Webb descubre fuente de carbono en la superficie de la luna Europa de Júpiter

El hallazgo tiene implicaciones muy significativas, ya que sugiere que esta luna joviana podría albergar las condiciones adecuadas para mantener la vida.

Composición de imágenes de la luna Europa tomadas por la sonda Galileo.

Utilizando datos del telescopio espacial James Webb, astrónomos han identificado dióxido de carbono en una región específica de la superficie helada de Europa, una de las lunas mayores de Júpiter. El análisis indica que este carbono probablemente se originó en el océano subsuperficial y no fue entregado por meteoritos u otras fuentes externas. Además, se depositó en un marco de tiempo geológicamente reciente.

«En la Tierra, la vida aprecia la diversidad química; cuanto más diversa, mejor. Nuestra vida se basa en el carbono. Comprender la química del océano de Europa nos ayudará a determinar si es hostil para la vida tal como la conocemos o si podría ser un buen lugar para la vida», dijo Geronimo Villanueva del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, autor principal de uno de los dos artículos publicados en Science que describen los hallazgos.

«Ahora creemos que tenemos evidencia observacional de que el carbono que vemos en la superficie de Europa proviene del océano. Eso no es algo trivial. El carbono es un elemento biológicamente esencial», agregó Samantha Trumbo de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, autora principal del segundo artículo que analiza estos datos.

Una conexión entre la superficie y el océano

Webb descubrió que, en la superficie de Europa, el dióxido de carbono es más abundante en Tara Regio, una zona geológicamente joven de terreno donde el hielo ha sido perturbado y probablemente ha habido un intercambio de material entre el océano subsuperficial y la superficie helada.

«Observaciones anteriores del telescopio espacial Hubble muestran evidencia de sal derivada del océano en Tara Regio», explicó Trumbo. «Actualmente, estamos constatando una concentración significativa de dióxido de carbono en esa área. Esto nos lleva a la conclusión de que es muy probable que el carbono tenga su fuente primaria en el océano interno».

La NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb capturó esta imagen de la superficie de Europa, la luna de Júpiter. Crédito: NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA/GSFC), S. Trumbo (Cornell Univ.), A. Pagan (STScI).

«Los científicos debaten en qué medida el océano de Europa se conecta con su superficie. Creo que esa pregunta ha sido un gran impulsor de la exploración de esta luna galileana», añadió Villanueva. «Lo que encontramos sugiere que quizás podamos aprender algunas cosas básicas sobre la composición del océano incluso antes de perforar el hielo para obtener una imagen completa».

Ambos equipos identificaron el dióxido de carbono utilizando datos de la unidad de campo integral del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) de Webb. Este modo de instrumento proporciona espectros con una resolución de 320 x 320 km sobre un campo de visión de diámetro de 3128 km en la superficie de Europa, lo que permite a los astrónomos determinar dónde se encuentran sustancias químicas específicas.

Este gráfico muestra un mapa de la superficie de Europa con NIRCam (Cámara de Infrarrojo Cercano) en el primer panel y mapas de composición derivados de datos NIRSpec/IFU (Unidad de Campo Integral del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano) en los tres paneles siguientes. Crédito: NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA/GSFC), S. Trumbo (Cornell Univ.), A. Pagan (STScI).

El dióxido de carbono no es estable en la superficie de Europa. Por lo tanto, los científicos dicen que es probable que se haya suministrado en un marco de tiempo geológicamente reciente —una conclusión respaldada por su concentración en una región de terreno joven—.

«Estas observaciones solo tomaron unos minutos del tiempo del telescopio, y aún así pudimos hacer ciencia realmente importante», comentó Heidi Hammel de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, una científica interdisciplinaria que lidera las Observaciones de Tiempo Garantizado del Ciclo 1 del Webb. «Este trabajo ofrece una primera pista de toda la increíble ciencia del sistema solar que podremos hacer».

En busca de un géiser

El equipo de Villanueva también buscó evidencia de un géiser de vapor de agua que surgiera de la superficie de Europa. Investigadores que utilizan el Hubble de la NASA/ESA informaron detecciones tentativas de géiseres en 2013, 2016 y 2017. Sin embargo, encontrar una prueba definitiva ha sido difícil.

⏳ Moreover, they found the carbon was deposited on a geologically recent timescale.

This discovery has important implications as it means Europa could potentially harbour the conditions suitable for sustaining life.

? https://t.co/6yKx05yq4z pic.twitter.com/gpbeCCEf2W

— ESA (@esa) September 21, 2023

Los nuevos datos no muestran evidencia de actividad de géiseres, lo que permitió al equipo de Villanueva establecer un límite superior estricto en la velocidad a la que potencialmente se podría estar expulsando material. El equipo enfatizó, empero, que su no detección no descarta la existencia de un géiser.

«Siempre existe la posibilidad de que estos géiseres sean variables y que solo se puedan ver en ciertos momentos. Todo lo que podemos decir con un 100 % de confianza es que no detectamos un géiser en Europa cuando hicimos estas observaciones con Webb», dijo Hammel.

Estos descubrimientos pueden contribuir significativamente a enriquecer el conocimiento necesario para las misiones espaciales de la NASA, como la Europa Clipper, así como para la misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) denominada Juice, lanzada el 14 de abril de 2023.

Juice tiene como objetivo llevar a cabo observaciones exhaustivas del gigante gaseoso Júpiter y de tres de sus lunas más grandes que presentan océanos —Ganímedes, Calisto y Europa—. Esto se logrará mediante el empleo de una variada gama de instrumentos de teledetección, geofísicos y experimentos in situ. La misión tiene como propósito caracterizar estas lunas como objetos planetarios potencialmente habitables, profundizar en la exploración del complejo entorno de Júpiter y estudiar su sistema como un ejemplo representativo de gigantes gaseosos en el universo.

«Este es un gran primer resultado de lo que Webb aportará al estudio de las lunas de Júpiter», dijo Guillaume Cruz-Mermy, anteriormente de la Universidad de París-Saclay y actual Investigador Asociado de la ESA en el Centro Europeo de Astronomía Espacial de la Agencia. «Espero ver qué más podemos aprender sobre las propiedades de su superficie a partir de estas y futuras observaciones».

«Los resultados refuerzan la importancia de la misión Juice», continuó Guillaume. «Con su instrumento MAJIS, Juice permitirá observar la misma superficie en el mismo rango de longitudes de onda pero con una resolución espacial mucho mayor y durante un período de tiempo más largo, y por lo tanto, restringirá aún más la condición de habitabilidad de Europa».

Fuente: ESA. Edición: MP.