Hace cuarenta años, una nave espacial Voyager tomó las primeras imágenes de primer plano de Europa, una de las 79 lunas de Júpiter. Estos revelaron grietas marrones que cortaban la superficie helada de la luna, que le dan a Europa el aspecto de un globo ocular venoso. Las misiones al sistema solar exterior en las décadas posteriores han acumulado suficiente información adicional sobre Europa como para convertirla en un objetivo de investigación de alta prioridad en la búsqueda de vida de la NASA.

Lo que hace que esta luna sea tan atractiva es la posibilidad de que posea todos los ingredientes necesarios para la vida. Los científicos tienen evidencia de que uno de estos ingredientes, Agua líquida, está presente bajo la superficie helada y, a veces, puede estallar en el espacio en enormes géiseres. Pero nadie ha podido confirmar la presencia de agua en estas columnas midiendo directamente la propia molécula de agua. Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, ha detectado el vapor de agua por primera vez sobre la superficie de Europa. El equipo midió el vapor mirando a Europa a través del Observatorio W. M. Keck en Hawai, uno de los telescopios más grandes del mundo.

Confirmar que hay vapor de agua sobre Europa ayuda a los científicos a comprender mejor el funcionamiento interno de la luna. Por ejemplo, ayuda a respaldar una idea, del cual los científicos están seguros, que hay un océano de agua líquida, posiblemente dos veces más grande que la de la Tierra, chapoteando bajo la capa de hielo de millas de espesor de esta luna. Otra fuente de agua para las plumas algunos científicos sospechan, podrían ser depósitos poco profundos de hielo de agua derretido no muy por debajo de la superficie de Europa. También es posible que el fuerte campo de radiación de Júpiter esté quitando partículas de agua de la capa de hielo de Europa, aunque la investigación reciente argumentó en contra de este mecanismo como la fuente del agua observada.

"Elementos químicos esenciales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, y azufre) y fuentes de energía, dos de los tres requisitos para la vida, se encuentran en todo el sistema solar. Pero el tercero, agua líquida, es algo difícil de encontrar más allá de la Tierra, "dijo Lucas Paganini, un científico planetario de la NASA que dirigió la investigación de detección de agua. "Si bien los científicos aún no han detectado el agua líquida directamente, hemos encontrado la siguiente mejor opción:agua en forma de vapor ".

En un estudio publicado hoy en la revista Astronomía de la naturaleza , Paganini y su equipo informaron que detectaron suficiente agua liberada de Europa (5, 202 libras, o 2, 360 kilogramos, por segundo) para llenar una piscina olímpica en minutos. Todavía, los científicos también encontraron que el agua aparece con poca frecuencia, al menos en cantidades lo suficientemente grandes para detectar desde la Tierra, dijo Paganini:"Para mí, Lo interesante de este trabajo no es solo la primera detección directa de agua sobre Europa, pero también la falta de ella dentro de los límites de nuestro método de detección ".

En efecto, El equipo de Paganini detectó la señal débil pero distinta de vapor de agua solo una vez durante 17 noches de observaciones entre 2016 y 2017. Mirando la luna desde el Observatorio Keck, los científicos vieron moléculas de agua en el hemisferio principal de Europa, o el lado de la luna que siempre mira en la dirección de la órbita de la luna alrededor de Júpiter. (Europa, como la luna de la tierra, está gravitacionalmente bloqueado en su planeta anfitrión, por lo que el hemisferio delantero siempre mira hacia la dirección de la órbita, mientras que el hemisferio posterior siempre mira en la dirección opuesta).

Utilizaron el espectrógrafo de infrarrojo cercano del Observatorio Keck (NIRSPEC), que mide la composición química de las atmósferas planetarias a través de la luz infrarroja que emiten o absorben. Las moléculas como el agua emiten frecuencias específicas de luz infrarroja al interactuar con la radiación solar.

Evidencia creciente para el agua

Antes de la reciente detección de vapor de agua, Ha habido muchos hallazgos tentadores sobre Europa. El primero vino de la nave espacial Galileo de la NASA, que midió las perturbaciones en el campo magnético de Júpiter cerca de Europa mientras orbitaba el planeta gigante gaseoso entre 1995 y 2003. Las mediciones sugirieron a los científicos que el fluido eléctricamente conductor, probablemente un océano salado debajo de la capa de hielo de Europa, estaba causando las perturbaciones magnéticas. Cuando los investigadores analizaron las perturbaciones magnéticas más de cerca en 2018, encontraron evidencia de posibles plumas.

Mientras tanto, Los científicos anunciaron en 2013 que habían utilizado el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para detectar los elementos químicos hidrógeno (H) y oxígeno (O) —componentes del agua (H2O) —en configuraciones en forma de pluma en la atmósfera de Europa. Y unos años después, otros científicos utilizaron el Hubble para recopilar más evidencia de posibles erupciones de columnas cuando tomaron fotos de proyecciones en forma de dedos que aparecieron en silueta cuando la luna pasaba frente a Júpiter.

"Esta primera identificación directa de vapor de agua en Europa es una confirmación crítica de nuestras detecciones originales de especies atómicas, y destaca la aparente escasez de grandes penachos en este mundo helado ", dijo Lorenz Roth, un astrónomo y físico del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo que dirigió el estudio de Hubble en 2013 y fue coautor de esta investigación reciente.

La investigación de Roth, junto con otros hallazgos previos de Europa, sólo han medido componentes de agua por encima de la superficie. El problema es que detectar vapor de agua en otros mundos es un desafío. Las naves espaciales existentes tienen capacidades limitadas para detectarlo, y los científicos que utilizan telescopios terrestres para buscar agua en el espacio profundo deben tener en cuenta el efecto distorsionador del agua en la atmósfera terrestre. Para minimizar este efecto, El equipo de Paganini utilizó complejos modelos matemáticos y por computadora para simular las condiciones de la atmósfera de la Tierra para poder diferenciar el agua atmosférica de la Tierra de la de Europa en los datos devueltos por el NIRSPEC.

"Realizamos minuciosos controles de seguridad para eliminar posibles contaminantes en observaciones terrestres, "dijo Avi Mandell, un científico planetario Goddard en el equipo de Paganini. "Pero, finalmente, tendremos que acercarnos a Europa para ver qué está pasando realmente ".

Los científicos pronto podrán acercarse lo suficiente a Europa para resolver sus persistentes preguntas sobre el funcionamiento interno y externo de este mundo posiblemente habitable. La próxima misión Europa Clipper, se espera que se lance a mediados de la década de 2020, completará medio siglo de descubrimiento científico que comenzó con una foto modesta de un misterioso, globo ocular venoso.

Cuando llegue a Europa, el orbitador Clipper llevará a cabo un estudio detallado de la superficie de Europa, interior profundo, atmósfera fina, océano subsuperficial, y potencialmente incluso respiraderos activos más pequeños. Clipper intentará tomar imágenes de cualquier columna y muestrear las moléculas que encuentre en la atmósfera con sus espectrómetros de masas. También buscará un sitio fructífero del que un futuro módulo de aterrizaje de Europa pueda recolectar una muestra. Estos esfuerzos deberían desvelar aún más los secretos de Europa y su potencial de vida.