La sonda espacial Juno de la NASA descubrió sales y compuestos orgánicos en la superficie de Ganímedes, la luna más grande de Júpiter. El descubrimiento se realizó durante un sobrevuelo en junio de 2021, durante el cual Juno estudió Ganímedes con su instrumento Jovian InfraRed Auroral Mapper (JIRAM), diseñado para estudiar la química y las interacciones en las atmósferas de Júpiter y sus lunas. Ganímedes, una de estas lunas, es la luna más grande del sistema solar —con 5268 kilómetros (3200 millas) de ancho, más grande que el planeta Mercurio— y alberga un vasto océano bajo su corteza helada.
Durante su sobrevuelo de Ganímedes en 2021, el instrumento JIRAM de Juno detectó sales como cloruro de sodio hidratado, cloruro de amonio, bicarbonato de sodio y posiblemente incluso compuestos orgánicos conocidos como aldehídos alifáticos. El descubrimiento de estos compuestos y sales podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo se formó y evolucionó Ganímedes, y quizás a esclarecer la composición química de su océano subterráneo. Un estudio de las observaciones de Juno sobre sales y compuestos orgánicos en la superficie de Ganímedes se publica en la revista Nature Astronomy.
Júpiter y Ganimedes. Visualización de la NASA.
Júpiter, que se encuentra cerca, posee un campo magnético tan intenso que los compuestos orgánicos y las sales presentes en la superficie de sus lunas tendrían dificultades para sobrevivir. Sin embargo, la región alrededor del ecuador de Ganímedes parece estar suficientemente protegida de los electrones e iones pesados emitidos por el campo magnético de Júpiter como para permitir la existencia de estos compuestos.
“Encontramos la mayor abundancia de sales y compuestos orgánicos en regiones oscuras y luminosas en latitudes protegidas por el campo magnético”, afirmó Scott Bolton, investigador principal de Juno en el Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio. “Esto sugiere que estamos observando los restos de salmuera oceánica profunda que han alcanzado la superficie de este mundo helado”.
La presencia de estas sales y compuestos orgánicos puede indicar actividad hidrotermal en las profundidades de la superficie helada de Ganímedes, o interacciones entre su océano subterráneo y las rocas de las profundidades del planeta.
Júpiter y Ganimedes. Visualización de la NASA.
«Las extensas interacciones agua-roca podrían proporcionar dicho equilibrio y serían consistentes con la presencia de sales de sodio como un indicador independiente de alteraciones acuosas dentro de Ganímedes», escriben los autores en un artículo publicado en la revista Nature Astronomy el 30 de octubre.
Sin embargo, añaden los autores, estas sales podrían haberse formado mediante procesos distintos a un océano interno salado. «Dado que Ganímedes tiene una corteza mucho más gruesa que Europa, el intercambio de materia entre su interior profundo y la superficie podría no determinar su composición superficial y, por lo tanto, podría reflejar el intercambio de materia entre la corteza superficial y la superficie o depósitos exógenos», escriben en su estudio.
La sonda espacial Juno se lanzó desde Cabo Cañaveral, Florida, el 5 de agosto de 2011, convirtiéndose en la segunda misión en orbitar Júpiter después de la sonda Galileo de la NASA. Juno fue diseñada para estudiar el clima, el entorno magnético y la historia del gigante gaseoso.
Ganimedes. Visualización de la NASA
Los astrónomos han encontrado rastros de vapor de agua por primera vez en la fina atmósfera de Ganímedes, una luna de Júpiter, la luna más grande del sistema solar, según un nuevo estudio.
Los investigadores dicen que el descubrimiento podría arrojar luz sobre atmósferas acuosas similares que pueden envolver otros cuerpos helados en el sistema solar y más allá.
Estudios previos han sugerido que Ganimedes, que es más grande que Mercurio y Plutón y solo un poco más pequeño que Marte, podría contener más agua que todos los océanos de la Tierra juntos. Sin embargo, la luna de Júpiter es tan fría que el agua de su superficie está congelada. El agua líquida presente en Ganimedes estaría atrapada a unos 160 kilómetros (100 millas) bajo su corteza. Los científicos detallaron sus hallazgos el 26 de julio de 2021 en la revista Nature Astronomy.
Ganimedes con Júpiter al fondo. Visualización de la NASA.
