Hallada la primera evidencia de vapor de agua en Ganímedes, la luna helada de Júpiter

La presencia de agua en la atmósfera del satélite, revelada por una revisión de los datos del Telescopio Espacial Hubble, sería según los científicos, resultado del escape térmico de vapor de agua desde la superficie helada de la luna.

Representación artística de Júpiter y Ganímedes, una de sus lunas

Representación artística de Júpiter y Ganímedes, una de sus lunas

Foto: ESA/Hubble, M. Garlick, B. Jónsson

La luna de Júpiter, Ganímedes, es la luna más grande y el noveno objeto de mayor tamaño del sistema solar. Este satélite joviano contiene más agua que todos los océanos de la Tierra, sin embargo, las temperaturas en él son tan frías que el agua en la superficie se congela situando sus océanos a aproximadamente unos 160 kilómetros por debajo de su corteza helada. Hasta ahora que sepamos, el agua es una condición indispensable para la vida tal y como la conocemos. Es por ello que la identificación de agua líquida en otros mundos es crucial en la búsqueda de planetas o satélites habitables más allá de la Tierra, y ahora, por primera vez, se ha encontrado evidencia de una atmósfera de agua sublimada en la luna helada Ganímedes.

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Todo comenzaría en el año 1998,cuando el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial Hubble-STIS-, tomó las primeras imágenes en el espectro ultravioleta -UV- de Ganímedes, las cuales revelaron un patrón particular en las emisiones observadas en la atmósfera de esta luna. Así Ganímedes mostraba unas bandas aurorales algo similares a las observadas en la Tierra y otros planetas con campos magnéticos. por lo que estas imágenes fueron una evidencia de que Ganímedes, al igual que planetas como el nuestro, poseía un campo magnético permanente.

Por aquel entonces, en el año 1998, estas similitudes entre las dos observaciones en el ultravioleta se explicaron por la presencia de oxígeno molecular -O2- en ambas atmósferas. Del mismo modo, las diferencias se explicaron por la presencia de oxígeno atómico - O- en la luna joviana, el cual afectaría al color de su espectro.

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Sin embargo en el año 2018, como parte de un gran programa de observación para apoyar la misión Juno de la NASA , Lorenz Roth, del KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo, en Suecia, dirigió un equipo que se propuso capturar los espectros en el ultravioleta de Ganímedes con un nuevo instrumento instalado en el año 2009 en el telescopio espacial, el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos -COS-, y con el cual midieron de nuevo la cantidad de oxígeno atómico. Posteriormente llevaron a cabo un análisis combinado de los nuevos espectros tomados en 2018 por el COS y las imágenes de archivo del instrumento STIS tomadas en 1998 y 2010. Para su sorpresa, y en contraste con las interpretaciones originales de los datos de 1998, descubrieron que apenas había oxígeno atómico en la atmósfera de Ganímedes, lo que significaba que debía existir otra explicación para las aparentes diferencias entre las imágenes en ultravioleta de las auroras.

Agua en forma gaseosa en Ganímedes

La temperatura de la superficie de Ganímedes varía mucho a lo largo del día. De este modo, alrededor del mediodía, cerca del ecuador, la temperatura puede aumentar lo suficientemente como para que la superficie de esta luna de hielo libere pequeñas cantidades de moléculas de agua en un proceso físico conocido como sublimación, por el cual una sustancia cambia de estado sólido a gaseoso sin pasar por el estado líquido. De hecho, lo que el equipo de Roth descubrió, es que las diferencias percibidas entre los espectros ultravioleta de nuestro planeta y Ganímedes están directamente correlacionadas con el lugar donde se esperaría encontrar agua en la atmósfera de la luna joviana.

Ganímedes fotografiada en 1996 por el Telescopio Espacial Hubble

Ganímedes fotografiada en 1996 por el Telescopio Espacial Hubble

Foto: ESA/Hubble, NASA, J. Spencer

“Inicialmente solo se había observado el O2”, explica el científico. “Esto se produce cuando las partículas cargadas erosionan la superficie del hielo. El vapor de agua que ahora hemos medido se origina en la sublimación del hielo, causada por el escape térmico del vapor de H2O, es decir, la pérdida de gases hacía el espacio exterior debido a las altas temperaturas de las regiones cálidas y heladas”, añade.

Este hallazgo agrega nuevas expectativas a la próxima misiónJUpiter ICy moons Explorer -JUICE- de la Agencia Espacial Europea, la primera misión de gran calado de programa Cosmic Vision de la ESA para el periodo 2015-2025. Programado su lanzamiento para el año 2022 y con llegada a Júpiter en 2029, JUICE pasará al menos tres años realizando observaciones detalladas de Júpiter y tres de sus lunas más grandes, poniendo especial énfasis en Ganímedes como cuerpo planetario y potencial mundo habitable. De hecho, Ganímedes ha sido seleccionado para una investigación detallada debido a que se establece como un laboratorio natural para el análisis de la naturaleza, la evolución y la habitabilidad potencial de los mundos helados en general, así como por el papel que desempeña dentro del sistema de satélites galileanos, ya que sus interacciones magnéticas y de plasma con todo el sistema joviano -Júpiter y sus lunas- se muestran únicas.

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"Nuestros resultados pueden proporcionar a los equipos de instrumentación de JUICE una información muy valiosa a la hora de refinar las futuras observaciones, y así optimizar el uso de la nave espacial", detalla Roth. "Comprender el sistema joviano y desentrañar su historia, desde su origen hasta la posible aparición de entornos habitables, nos proporcionará una mejor comprensión de cómo se forman y evolucionan los planetas gigantes gaseosos y sus satélites", continúa. Además, es de esperar que encontremos nuevos conocimientos sobre las condiciones para el potencial surgimiento de vida en sistemas exoplanetarios similares a Júpiter", sentencia.