Las señales de radio de longitudes de onda larga que genera el planeta Júpiter podrían utilizarse para ayudar a los investigadores a exploran sus lunas gigantes y evaluar la posibilidad de que sean el hogar de vida extraterrestre.
Júpiter, el planeta más grande del Sistema Solar, posee 67 lunas conocidas, entre ellas tres lunas heladas gigantes que podrían poseer océanos líquidos debajo de sus. Los astrobiólogos quieren investigar a Europa, Ganímedes y Calisto en busca de vida extraterrestre, dado que existe la vida virtualmente dondequiera que haya agua líquida en la Tierra.
De las tres grandes lunas heladas de Júpiter, Europa, que es aproximadamente del tamaño de nuestro satélite natural, es la más favorecida por tener el mayor potencial para sostener la vida. Lecturas magnéticas capturadas por la nave espacial Galileo de la NASA proporcionaron indicios convincentes de que tiene un océano, y las exploraciones de radio de la misma sonda sugieren una capa rica en agua bajo la superficie entre 80 a 170 kilómetros de espesor. Hallazgos recientes sugieren incluso que su océano podría estar cargado con suficiente oxígeno como para soportar millones de toneladas de biomasa marina.
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| Júpiter. Crédito: NASA. JPL. USGS. |
A los científicos, por supuesto, les interesaría por sobre todo analizar el océano de Europa directamente, tal vez con misiones que atraviesen la cáscara helada de la luna con el uso de calor para derretir el hielo, y girando cuchillas para eliminar piedras. Y finalmente dejar caer submarinos para explorar el océano. Sin embargo, sigue siendo incierto qué tan gruesa es esta capa, lo que complica los planes de perforarla. Según modelos basados en la cantidad de calor que recibe la luna desde el Sol y de la propia Europa, las cifras predicen que la capa podría ser de aproximadamente 30 kilómetros de espesor. Aunque por el contrario, los análisis de los datos aportados por la nave espacial Galileo sugieren que la cáscara es de 15 kilómetros en las partes de más espesor y tal vez de sólo 4 kilómetros en las más finas.
Las ondas de radio son las más utilizadas actualmente para detectar la presencia de cualquier océano oculto dentro de las lunas heladas de Júpiter. El radar funciona emitiendo señales de radio y detectando las que se reflejan. Posteriormente se realiza el análisis de estas señales para deducir detalles topográficos sobre lo que se refleja.
Para detectar estos océanos con el radar de penetración de hielo, se necesitan señales de baja frecuencia de menos de 30 megahercios para superar la absorción de la onda de radio por el hielo, así como la dispersión impredecible de las ondas de radio por las superficies arrugadas de estas lunas. Las ondas de radio de baja frecuencia que los a investigadores les gustaría utilizar son las que poseen longitudes de onda de decenas de metros.
Pero un problema con el intento de generar ondas de radar decamétricas para la penetración de la capa de hielo en las lunas de Júpiter tiene que ver con las poderosas explosiones de radio decamétricas procedentes del mismo Júpiter. En conjunto, estas señales son más de 3 mil veces más poderosas que cualquier fuente de igual longitud de onda proveniente del Sistema Solar o desde el resto de la galaxia.
Las ondas decamétricas de Júpiter se originan en nubes de partículas eléctricamente cargadas atrapadas en el campo magnético del planeta. Para superar las intensas señales de radio de Júpiter, una misión de sondeo de sus lunas necesitaría un transmisor poderoso, un dispositivo masivo que podría ser difícil de adaptarse a bordo de los confines limitados de una nave espacial.
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| Las cuatro grandes lunas de Júpiter: Io, Europa, Ganímedes, Calixto |
Andrew Romero-Wolf, un físico del et Propulsion Laboratory de la NASA, dijo que sería factible utilizar la fuente de emisión decamétrica de Júpiter como un transmisor, que está produciendo aproximadamente el equivalente de un megavatio. Y agregó que es ciertamente posible generar una señal de esta intensidad en la Tierra, pero hacerlo en las cercanías de Júpiter es un reto completamente diferente.