Estudios previos han sugerido que el hielo en la superficie de Ganímedes puede pasar de sólido a gas sin pasar por líquido, lo que permite que el vapor de agua forme parte de la tenue atmósfera de la luna gigante. Sin embargo, la evidencia de la presencia de agua ha sido esquiva.
En el nuevo estudio, los científicos analizaron datos antiguos y nuevos sobre Ganímedes obtenidos por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. En 1998, el Hubble tomó las primeras imágenes ultravioleta de Ganímedes, incluyendo imágenes de sus auroras, gigantescas auroras lunares análogas a las luces del norte y del sur de la Tierra. Las bandas multicolores de gas electrificado presentes en estas auroras ayudaron a demostrar que Ganímedes tiene un campo magnético débil.
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Las señales ultravioleta detectadas en estas bandas aurorales indican la presencia de moléculas de oxígeno compuestas por dos átomos, que se forman cuando partículas cargadas rompen la superficie helada de Ganímedes. Sin embargo, algunas de estas emisiones ultravioleta eran incompatibles con lo que se esperaría de una atmósfera compuesta de oxígeno molecular puro. Estudios previos habían sugerido que estas discrepancias se debían a señales del oxígeno atómico o de átomos de oxígeno individuales.
Lunas de Júpiter. Visualización de la NASA.
Como parte de un importante programa de observación en apoyo de la misión Juno de la NASA a Júpiter, investigadores utilizaron el Telescopio Espacial Hubble para medir la cantidad de oxígeno atómico en la atmósfera de Ganímedes. Sorprendentemente, descubrieron que prácticamente no había oxígeno atómico, lo que sugiere otra explicación para las primeras señales ultravioleta.
Los científicos se centraron en la variación de la temperatura superficial de Ganimedes a lo largo del día, con temperaturas máximas en el ecuador de aproximadamente -190 grados Fahrenheit (-123 grados Celsius) al mediodía y mínimas de aproximadamente -315 grados Fahrenheit (-193 grados Celsius) por la noche. En los puntos más calientes de Ganimedes, el hielo puede calentarse tanto que puede convertirse directamente en vapor. Observaron que las diferencias observadas en varias imágenes ultravioleta de Ganimedes se ajustan estrechamente a la distribución del agua en la atmósfera lunar, según su clima.
La principal razón por la que estudios previos no lograron detectar agua en la atmósfera de Ganimedes es la gran intensidad de la señal ultravioleta del oxígeno molecular. Esta mayor intensidad de la señal de oxígeno dificulta la detección de otras señales. Estos resultados sugieren que el vapor de agua sí está presente en las atmósferas de los cuerpos helados del sistema solar exterior.
Ganimedes con Júpiter al fondo. Visualización de la NASA.
El impacto de un asteroide podría haber eliminado por completo la superficie original de Ganimedes. Un nuevo estudio sugiere que un asteroide gigante impactó contra Ganimedes, la luna más grande de Júpiter, con tal fuerza que provocó un cambio drástico y permanente en su orientación hace unos 4.000 millones de años. Los científicos afirman que el impacto decisivo también afectó significativamente la evolución geológica e interna de la luna, que es más grande que Mercurio.
El modelado computacional realizado por el científico planetario Naoyuki Hirata de la Universidad de Kobe en Japón predice que el asteroide habría tenido alrededor de 300 kilómetros (186 millas) de ancho, o 20 veces el tamaño del fatídico asteroide que extinguió a los dinosaurios hace unos 66 millones de años.
La ubicación del impacto del asteroide en Ganimedes, la luna de Júpiter, coincide casi exactamente con el meridiano más alejado de Júpiter. Esto significó que Ganimedes experimentó una reorientación de su eje de rotación, lo que permitió al científico planetario Naoyuki Hirata, de la Universidad de Kobe (Japón), calcular el tipo de impacto que pudo haberlo causado.
Sólo una colisión de esta magnitud sería lo suficientemente fuerte para desestabilizar a Ganímedes y provocar que la luna, atrapada por las mareas, comenzara a girar sobre su eje, según un estudio publicado por Hirata en la revista Scientific Reports.
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«Este es un buen intento de hacer retroceder el tiempo utilizando modelos informáticos para explicar la distribución de las cicatrices en Ganímedes», dijo a The Guardian Lee Fletcher, un científico planetario de la Universidad de Leicester en el Reino Unido que no participó en el nuevo estudio.
