gov-civil-vilareal.ptPronóstico para Ganímedes, la luna de Júpiter: ¿Extremadamente frío y… húmedo?
>Usando una combinación de datos antiguos y nuevos del Telescopio Espacial Hubble, Los astrónomos han encontrado vapor de agua en la atmósfera de Ganímedes, la luna del tamaño de un planeta de Júpiter. !
Esta es una noticia muy buena, literalmente: en la mayor parte de la luna hace demasiado frío para el vapor de agua, pero en algunos lugares donde hace más calor encontraron la mayor abundancia, lo que indica claramente que proviene de la luz solar que calienta la superficie. Además, extrañamente, una contribución del campo magnético ridículamente feroz de Júpiter.
Ganimedes es la luna más grande del sistema solar. , más grande que Mercurio, y si no estuviera orbitando Júpiter sería considerado un planeta por derecho propio. De hecho, es tan grande que está diferenciado, lo que significa que tiene cosas pesadas como hierro fundido y níquel en su núcleo, una capa de roca, y luego entre eso y la superficie una sustancial océano de agua líquida a varios cientos de kilómetros de profundidad!
Ganímedes, la luna más grande de Júpiter, tiene una atmósfera extremadamente tenue con vapor de agua, causada por la pálida luz solar que calienta la superficie. Crédito: ESA / Hubble, J. daSilva
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La superficie es principalmente de roca y hielo, y la corteza es muy gruesa. Es poco probable que el agua de la superficie del océano pueda llegar a la superficie.
Sin embargo, las observaciones que utilizaron el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial (o STIS) en el Hubble en 1998*mostró oxígeno atómico gaseoso brillando como una aurora sobre la superficie de Ganímedes. La luna tiene un campo magnético débil (generado por su núcleo de hierro) que interactúa con el abrumadoramente poderoso de Júpiter. Esto le da energía al oxígeno atómico, lo que hace que brille.
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Las observaciones ultravioleta lejanas en 1998 de la luna de Júpiter, Ganímedes, realizadas por el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial a bordo del Hubble, muestran que tiene una fina atmósfera de oxígeno atómico, brillando como una aurora debido al débil campo magnético de Ganímedes. Los modelos también indicaron la presencia de vapor de agua, que se descubrió en 2021. Crédito: NASA / ESA / Lorenz Roth
Pero, ¿de dónde vino el oxígeno? Los modelos de la superficie también predijeron la presencia de moléculas de agua, que serían golpeadas por partículas subatómicas aceleradas por el campo magnético de Júpiter. Eso los rompería, creando oxígeno. Pero no se detectó agua.
Entonces, los astrónomos hicieron nuevas observaciones ultravioleta de Ganímedes utilizando el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos a bordo del Hubble. . Midieron muy cuidadosamente dos longitudes de onda diferentes (piense en ellas como colores) de la luz ultravioleta, y encontraron que la proporción del brillo de las dos requiere que haya vapor de agua presente; ninguna otra explicación es plausible.
Así que este es un descubrimiento indirecto, ¡pero sigue siendo un descubrimiento! Eso sí, la atmósfera es extraordinariamente delgada, casi mil millones de moléculas por centímetro cúbico. En comparación, el aire que respira es 10 mil millones veces más denso. Pararse en Ganímedes no es muy diferente a pararse en el vacío.
Curiosamente, el vapor de agua es más abundante en la superficie en lo que se llama punto subsolar , donde el sol brilla hacia abajo (piénselo como si fuera mediodía). Esa es la parte más cálida de la superficie, por lo que está claro que el vapor proviene de la luz solar que calienta la superficie lo suficiente como para que las moléculas de agua puedan pasar directamente de hielo a gas, un proceso llamado sublimación . Eso hace que esta sea la primera y única detección hasta ahora de vapor de agua sublimado por la luz solar del hielo de cualquier luna en el sistema solar exterior. Muy genial.
Una descripción general del descubrimiento de vapor de agua en la atmósfera de Ganímedes. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
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Una parte de todo esto que encontré particularmente ingeniosa es que encontraron más vapor de agua en el lado posterior de Ganímedes que en el lado anterior. Como todas las lunas del sistema solar, Ganímedes gira una vez por cada vez que orbita a Júpiter, manteniendo la misma cara hacia él (como lo hace nuestra Luna con la Tierra). Eso no es coincidencia . Pero también significa que un hemisferio de la luna siempre mira en la dirección en la que se mueve (como el parabrisas delantero de un automóvil), llamado hemisferio principal , y el otro siempre mira hacia otro lado, por lo que es el hemisferio final .
Pero. Ganimedes tarda una semana en orbitar a Júpiter una vez, mientras que Júpiter gira una vez cada 10 horas . Eso significa que el campo magnético de Júpiter gira mucho más rápido que las órbitas de Ganímedes, por lo que a su vez significa que el campo magnético barre el hemisferio posterior de la luna. Nuevamente, muchas partículas subatómicas quedan atrapadas en el campo, por lo que chocan contra la superficie en el trasero de Ganímedes. Eso cambia la química del hielo allí, oscureciéndolo ligeramente, por lo que en realidad es un poco más cálido a la luz del sol, alrededor de -131 ° C (-204 ° F) frente a -125 ° C (-193 ° F). No es mucho, pero ayuda a crear más vapor de agua en el lado posterior que en el anterior.
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El vapor de agua solo existe en el punto subsolar, que cambia a lo largo de la órbita de Ganímedes; al mirar más lejos desde ese punto, la cantidad cae vertiginosamente. Pero cuando el punto subsolar está en el hemisferio posterior, hay mucho más vapor de agua, por un factor de seis veces , porque hace un poco más de calor. Eso es increíble.
La espectacular superficie de la enorme luna de Júpiter, Ganímedes, vista por la nave espacial Juno el 7 de junio de 2021. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS
Sabemos de la existencia de lunas alrededor de Júpiter desde al menos la época de Galileo hace más de 400 años. Pero todavía estamos aprendiendo sobre ellos, a través de modelos informáticos de la química y la física templados por observaciones tomadas en la Tierra y por nave espacial en órbita . En junio de 2022 la Agencia Espacial Europea planea lanzar el Explorador de lunas heladas de Júpiter , o JUICE (me encanta), que, después de su llegada en 2030, orbitará tres de las lunas de Júpiter, incluido Ganímedes. ¿Qué encontraremos entonces? Especialmente en Europa, donde el océano subterráneo puede muy bien filtrarse a la superficie.
Manténganse al tanto. Eso será algo maravilloso.
* Divulgación completa: Desde 1995-2000 estuve en el equipo que construyó y calibró STIS. ¡Ésa es una de las razones por las que me encanta escribir sobre cualquier observación que lo use!
