Los instrumentos científicos que nos desvelarán los secretos de Europa
Europa Clipper será la próxima gran misión de la NASA para explorar el sistema solar exterior durante la próxima década. Su misión será estudiar en detalle Europa, la fascinante luna de Júpiter en cuyo interior se esconde con toda probabilidad un océano subterráneo, una característica que hace de este astro uno de los cuerpos del sistema solar más prometedores desde el punto de vista astrobiológico. Europa Clipper debe despegar en 2022 o 2023, pero cuando uno construye una nave espacial que va a viajar a centenares de millones de kilómetros del Sol el tiempo vuela, así que la NASA ha anunciado hoy los nueve instrumentos científicos que llevará esta nave con el fin de revolucionar nuestro conocimiento de esta luna y, de paso, las condiciones de habitabilidad de nuestro vecindario planetario.
Pero antes de ver qué instrumentos serán los que nos pondrán a nuestros pies las maravillas de Europa, repasemos por qué este satélite es tan interesante. Europa tiene el tamaño de nuestra Luna aproximadamente, pero lejos de ser un mundo muerto su interior libera ingentes cantidades de energía por culpa de las fuerzas de marea que genera su cercanía a Júpiter. El calentamiento de marea no es tan intenso como en Ío, el satélite hermano que es al mismo tiempo el cuerpo más volcánico del sistema solar, pero los efectos del mismo se pueden ver claramente en su superficie. Y es que la corteza helada de Europa es extremadamente joven -o sea, tiene muy pocos cráteres- y está marcada por un gran número de estructuras geológicas. La existencia de estas estructuras es una prueba de que bajo la corteza de hielo existe un océano de agua líquida que afecta a la composición y a la morfología de la superficie del satélite.
La sonda Galileo descubrió en los años 90 un campo magnético inducido proveniente de Europa, lo que se considera la mejor evidencia independiente de la presencia de un océano global de agua salada. Las regiones de principal interés de la superficie europana son las lineas (lineae), las manchas oscuras (maculae) o los terrenos caóticos (chaos). Todas ellas originadas debido a la interacción de la corteza de hielo con el océano subterráneo. Además, es altamente probable que el fondo de este hipotético océano esté repleto de fuentes hidrotermales, ya que el interior de Europa es rocoso. No en vano, los científicos suelen decir que Europa es una especie de Ío rodeado de una corteza de hielo. Estas fuentes, quizá no muy diferentes de las que podemos encontrar en el fondo de los océanos terrestres, crean corrientes de convección en las aguas que transmiten el calor hasta la parte inferior de la corteza.
El calor interno provoca movimientos del hielo de la corteza en forma de flujos de convección helados o, incluso, desplazamientos similares a las placas tectónicas terrestres. Algunas lineae parecen ser contrapartidas heladas de las dorsales oceánicas terrestres -es decir, zonas donde está expandiéndose la corteza de hielo-, mientras que otras podrían ser zonas de subducción. Del mismo modo, los terrenos caóticos parece que están situadas sobre lagos de agua líquida que se hallan dentro de la corteza helada. O puede que incluso sean lugares donde la corteza es tan fina que se halla en contacto directo con el océano.
En cualquier caso, todo indica a que se produce un traslado de material desde el fondo del océano al exterior, de ahí que resulte tan interesante analizar la composición de la superficie de Europa. Precisamente, las zonas activas están cubiertas por sustancias de color marrón cuya composición es todo un misterio, pero que parecen ser una mezcla de sales y sustancias orgánicas provenientes del océano.
Por lo tanto, los instrumentos de Europa Clipper deben ser capaces de extraer la máxima información de la luna a partir de los 45 sobrevuelos de Europa que la sonda llevará a cabo durante su misión primaria de dos años y medio. Y todo ello sin situarse en órbita alrededor de Europa o aterrizar en su superficie (la ESA puede que mande una sonda de superficie, pero contará con instrumentos propios). Pero no nos demoremos más y conozcamos los detalles de estos instrumentos:
Europa Imaging System (EIS): será el instrumento estrella de la misión de cara al gran público, ya que nos mostrará la superficie de Europa como nunca la hemos visto. Diseñado por el Applied Physics Laboratory (APL) de la Johns Hopkins University, EIS contará con dos cámaras, una de gran angular y otra que funcionará como teleobjetivo. Estas cámaras nos proporcionarán un mapa del 90% de la superficie de Europa con una resolución inferior a los 50 metros. Puede que no parezca mucho, pero recordemos que la sonda Galileo solo logró cartografiar el 10% de este satélite con una resolución inferior a los 200 metros, así que la diferencia es abismal. Además, EIS fotografiará determinadas zonas con una resolución cien veces superior (!) usando la cámara teleobjetivo. Huelga decir que los objetivos prioritarios serán las líneas, máculas y los terrenos caóticos.
Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface (REASON): después de la cámara, todo indica que será el instrumento más popular. Se trata de un radar de frecuencia dual diseñado por la Universidad de Texas en Austin que permitirá aclarar de una vez por todas el enigma del espesor de la corteza helada de Europa. Gracias a él averiguaremos si Europa posee una corteza de hielo de veinte o treinta kilómetros de profundidad, como proponen la mayoría de modelos, o si en realidad es más gruesa o fina. Y no solo eso. REASON será capaz de detectar y estudiar los lagos de agua que se suponen existen dentro de la corteza helada cerca de la superficie (similares a los lagos helados de la Antártida).
Europa Thermal Emission Imaging System (E-THEMIS): esta cámara infrarroja diseñada por la Arizona State University identificará las posibles zonas activas de la superficie europana. En concreto, su objetivo prioritario son las posibles zonas calientes (hot spots) asociadas a chorros o a otros fenómenos criovolcánicos. Eso sí, ‘caliente’ en Europa significa temperaturas del orden de -60º a -10º C, ya que la temperatura superficial media es del orden de -160º C. No obstante, E-THEMIS podrá detectar zonas con una temperatura de apenas uno o dos grados superior a la normal. De esta forma sabremos hasta qué punto las lineae o terrenos caóticos son zonas activas.
Interior Characterization of Europa using Magnetometry (ICEMAG) y Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS): son dos instrumentos aparentemente modestos, pero claves para la misión. El magnetómetro ICEMAG, diseñado por el JPL, trabajará junto a PIMS, un conjunto de cavidades de Faraday diseñadas por el APL. Ambos podrán determinar la salinidad del océano y su profundidad. ¡Y todo ello sin aterrizar en Europa! Gracias a sus datos seremos capaces de refinar los modelos del océano interior con una gran precisión.
MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa (MASPEX) y SUrface Dust Mass Analyzer (SUDA): MASPEX es un espectrómetro de masas diseñado por la Universidad de Colorado en Boulder que trabajará conjuntamente con SUDA, a cargo del SwRI (Southwest Research Institute). Ambos analizarán el polvo (SUDA) y los gases (MASPEX) que rodean Europa. Puesto que estas partículas provienen de la superficie y, por lo tanto, puede que del mismísimo fondo del océano en algunos casos, MASPEX y SUDA podrán analizar la composición de la superficie y el océano de Europa desde la lejanía. Si finalmente se confirma que Europa posee chorros de gases y partículas como Encélado, SUDA y MASPEX nos dirán cuál es su composición. De hecho, los dos instrumentos se basan en la experiencia de la sonda Cassini a la hora de analizar los famosos chorros de Encélado, aunque MASPEX es muchos órdenes de magnitud superior a cualquier instrumento jamás lanzado al espacio.
Mapping Imaging Spectrometer for Europa (MISE): se trata de un espectrómetro infrarrojo a cargo del JPL cuyo objetivo es analizar la composición de la superficie de Europa, poniendo especial énfasis en las misteriosas sustancias de color marrón que cubren las zonas activas. De este modo, MISE podrá averiguar qué sales y compuestos orgánicos son los más abundantes en el océano europano, unos datos claves para analizar la habitabilidad del mismo.
Ultraviolet Spectrograph/Europa (UVS): este espectrógrafo ultravioleta a cargo del SwRI ha sido concebido exclusivamente para estudiar los posibles chorros que podría tener Europa. Es más, usará la misma técnica que empleó el telescopio Hubble para descubrir estos chorros. Además será capaz de analizar su variabilidad, qué cantidad de materia expulsan y su composición. La sonda europea JUICE llevará un instrumento similar.
Aunque ninguno de estos instrumentos ha sido diseñado para detectar formas de vida, el conjunto de sus datos podrá delimitar claramente las condiciones de habitabilidad de Europa. Estos instrumentos han sido seleccionados a partir de 33 propuestas diferentes y durante el próximo año la NASA invertirá diez millones de dólares en su desarrollo, a los que se añadirán 110 millones durante los tres años siguientes. En ese momento la NASA decidirá si sigue adelante con su construcción o si debe rediseñar o cancelar algunos de ellos. El coste total de la misión rondará los dos mil millones de dólares, sin contar el lanzador.
Si todo va según lo planeado, Europa Clipper despegará en 2022 mediante un cohete SLS y unos dos años después llegará a Júpiter. Es decir, dentro de menos de una década podríamos saber qué secretos esconde el océano de Europa.
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