Si existe vida en otro lugar de nuestro sistema solar, las grandes lunas heladas de Júpiter son una muy buena apuesta sobre dónde encontrarla.
Los científicos creen que en su interior acechan vastos océanos, mantenidos líquidos por los empujones del inmenso campo gravitatorio de Júpiter y protegidos de los ásperos cinturones de radiación del planeta por gruesas capas de hielo. “Lo que hemos aprendido en la Tierra es que donde encuentras agua, a menudo encuentras vida”, dice Mark Fox-Powell de la Universidad Abierta de Inglaterra. “Cuando observamos el sistema solar, los lugares que tienen [liquid] agua en la actualidad están realmente restringidas a la Tierra y las lunas de Júpiter y Saturno”. Ese último planeta y sus satélites, estudiados en detalle por la NASA y la misión Cassini-Huygens de la Agencia Espacial Europea (ESA) de 2004 a 2017, aún guarda secretos que los científicos algún día investigarán. Por ahora, todos los ojos están puestos en Júpiter.
La misión para visitar el planeta más grande de nuestro sistema solar será la nave espacial JUICE de la ESA: el Explorador de lunas heladas de Júpiter. Ahora en fase de prueba en Francia, la nave espacial de seis toneladas pronto se enviará a la Guayana Francesa en América del Sur para su lanzamiento este abril en un cohete europeo Ariane 5. JUICE tardará ocho años en llegar a Júpiter, ahorrando combustible en el camino mediante el uso de asistencia gravitacional de la Tierra, Venus y Marte. A su llegada en julio de 2031, la nave espacial impulsada por energía solar enfocará sus 10 instrumentos científicos en tres de las cuatro lunas jovianas más grandes: Europa, Ganímedes y Calisto, todas las cuales se cree que albergan océanos subterráneos. Sin embargo, Ganímedes, la luna más grande del sistema solar, recibirá la mayor parte de la atención de JUICE. Después de su reconocimiento inicial, la nave espacial entrará en órbita allí en 2034. “Estamos tratando de caracterizar cuál podría ser la habitabilidad de Ganímedes”, dice Emma Bunce de la Universidad de Leicester en Inglaterra, parte del equipo JUICE.
Por supuesto, la ESA no es la única agencia espacial que tiene a Júpiter en la mira, aunque la historia reciente casi sugeriría lo contrario. El concepto que finalmente se convertiría en JUICE surgió en 2008, como parte de una empresa conjunta con la NASA denominada Europa Jupiter System Mission (EJSM). Este esfuerzo de colaboración requería que Europa construyera una nave espacial enfocada en Ganímedes, mientras que la NASA construiría una sonda para Europa. Sin embargo, los problemas de financiación en los EE. UU. llevaron a la NASA a desconectar EJSM a principios de la década de 2010, dejando a Europa volando sola. (Una nave espacial de la NASA, Juno, está actualmente operativa en Júpiter, pero está más enfocada en el planeta gigante gaseoso que en cualquiera de sus lunas). “No teníamos el dinero”, dice Louise Prockter de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. Laboratorio (JHUAPL) en Maryland, parte del equipo de propuesta de EE. UU. “Eso acabó con la parte de Europa”. La situación era decepcionante, pero no del todo inesperada. “Estas cosas pasan”, dice Michele Dougherty del Imperial College London, quien trabajó en el lado europeo de EJSM.
La redención llegó en 2013, cuando los esfuerzos de la NASA para explorar Europa recibieron apoyo y financiación renovados del Congreso. Inicialmente llamado Europa Multiple Flyby Mission, el proyecto estadounidense finalmente se convirtió en Europa Clipper, llamado así por los barcos mercantes “clipper” del siglo XIX. La colaboración internacional renació, aunque de forma diluida. “Es mucho más reducido”, dice Prockter, aunque estima que alrededor del 70 por ciento de la ciencia conjunta planeada originalmente seguirá siendo posible.
Clipper se lanzará en el otoño de 2024 en un cohete SpaceX Falcon Heavy. A pesar de su fecha de lanzamiento posterior, su vehículo de lanzamiento más poderoso permitirá que Clipper llegue a Júpiter antes, más de un año antes que JUICE, en abril de 2030. No orbitará Europa como JUICE lo hará con Ganímedes, ya que la proximidad del primero a Júpiter lo coloca peligrosamente profundo. dentro de los cinturones de radiación de Júpiter. En cambio, Clipper realizará alrededor de 50 sobrevuelos de Europa mientras se desplaza alrededor del sistema joviano, lo que le permitirá mapear el interior de la luna y determinar la extensión de su océano subterráneo mientras estudia otros objetivos. “Poner un orbitador alrededor de Europa, debido al entorno de radiación, significa que solo vas a sobrevivir de uno a tres meses antes de que la radiación te mate”, dice Curt Neibur, científico del programa Europa Clipper en la sede de la NASA en Washington, DC “Nosotros En cambio, nos dimos cuenta de que podíamos sobrevolar, recopilar nuestros datos y salir de la ciudad donde la radiación es más baja. De esa manera podemos durar años, no meses”.
