológicamente activa debido a la liberación constante de una mezcla de hidrógeno y oxígeno al espacio. Como resultado de la ventilación de partículas de la luna, la atmósfera requiere una reposición continua. Europa también contiene una pequeña magnetosfera (aproximadamente el 25% de la de Ganímedes). Sin embargo, esta magnetosfera varía en tamaño a medida que Europa orbita a través del campo magnético de Júpiter. Esto confirma que un elemento conductor, como un gran océano, probablemente se encuentra debajo de su superficie helada. Como se han realizado múltiples estudios sobre la atmósfera de Europa, varios hallazgos concluyen que no todas las moléculas de oxígeno se liberan a la atmósfera. Este porcentaje desconocido de oxígeno puede ser absorbido por la superficie y hundirse en el subsuelo. Debido a que la superficie puede interactuar con el océano subterráneo (considerando la discusión geológica anterior), este oxígeno molecular puede llegar al océano, donde podría ayudar en los procesos biológicos. Una estimación sugiere que, dada la tasa de renovación inferida de la aparente edad máxima de ~0,5 Gyr del hielo superficial de Europa, la subducción de especies oxidantes generadas radiolíticamente bien podría conducir a concentraciones de oxígeno libre oceánico comparables a las de los océanos profundos terrestres.
A través de la liberación lenta de oxígeno e hidrógeno, se forma un toroide neutral alrededor del plano orbital de Europa. Esta "nube neutra" ha sido detectada por las naves espaciales Cassini y Galileo , y tiene un mayor contenido (número de átomos y moléculas) que la nube neutra que rodea a la luna interior de Júpiter, Io. Este toro se confirmó oficialmente utilizando imágenes de átomo neutro energético (ENA). El toroide de Europa se ioniza mediante el proceso de intercambio de electrones de partículas neutras con sus partículas cargadas. Dado que el campo magnético de Europa gira más rápido que la velocidad de su órbita, estos iones quedan en el camino de la trayectoria de su campo magnético, formando un plasma. Se ha teorizado que estos iones son los responsables del plasma dentro de la magnetosfera de Júpiter.
descubrimiento de la atmosfera
La atmósfera de Europa fue descubierta por primera vez en 1995 por Hall Al. y el espectrógrafo de alta resolución Goddard del telescopio Hubble. Esta observación fue luego confirmada en 1997 por la sonda Galileo, construida por Hughes Aircraft Company y operada por la NASA. La sonda Galileo voló solo tres millas por encima de la línea atmosférica máxima estimada (190 km de la superficie de Europa). Aún así, luego cambió de rumbo para chocar con la atmósfera de Júpiter para evitar un impacto no deseado en la superficie de Europa. Se ha especulado que habrá varias misiones futuras más a Europa con la esperanza de seguir estudiando la atmósfera, la composición química y la posibilidad de vida extraterrestre debajo de la superficie helada.
Clima y tiempo
A pesar de la presencia de un toroide de gas , Europa no tiene clima que produzca nubes. En su conjunto, Europa no tiene viento, precipitaciones ni presencia de color en el cielo, ya que su gravedad es demasiado baja para mantener una atmósfera lo suficientemente sustancial para estos fenómenos. La gravedad de Europa es aproximadamente el 13% de la de la Tierra. La temperatura en Europa varía desde -160 °C en la línea ecuatorial hasta -220 °C en cualquiera de sus polos. Sin embargo, se cree que el océano subterráneo de Europa se calentará posteriormente. Se teoriza que debido al calentamiento radiactivo y de las mareas (como se mencionó en las secciones anteriores), hay puntos en las profundidades del océano de Europa que pueden ser solo un poco más fríos que los océanos de la Tierra. Los estudios también han concluido que el océano de Europa habría sido bastante ácido al principio, con grandes concentraciones de sulfato, calcio y dióxido de carbono. Pero en el transcurso de 4.500 millones de años, se llenó de cloruro , asemejándose así a nuestros océanos de cloruro al 1,94% en la Tierra.
Exploración
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La exploración de Europa comenzó con los sobrevuelos de Júpiter de Pioneer 10 y 11 en 1973 y 1974 respectivamente. Las primeras fotos de primer plano eran de baja resolución en comparación con las misiones posteriores. Las dos sondas Voyager viajaron a través del sistema joviano en 1979 y proporcionaron imágenes más detalladas de la superficie helada de Europa. Las imágenes hicieron que muchos científicos especularan sobre la posibilidad de un océano líquido debajo. A partir de 1995, la sonda espacial Galileo orbitó Júpiter durante ocho años, hasta 2003, y proporcionó el examen más detallado de las lunas galileanas hasta la fecha. Incluía la "Misión Galileo Europa" y la "Misión Galileo Millennium", con numerosos sobrevuelos cercanos a Europa. En 2007, New Horizons tomó imágenes de Europa, mientras volaba por el sistema joviano en su camino a Plutón . En 2022, el orbitador Juno sobrevoló Europa a una distancia de 352 km (219 mi).