Hirata estima que el proceso posterior se desarrolló unos 1000 años después del impacto del asteroide. Según el nuevo estudio, el objeto espacial probablemente impactó contra Ganímedes en un ángulo de 60 a 90 grados, dejando un cráter de entre 1400 y 1600 km de ancho.
Ganímedes, la luna de Júpiter, está cubierta en gran parte de su superficie por surcos que forman círculos concéntricos alrededor de un punto específico (cruz roja), lo que llevó a los investigadores en la década de 1980 a concluir que fueron el resultado de un gran impacto. Naoyuki Hirata
La evidencia de la reorientación de Ganimedes proviene de su superficie, que está salpicada de vastas estrías: anillos concéntricos de depresiones que se cree son los restos fragmentados de depresiones con forma de cuenco dejadas por impactos de asteroides. Un nuevo análisis del sistema de estrías más grande de Ganimedes, que marca la luna justo debajo de su ecuador, sugiere que el impacto de un asteroide provocó que la luna girara, de modo que su cráter se aleja de Júpiter.
En una declaración reciente, el investigador afirmó que el impacto del asteroide habría destruido por completo la superficie original de Ganímedes, con un cráter que alcanzaría hasta un 25 % del tamaño de la luna de Júpiter. El impacto podría haber afectado significativamente la geología y el interior de la luna, que, según los científicos, alberga un océano de agua salada oculto con más agua que todos los océanos de la Tierra juntos.
Esta imagen mejorada de Ganímedes, la luna de Júpiter, fue captada por la cámara JunoCam a bordo de la sonda espacial Juno de la NASA durante su paso por la luna helada el 7 de junio de 2021, durante su 34.º paso por Júpiter. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kalleheikki Kannisto
Los científicos están utilizando luz infrarroja para estudiar mejor la luna de Júpiter, Ganímedes, la luna más grande de nuestro sistema solar.
Utilizando el instrumento Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) a bordo de Juno, que detecta luz infrarroja invisible para el ojo humano, el equipo científico de Juno ha creado un nuevo mapa infrarrojo de Ganímedes que esperan les ayude a comprender mejor la corteza helada de la luna de Júpiter y el océano que se encuentra debajo, según la NASA.
Ganimedes. Visualización de la NASA
“Ganímedes es más grande que Mercurio, pero prácticamente todo lo que estamos explorando en esta misión a Júpiter es a gran escala”, declaró Scott Bolton, investigador principal de Juno en el Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio, en un comunicado de la NASA. “Los datos infrarrojos y de otro tipo que Juno recopiló durante el sobrevuelo ofrecen pistas fundamentales para comprender la evolución de las 79 lunas de Júpiter desde su formación hasta la actualidad”.
Durante la aproximación más reciente de Juno a Ganímedes, que siguió a un sobrevuelo mucho más cercano el 7 de junio de 2021, la nave espacial pasó a 31.136 millas (50.109 kilómetros) de la superficie de Ganímedes.
El sobrevuelo cercano permitió al instrumento JIRAM de Juno observar la región polar norte de Ganímedes por primera vez. El instrumento también recopiló datos sobre la composición de la materia a baja y alta altitud en la Luna, según el comunicado.
Nueva imagen infrarroja de Ganímedes obtenida por la sonda Juno de la NASA. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Los datos que Juno recopiló durante este sobrevuelo complementan los de encuentros cercanos previos, así como las observaciones de sondas anteriores, como la misión Voyager de la NASA y las naves espaciales Galileo, New Horizons y Cassini de la misma agencia. Al observar la luna en luz infrarroja, el equipo pudo comprender mejor la composición de Ganímedes y comprender mejor no solo la luna en sí, sino también planetas similares.
«Descubrimos que las altas latitudes de Ganímedes están dominadas por hielo de agua con pequeños granos, lo cual es el resultado de un intenso bombardeo de partículas cargadas», dijo Alessandro Mura, coinvestigador de Juno del Instituto Nacional de Astrofísica de Roma, en la misma declaración.
«En contraste, las latitudes bajas están protegidas por el campo magnético de Ganímedes y contienen más de la química original, principalmente componentes no relacionados con el hielo de agua, como sales y compuestos orgánicos», añadió Mura. «Es crucial caracterizar las propiedades únicas de estas regiones heladas para comprender mejor los procesos de meteorización espacial que experimenta la superficie».
En esta imagen tomada por Juno, columnas oscuras de eyección rodean el cráter Kittu en Ganímedes. ASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Procesamiento de imágenes: Thomas Thomopoulos © CC BY
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