Entonces, en lugar de llevar un transmisor a bordo de una nave espacial para competir en potencia con las señales de radio de Júpiter, los investigadores sugieren ahora utilizar las ondas de radio decamétricas del planeta gigante para escanear sus lunas.
"Podemos construir nuestros propios transmisores para buscar océanos subsuperficiales con radar de penetración de hielo, pero cuando Júpiter está activo, la emisión de radio del planeta cegaría a los radares de penetración de hielo", dijo Romero-Wolf. "La técnica que estamos desarrollando no sólo podría proporcionar una solución a ese problema, sino que podría convertirlo en una fortaleza".
Toda la misión sería entonces provista por el planeta, y se necesitarían receptores de muy baja potencia para detectar las señales de radio reflejadas por las lunas y cualquier océano que esté en el campo de acción de las sondas.
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Europa. Image Credit: NASA/JPL/Ted Stryk.
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"La gran fuerza de esta técnica es que no necesita de un transmisor, sólo de un receptor", dijo Romero-Wolf. "Potencialmente ya existe un sistema de exploración de los océanos bajo la superficie de las lunas heladas. Todo lo que tenemos que hacer es ir allí y escuchar".
La estrategia que Romero-Wolf y sus colegas desarrollaron consiste en colocar una nave espacial entre Júpiter y una de sus lunas heladas. La sonda entonces controlaría las emisiones decamétricas de Júpiter, así como los ecos de las señales reflejadas por la luna helada.
"La tecnología para hacer esto es fácilmente disponible y no requiere de grandes acontecimientos", dijo Romero-Wolf.
Mediante la comparación de las señales procedentes de Júpiter, con los ecos de su luna, los investigadores pueden determinar el espesor de la corteza helada de la luna y la profundidad de su océano.
"Creo que este es uno de esos casos en los que una confluencia de efectos naturales nos proporciona una sonda para la ciencia", dijo Romero-Wolf. "Júpiter no sólo alberga las lunas heladas que podrían contener océanos subsuperficiales, también es un emisor de radio extremadamente brillante en longitudes de onda decamétricas. En estas longitudes de onda, la capa de hielo pasa a ser bastante transparente, proporcionando una ventana para ver océanos subsuperficiales ".
Esta estrategia, en donde se analiza tanto las emisiones de radio distantes como sus ecos, es conocida como reflectometría interferométrica. Se aplicó por primera vez por el observatorio de radio Dover Heights, cerca de Sydney, Australia, en la década de 1940 y fue concebida debido a los limitados recursos que los astrónomos tenían disponibles cuando el observatorio comenzó a operar. La situación actual no es muy diferente a aquella y es la que enfrentan los diseñadores de las sondas del espacio profundo.
"Europa tiene una ionosfera, una capa de electrones libres que pueden distorsionar las señales de radio", dijo Romero-Wolf. "Sin embargo, esto es bastante despreciable, y no se espera que tenga un gran impacto en nuestra capacidad para sondear su capa de hielo".
Los científicos planean ahora realizar estimaciones más detalladas de lo bien que funcionaría su estrategia de radio para detectar océanos ocultos en las lunas heladas de Júpiter. Por ejemplo, ellos estiman que se podrían hacer observaciones preliminares desde la Tierra de las emisiones de radio decamétricas de Júpiter, y analizar sus reflejos en las superficies de las lunas heladas.
"Nuestras estimaciones iniciales indican que esto puede ser posible dado que las mediciones estarían cerca de la sensibilidad de los observatorios de radio actuales basados en tierra", dijo Romero-Wolf. "Si podemos conseguir que esto funcione, podría proporcionar información valiosa sobre las propiedades de la superficie de las lunas".
Romero-Wolf concluyó que esta técnica tiene sus limitaciones. "La observación de un océano bajo la superficie helada de Europa es sólo el primer paso hacia la identificación de la posibilidad de la vida", dijo. "Lo que estamos proponiendo no será capaz de decirnos si hay organismos que viven en Europa, pero podría proporcionar pruebas sólidas para esa posibilidad".
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