Salto lunar y detección de penachos
Durante sus misiones superpuestas, JUICE y Clipper interpretarán un intrincado tango mientras saltan entre las atracciones de Júpiter, con abundantes oportunidades de colaboración. “Tener dos naves espaciales en el mismo sistema será realmente fantástico”, dice Olivier Witasse de la ESA, científico del proyecto JUICE. Alrededor de 20 científicos de ambas misiones se reúnen actualmente prácticamente todas las semanas como parte del Comité Directivo de JUICE-Clipper, y el grupo formula ideas sobre cómo las dos naves espaciales podrían sincronizarse en Júpiter. “Estamos ocupados hablando de las oportunidades científicas y elaborando un plan” para presentar a la NASA y la ESA, dice Bunce, quien copreside el comité con Prockter. Si bien “algunos de los detalles son un poco diferentes” de la colaboración inicial de EJSM, dice Bunce, el sueño inicial sigue vivo. “El plan original era una misión enfocada en Ganímedes y otra misión enfocada en Europa”, dice ella. “Y eso es lo que tenemos”.
Una posibilidad es que cada nave espacial pueda actuar como observadora de la otra. JUICE, por ejemplo, podría vigilar Europa desde lejos mientras Clipper se prepara para pasar en picado. Se cree que el océano subterráneo de Europa, como el que se encuentra dentro de la luna Encelado de Saturno, ocasionalmente arroja columnas de agua líquida de las grietas en el hielo suprayacente. Observar estas columnas podría conducir al estudio de eyecciones oceánicas que tienen solo “minutos de edad”, dice Fox-Powell. “Realmente da la oportunidad de estudiar algo que es prístino”. A medida que Clipper se acerca a Europa, JUICE podría buscar penachos que brotan de la superficie, lo que le permite a Clipper entrenar su ojo en esa dirección. “Si JUICE detecta uno, eso podría decirnos dónde buscar”, dice Prockter. Clipper puede incluso pasar por casualidad a través de algunas columnas, lo que le permite muestrearlas directamente y buscar signos de moléculas complejas que puedan insinuar signos de vida en el océano de Europa.
JUICE también realizará dos sobrevuelos propios de Europa antes de orbitar Ganímedes. Uno de ellos, en julio de 2032, estará a solo cuatro horas de un sobrevuelo de Clipper. “Podemos hacer mediciones similares al mismo tiempo”, dice Witasse. Eso podría permitir que se hiciera algo de ciencia interesante, aunque aún no se han determinado los detalles exactos. “No sobrevolaremos el mismo lugar, pero seguro que será muy interesante”, añade. “Podríamos obtener imágenes de características de superficies similares o, si hay un penacho, podemos observarlo desde diferentes geometrías”.
El énfasis conjunto en Europa se debe en parte a las sospechas de los científicos de que el océano de agua líquida de la luna está en contacto directo con un núcleo rocoso. Allí, los respiraderos hidrotermales (aberturas en el fondo del mar por donde puede escapar el calor de las profundidades) podrían proporcionar suficiente energía y nutrientes para sustentar la vida. “En la Tierra tenemos respiraderos hidrotermales donde hay comunidades enteras de organismos”, dice Fox-Powell. “Tenemos buenas razones para creer que en Europa se están produciendo tipos similares de reacciones químicas”. Sin embargo, el volumen mucho más grande de Ganímedes significa que el hielo de mayor densidad puede haberse hundido en el fondo de su océano, formando una barrera que bloquea la ventilación. “Podría sellar el núcleo rocoso”, dice Fox-Powell. “Europa no es lo suficientemente grande como para tener esa cantidad de gravedad y presión, por lo que no se forma hielo a alta presión”.
