Una de las lunas heladas de Júpiter podría brillar en la oscuridad

Júpiter podría tener su propia pequeña luz nocturna, en forma de una luna helada que brilla en la oscuridad.

Al igual que la compañera lunar de la Tierra, la luna joviana Europa brilla intensamente en su lado de la luz del sol. Pero nuestro rocoso vecino lunar está envuelto en la oscuridad en su lado más lejano, que es parte de la razón por la que vemos a la luna crecer y menguar e incluso parece desaparecer de la vista. Ahora, los experimentos de laboratorio sugieren que el hielo que se halla en el otro lado de Europa podría emitir una luz blanca verdosa o azulada visible, impulsada por el constante bombardeo de radiación del intenso campo magnético de Júpiter.

“Sería un bonito cuento de hadas estar en Europa y verlo”, dice Murthy Gudipati, un astrofísico en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y autor principal del nuevo estudio, publicado en la revista Nature Astronomy.

El equipo probó el hielo mezclado con una variedad de sales diferentes que se cree que permanecen en la superficie de Europa y descubrió que la composición precisa influye en la intensidad de los colores que componen el brillo. Eso significa que si la superficie de Europa brilla, las misiones futuras podrían estudiar la luz del lado nocturno de la luna para ayudar a descifrar su compleja química. Eso, a su vez, podría brindar pistas sobre la composición del océano profundo y potencialmente habitable, que se cree que existe debajo de la corteza helada de Europa.

En los próximos años, dos empresas comenzarán el largo viaje para verlo más de cerca: Europa Clipper de la NASA y la Agencia Espacial Europea Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE).  Este nuevo estudio agrega “una herramienta más en nuestra caja de herramientas” para ayudar a los científicos encargados de futuros trabajos sobre la química de las superficies complejas de Europa, dice Curt Niebur, Científico del Programa de Europa Clipper de la NASA, que no formó parte del equipo de estudio.

“Pero también”, dice, “si la superficie brilla, es genial”.

Una sorpresa salada

Los científicos sabían desde 1950 que se ilumina el hielo de agua pura cuando se exponen a la radiación, dice Anna Pollmann, una física de Astropartículas de la Universidad de Wuppertal. Cuando los electrones chocan con las moléculas en el hielo, imparten una pequeña cantidad de energía. Estas moléculas "excitadas" no pueden permanecer así por mucho tiempo, liberando rápidamente la energía en forma de luz.

Pollmann, quien fue un revisor del nuevo estudio, usa estos leves destellos de luz en el hielo antártico para buscar partículas cósmicas exóticas que se cree que llueven sobre nuestro planeta. Pero la atmósfera espesa de la Tierra y la burbuja magnética protegen a nuestro planeta de mucha radiación entrante, lo que hace que estos rayos de luminiscencia sean escasos.

Por el contrario, Europa casi no tiene atmósfera y está atrapada en la vorágine de la radiación del feroz y enorme campo magnético de Júpiter. Hay tanta radiación recorriendo la superficie de la luna que si estuvieras en Europa desprotegido, morirías en 10 o 20 minutos, dice Niebur.

Gudipati y sus colegas inicialmente habían planeado estudiar cómo esta radiación podría afectar a las propiedades de la corteza helada de Europa, que es fundamental para entender si alguna vez enviamos módulos de aterrizaje a la luna extraterrestre. Construyeron un instrumento que les permitió bombardear trozos de hielo con una corriente de electrones y rastrear lo que sucede desde una distancia segura. Gudipati denominó a la instalación ICE-HEART, o cámara de hielo para pruebas de electrones de alta energía y radiación ambiental de Europa.

Cuando hicieron brillar el haz de electrones sobre un bloque congelado de agua pura, el brillo helado llamó su atención. Luego, cambiaron a hielo con cloruro de sodio y la luz fue muy débil. Pensando que algo andaba mal, Gudipati y sus colegas lo intentaron de nuevo, todavía sin brillo.

“Ese fue el momento ah-ha para nosotros”, dice Gudipati.

Él y su equipo probaron una variedad de sales que, según los estudios, podrían permanecer en la superficie de Europa. Algunas sales, como los carbonatos, parecen apagar el brillo. Pero otras, como las sales de magnesio, le dan un impulso. Las intensidades de los colores que componen el resplandor también cambiaron. Por ejemplo, el cloruro de sodio apaga la luz verde, mientras que las sales de sulfato agregan un poco más de rojo a la mezcla.

Los resultados sugieren que la presencia de diferentes sales influirá en cualquier posible destello proveniente de la superficie de la luna de hielo, una característica que quizás podría "ayudarnos a mirar a Europa con otros ojos", dice.

Recolectando nueva información

Los cálculos de Gudipati y de su equipo sugieren que la radiación de la luna probablemente genera suficiente brillo de hielo para ser vista por la cámara del Europa Clipper. Eso no significa que sea algo seguro, advierte Niebur: "esa cámara aún está en construcción".

Pero proporciona algunas pistas tentadoras de lo que podríamos aprender si Europa produce su propio brillo inquietante. Dicho Método A también podría ser útil para el estudio de otras lunas de Júpiter heladas, como Ganímedes, dice Inés Belgacem, una científica planetaria de la Agencia Espacial Europea que se especializa en el estudio de las superficies de los mundos helados y no forma parte del equipo de estudio.

Averiguar qué compuestos están incrustados en la corteza helada podría ayudar a dar pistas sobre la química del probable océano subsuperficial. Las suaves extensiones de hielo a lo largo de la cara de Europa y los tentadores indicios de columnas de agua sugieren que cualquier cuerpo líquido debajo se está filtrando hacia arriba en una escala de tiempo geológico. Mientras tanto, las partes de la corteza también podrían hundirse lentamente hacia el subsuelo del mar. Por lo tanto, aprender la composición de la superficie podría ser una clave para descubrir si la vida podría buscar una existencia en las profundidades y cómo.

"Hay mucho, mucho, todavía necesitamos aprender sobre la luna", dice Belgacem.

Una nave espacial no ha estudiado a Europa en detalle desde la misión Galileo en la década de 1990, lo que dificulta completar nuestro conocimiento de este mundo helado. Pero las respuestas podrían llegar pronto de Clipper y de JUICE y el nuevo estudio solo aumenta ese potencial.

"Cuanto más sepamos antes de llegar allí", dice, "mejor será la ciencia que podremos obtener".