Científicos planetarios de Estados Unidos han rastreado el carbono de la superficie de Europa, la luna de Júpiter, hasta el océano helado debajo de ella, revelando nueva información sobre la naturaleza y el origen del océano. El descubrimiento aumenta las esperanzas de los astrobiólogos de que el carbono, que existe en forma de dióxido de carbono, pueda provenir de procesos biológicos que tienen lugar bajo el hielo. Sin embargo, la búsqueda de columnas de agua que brotan de la superficie de Europa fracasó, y los científicos involucrados en las observaciones dicen que se necesitarán mejores mediciones para distinguir entre fuentes biológicas y geológicas de carbono.
Sabemos que hay un océano en Europa gracias a la inmensa magnetosfera de Júpiter, que induce un campo magnético dentro del agua líquida salada. Los astrobiólogos han especulado durante años sobre la habitabilidad de este océano, pero es difícil de estudiar porque está enterrado bajo la capa de hielo de la Luna, de entre 23 y 47 kilómetros de espesor.
Caos de carbono
En lugar de excavar a través del hielo para sondear el océano directamente, los últimos estudios utilizaron la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio espacial James Webb (JWST) para acercar el océano a nosotros. Entre las características de la superficie de Europa se encuentran regiones llenas de bloques de formas irregulares atravesados por crestas descoloridas. Conocidas como terreno del caos, estas regiones han sido interpretadas como sitios donde el material del océano brota y llega a la superficie, y es aquí donde los científicos en dos equipos separados buscaron evidencia de la composición del océano.
Los datos mostraron cuatro fuertes firmas espectrales de dióxido de carbono en Tara Regio, que es un área de terreno caótico de 1,800 kilómetros de ancho en el hemisferio principal de Europa. Los científicos también identificaron una señal más débil de dióxido de carbono en otra área del terreno caótico llamada Powys Regio.
Llamaron especialmente la atención las firmas de dióxido de carbono en longitudes de onda espectrales de 4.25 y 4.27 micrones. Mientras que esta última es la esperada emisión infrarroja de hielo de dióxido de carbono puro, la primera sugiere una mezcla de dióxido de carbono y otras moléculas.
uno de los equipos, dirigido por Gerónimo Villanueva del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, identificó esta mezcla como hielo de agua mezclado con dióxido de carbono y metanol. Curiosamente, los experimentos de laboratorio sugieren que la firma de 4.25 micrones podría deberse a que las sales que llegan a la superficie desde el océano y se irradian. La mezcla de dióxido de carbono, agua, hielo y metanol forma una película delgada alrededor de los cristales de sal o queda atrapada dentro de ellos.
Un origen primordial
La proporción de isótopos de carbono 12 y carbono 13 en Europa también es de gran interés. El equipo de Villanueva midió esta proporción en 83 (+/–19), colocándola firmemente dentro de los límites de las proporciones medidas en las lunas de Saturno, el asteroide cercano a la Tierra Ryugu visitado por la misión japonesa Hayabusa-2, y la Tierra, que tiene una proporción de carbono-12. a carbono-13 de 89 para el carbono inorgánico (es decir, carbono no unido a hidrógeno). Esta similitud sugiere que, a diferencia del agua, que se encuentra en diferentes proporciones isotópicas en diferentes cuerpos, el carbono incorporado en los mundos y lunas de nuestro sistema solar proviene de la misma fuente.
“Los valores isotópicos, dentro de la precisión que logramos, son consistentes con los de otras lunas y también con los de algunos materiales primordiales”, dice Villanueva. Mundo de la física.
Como tal, las mediciones del carbono de Europa proporcionan más información sobre la composición y distribución de los materiales en el disco protoestelar que formó el sistema solar hace unos 4.5 millones de años.
Un océano oxidado
El segundo equipo, que consiste en Samantha Trumbo de la Universidad de Cornell y Michael Brown del Instituto de Tecnología de California, centrado en los orígenes del carbono de Europa. Dado que el JWST no detectó moléculas orgánicas complejas en la superficie de Europa, Trumbo y Brown dicen que esto elimina cualquier posibilidad de que el dióxido de carbono se formara mediante la fotodisociación de esas sustancias orgánicas cuando el ambiente de radiación alrededor de Júpiter las separa. En cambio, las observaciones indican que el carbono ya estaba en forma de dióxido de carbono cuando llegó a la superficie, lo que sugiere que este dióxido de carbono debe, por tanto, disolverse en el océano.
Sobre esta base, Trumbo y Brown sacaron algunas conclusiones generales sobre el estado del océano de Europa. Sugieren que el océano está altamente oxidado, lo que es consistente con los modelos que representan el movimiento descendente a través del hielo de oxidantes como el oxígeno molecular y el peróxido de hidrógeno que se formaron en el ambiente de radiación en la superficie. Sin embargo, ni siquiera el potente ojo de NIRSpec pudo determinar si el dióxido de carbono procedía de organismos vivos. “Se necesitarán más mediciones y mayor precisión para establecer mejor los procesos de formación y evolución del carbono observado en Europa”, coincide Villanueva.
La Agencia Espacial Europea lanza la misión JUICE a Júpiter y sus lunas
Otra cosa que requerirá más mediciones son las columnas de agua que se rocían muy por encima de la superficie de Europa. Aunque el Telescopio Espacial Hubble detectó este tipo de columnas en tres ocasiones durante los últimos 10 años, el JWST no vio ninguna durante sus observaciones en noviembre de 2022. Si bien esto no significa que las columnas no sean reales, sí establece un límite superior de 300 kilogramos. por segundo sobre la tasa media de material expulsado. También significa que las columnas, si existen, deben ser intermitentes.
Es probable que llegue más información en la próxima década, con la ayuda de la Agencia Espacial Europea Explorador de lunas heladas de Júpiter (JUICE) realizará dos sobrevuelos de Europa una vez que llegue al sistema joviano en 2031. Clipper Europa La misión también zarpará hacia Júpiter en 2024, con una fecha de llegada prevista para 2030. Las observaciones del JWST desempeñarán un papel vital a la hora de determinar dónde y qué deberían estudiar las dos misiones en la superficie de Europa.
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- Fuente: https://physicsworld.com/a/evidence-emerges-for-a-carbon-rich-ocean-on-europa/