Misiones futuras
Las conjeturas sobre la vida extraterrestre han asegurado un alto perfil para Europa y han llevado a un cabildeo constante para futuras misiones. Los objetivos de estas misiones van desde examinar la composición química de Europa hasta la búsqueda de vida extraterrestre en sus hipotéticos océanos subterráneos. Las misiones robóticas a Europa deben soportar el entorno de alta radiación alrededor de Júpiter. Debido a que está profundamente incrustada en la magnetosfera de Júpiter , Europa recibe alrededor de 5,40 Sv de radiación por día.
En 2011, la Encuesta Decenal de Ciencias Planetarias de EE. UU. recomendó una misión a Europa . En respuesta, la NASA encargó estudios de concepto de aterrizaje de Europa en 2011, junto con conceptos para un sobrevuelo de Europa ( Europa Clipper ) y un orbitador de Europa. La opción del elemento orbitador se concentra en la ciencia del "océano", mientras que el elemento de sobrevuelo múltiple ( Clipper ) se concentra en la química y la ciencia de la energía. El 13 de enero de 2014, el Comité de Asignaciones de la Cámara de Representantes anunció un nuevo proyecto de ley bipartidista que incluye una financiación de 80 millones de dólares para continuar con los estudios del concepto de la misión Europa.
- En 2012, la Agencia Espacial Europea ( ESA ) seleccionó a Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) como una misión planificada. Esa misión incluye 2 sobrevuelos de Europa, pero está más enfocada en Ganímedes .
- Europa Clipper : en julio de 2013, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) y el Laboratorio de Física Aplicada (APL)presentaronun concepto actualizado para una misión de sobrevuelo de Europa llamada Europa Clipper . En mayo de 2015, la NASA anunció que había aceptado el desarrollo de la misión Europa Clipper y reveló los instrumentos que utilizará. El objetivo de Europa Clipper es explorar Europa para investigar su habitabilidad y ayudar a seleccionar sitios para un futuro módulo de aterrizaje. El Europa Clipper no orbitaría Europa, sino que orbitaría Júpiter y realizaría 45 sobrevuelos a baja altitud de Europa durante su misión prevista. La sonda llevaría un radar de penetración de hielo, un espectrómetro infrarrojo de onda corta, un generador de imágenes topográficas y un espectrómetro de iones y masa neutra.
- Europa Lander (NASA) es una misión de concepto reciente en estudio. La investigación de 2018 sugiere que Europa puede estar cubierta de picos de hielo altos e irregulares, lo que presenta un problema para cualquier posible aterrizaje en su superficie.
Viejas propuestas
A principios de la década de 2000, el Orbitador Júpiter Europa dirigido por la NASA y el Orbitador Júpiter Ganímedes dirigido por la ESA se propusieron juntos como una misión insignia del planeta exterior a las lunas heladas de Júpiter llamada Misión del Sistema Europa Júpiter , con un lanzamiento planificado en 2020. En 2009 fue dado prioridad sobre la Misión del Sistema Titán Saturno . En ese momento, había competencia de otras propuestas. Japón propuso el Orbitador Magnetosférico de Júpiter .
Jovian Europa Orbiter fue un estudio conceptual de ESA Cosmic Vision de 2007. Otro concepto fue Ice Clipper , que habría utilizado un impactador similar a la misión Deep Impact : haría un choque controlado contra la superficie de Europa, generando una columna de escombros que luego sería recogido por una pequeña nave espacial que volaba a través de la columna.
Júpiter Icy Moons Orbiter (JIMO) fue una nave espacial impulsada por fisión parcialmente desarrollada con propulsores de iones que se canceló en 2006. Era parte del Proyecto Prometheus . La Misión Europa Lander propuso un pequeño módulo de aterrizaje Europa de propulsión nuclear para JIMO. Viajaría con el orbitador, que también funcionaría como un relé de comunicación con la Tierra.
Europa Orbiter – Su objetivo sería caracterizar la extensión del océano y su relación con el interior más profundo. La carga útil del instrumento podría incluir un subsistema de radio, un altímetro láser , un magnetómetro , una sonda Langmuir y una cámara de mapeo. El Europa Orbiter recibió el visto bueno en 1999, pero fue cancelado en 2002. Este orbitador presentaba un radar especial de penetración en el hielo que le permitiría escanear debajo de la superficie.
Se han presentado ideas más ambiciosas que incluyen un impactador en combinación con un taladro térmico para buscar firmas biológicas que podrían estar congeladas en el subsuelo poco profundo.
Otra propuesta presentada en 2001 exige una gran "sonda de fusión" ( criobot ) de propulsión nuclear que derretiría el hielo hasta llegar a un océano debajo. Una vez que llegara al agua, desplegaría un vehículo submarino autónomo ( hidrobot ) que recopilaría información y la enviaría de vuelta a la Tierra. Tanto el criobot como el hidrobot tendrían que someterse a algún tipo de esterilización extrema para evitar la detección de organismos terrestres en lugar de vida nativa y para evitar la contaminación del océano subterráneo. Este enfoque sugerido aún no ha alcanzado una etapa de planificación conceptual formal.