Dos Lunas, Dos Misiones, Una Visión
Nada de esto descarta las posibilidades de habitabilidad de Ganímedes, ni disminuye el interés científico de esa luna. JUICE, después de entrar en órbita alrededor de Ganímedes en diciembre de 2034, inspeccionará toda la superficie, estudiará el campo magnético de la luna e intentará cartografiar sus capas internas acuáticas. “Para que un entorno sea interesante para la habitabilidad potencial, necesita una fuente de calor, agua líquida, material orgánico y estabilidad”, dice Dougherty. “En Enceladus sabemos que tenemos tres. En Europa tenemos tres. Y en Ganímedes estamos intentando averiguarlo. Aunque comenzará en una órbita alta a 5.000 kilómetros sobre Ganímedes, durante un período de nueve meses JUICE bajará su altitud hasta apenas 200 kilómetros sobre la superficie lunar. Eventualmente, al final de la misión en 2035, la nave espacial se estrellará deliberadamente contra la superficie para minimizar la posibilidad de que los escombros contaminen Europa. No se cree que Ganímedes tenga actividad de pluma, pero si la tiene, o si se descubre que su capa de hielo es particularmente delgada, es posible que haya que repensar este final para no contaminar también el océano líquido de Ganímedes. “Si hay algo que indica una conexión con el océano interior y la superficie exterior, es posible que tengamos que cambiar nuestra órbita”, dice Giuseppe Sarri de la ESA, director de proyectos de JUICE.
Clipper, mientras tanto, proporcionará un nivel similar de conocimiento sobre Europa y su océano. Sin embargo, no está diseñado para encontrar evidencia definitiva de vida, sino, en el mejor de los casos, solo para ver los ingredientes de la vida dentro de las columnas de la luna. La detección de vida puede venir en una misión posterior, como el muy codiciado Europa Lander de la NASA. Un concepto para la misión fue elaborado hace años por científicos e ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en California, pero espera más financiación. “Europa no ha estado en el presupuesto del presidente ni en el presupuesto aprobado por el Congreso durante un tiempo”, dice Neibur. Mientras tanto, una hoja de ruta autorizada para la exploración interplanetaria de EE. UU. Producida por las Academias Nacionales de EE. UU. A fines de 2021, colocó una misión Europa Lander como una prioridad menor para la NASA que otros proyectos. Por ahora la obra está archivada, lista y esperando renacer. “Estoy seguro de que lo que aprenderá Europa Clipper hará que deseemos regresar, y un módulo de aterrizaje de algún tipo es el siguiente paso lógico”, dice Neibur. “Pero tal vez Clipper nos lanzará una bola curva y un módulo de aterrizaje no es el camino correcto a seguir. Tal vez queramos flotar en los penachos en lugar de aterrizar”.
Romper el hielo de kilómetros de espesor plantea sus propios desafíos. Una posibilidad es que un módulo de aterrizaje podría incluir una sonda de calor para derretir su camino hacia el océano oculto de Europa. El año pasado, Paula do Vale Pereira, ahora en el Instituto de Tecnología de Florida, dirigió un experimento para ver cuánto tiempo podría llevar eso, utilizando una columna de hielo criogénico de dos metros de altura llamada Europa Tower para simular la superficie de Europan. Al presentar su trabajo en la reunión 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle a principios de enero, descubrió que la tarea podría llevar entre tres y 13 años, mucho tiempo de espera, incluso para misiones de varias décadas al sistema solar exterior. Además del tictac del reloj, abundan otros obstáculos. “Descubrir una manera de que los cables transfieran energía e información entre el módulo de aterrizaje y la sonda son grandes problemas que deben resolverse en los próximos años”, dice Pereira. El módulo de aterrizaje tendría que transportar tal vez varios kilómetros de cable, y cualquier sonda tendría que ser lo suficientemente resistente como para soportar que el agua se volviera a congelar como hielo a su alrededor durante un descenso. Sin embargo, el valor científico para resolver tales problemas es tremendo.
Esos sueños están a muchos años de distancia. Cualquier esperanza de hacerlos realidad depende de viajar a Júpiter y confirmar que sus lunas heladas son los objetivos atractivos que creemos que son. Comenzando con JUICE en abril y Clipper el próximo año, estamos listos para descubrir más secretos del sistema de Júpiter, en sí mismo un análogo de muchos de los sistemas de exoplanetas que vemos alrededor de otras estrellas, como nunca antes. “Es un mini sistema solar”, dice Sarri. “Estamos buscando hábitats potenciales que puedan sustentar la vida”. No hay un mundo en nuestro sistema solar como la Tierra, pero quizás lugares como Europa e incluso Ganímedes estén en segundo lugar. Si la vida puede sobrevivir aquí, ¿quién sabe dónde más podría prosperar?