Habitabilidad
Hasta el momento, no hay evidencia de que exista vida en Europa, pero Europa se ha convertido en uno de los lugares más probables del Sistema Solar para una posible habitabilidad. La vida podría existir en su océano bajo el hielo, tal vez en un ambiente similar a los respiraderos hidrotermales del océano profundo de la Tierra . Incluso si Europa carece de actividad hidrotermal volcánica, un estudio de la NASA de 2016 descubrió que se podrían producir niveles de hidrógeno y oxígeno similares a los de la Tierra a través de procesos relacionados con la serpentinización y los oxidantes derivados del hielo, que no involucran directamente el vulcanismo . En 2015, los científicos anunciaron que la sal de un océano subterráneo probablemente podría estar cubriendo algunas características geológicas de Europa, lo que sugiere que el océano está interactuando con el lecho marino. Esto puede ser importante para determinar si Europa podría ser habitable. La probable presencia de agua líquida en contacto con el manto rocoso de Europa ha provocado llamadas para enviar una sonda allí.
La energía proporcionada por las fuerzas de las mareas impulsa procesos geológicos activos dentro del interior de Europa, tal como lo hacen en un grado mucho más obvio en su luna hermana Io. Aunque Europa, como la Tierra, puede poseer una fuente de energía interna procedente de la desintegración radiactiva, la energía generada por la flexión de las mareas sería varios órdenes de magnitud mayor que cualquier fuente radiológica. La vida en Europa podría existir agrupada alrededor de respiraderos hidrotermales en el fondo del océano, o debajo del fondo del océano, donde se sabe que habitan los endolitos en la Tierra. Alternativamente, podría existir adherido a la superficie inferior de la capa de hielo de Europa, al igual que las algas y bacterias en las regiones polares de la Tierra, o flotar libremente en el océano de Europa. Si el océano de Europa es demasiado frío, no podrían tener lugar procesos biológicos similares a los que se conocen en la Tierra. Si es demasiado salado, solo los halófilos extremos podrían sobrevivir en ese ambiente. En 2010, un modelo propuesto por Richard Greenberg de la Universidad de Arizona propuso que la irradiación del hielo en la superficie de Europa podría saturar su corteza con oxígeno y peróxido, que luego podrían ser transportados por procesos tectónicos al océano interior. Tal proceso podría hacer que el océano de Europa esté tan oxigenado como el nuestro en solo 12 millones de años, lo que permitiría la existencia de formas de vida multicelulares complejas.
La evidencia sugiere la existencia de lagos de agua líquida completamente encerrados en la capa exterior helada de Europa y distintos de un océano líquido que se cree que existe más abajo debajo de la capa de hielo, así como bolsas de agua que forman crestas de hielo en forma de M cuando el agua se congela en el superficie - como en Groenlandia. Si se confirma, los lagos y bolsas de agua podrían ser otro hábitat potencial para la vida. La evidencia sugiere que el peróxido de hidrógeno es abundante en gran parte de la superficie de Europa. Debido a que el peróxido de hidrógeno se descompone en oxígeno y agua cuando se combina con agua líquida, los autores argumentan que podría ser un suministro de energía importante para las formas de vida simples.
En la corteza helada de Europa se han detectado minerales arcillosos (en concreto, filosilicatos ), a menudo asociados con la materia orgánica de la Tierra. La presencia de los minerales puede haber sido el resultado de una colisión con un asteroide o un cometa. Algunos científicos han especulado que la vida en la Tierra podría haber sido lanzada al espacio por colisiones de asteroides y llegado a las lunas de Júpiter en un proceso llamado litopanspermia .
Ver también
notas
Referencias
Otras lecturas
- Rothery, David A. (1999). Satélites de los planetas exteriores: mundos por derecho propio . Prensa de la Universidad de Oxford EE.UU. ISBN 978-0-19-512555-9.
- Harland, David M. (2000). Jupiter Odyssey: La historia de la misión Galileo de la NASA . Saltador. ISBN 978-1-85233-301-0.
enlaces externos
- Perfil de Europa en la NASA
- Datos de Europa en The Nine Planets
- Datos de Europa en vistas del sistema solar
- Prevención de la contaminación directa de Europa - Junta de estudios espaciales de EE. UU. (2000)
- Imágenes de Europa en Planetary Photojournal del JPL
- Película de la rotación de Europa de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica
- Mapa de Europa con nombres de características de Planetary Photojournal
- Nomenclatura de Europa y mapa de Europa con nombres de características de la página de nomenclatura planetaria del USGS
- las imágenes en 3D de Paul Schenk y los videos de sobrevuelo de Europa y otros satélites del Sistema Solar exterior ; ver también
- Grandes mosaicos de imágenes de Galileo de alta resolución del terreno europeo de Jason Perry en JPL: 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7
- Montaje de imagen de Europa de la nave espacial Galileo NASA
- Vista de Europa desde los sobrevuelos de Galileo
- Google Europa 3D , mapa interactivo de la luna
- Animación de alta resolución de Kevin M. Gill de un paso elevado de Europa; ver álbum para más
