Una de las lunas heladas de Júpiter podría brillar en la oscuridad

Júpiter podría tener su propia lámpara de noche: una luna helada que brilla en la oscuridad.

Al igual que la compañera lunar de la Tierra, el lado iluminado por el Sol de la luna joviana Europa resplandece. En cambio, la cara oculta de nuestra vecina lunar rocosa está envuelta en oscuridad y en parte por eso vemos que la Luna crece y mengua e incluso se vuelve invisible. Ahora, los experimentos de laboratorio sugieren que el hielo de la cara oculta de Europa podría emitir una luz blanca verdosa o azulada debido al bombardeo constante de radiación del intenso campo magnético de Júpiter.

«Sería como de cuento de hadas estar sobre la superficie de Europa y verlo», afirma Murthy Gudipati, astrofísico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y autor principal del nuevo estudio, publicado en la revista Nature Astronomy.

El equipo analizó hielo mezclado con varias sales diferentes que se creen que existen en la superficie de Europa y descubrió que la composición exacta influye en la intensidad de los colores que componen este resplandor. Esto quiere decir que, si la superficie de Europa brilla realmente, las futuras misiones podrían estudiar la luz de la cara oscura del satélite para descifrar su compleja composición química. A su vez, eso podría aportar pistas sobre la composición del océano profundo —y potencialmente habitable— que se cree que existe bajo la corteza gélida de Europa.

En los próximos años, dos misiones comenzarán el largo viaje para ver Europa más de cerca: la Europa Clipper de la NASA y el  Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) de la Agencia Espacial Europea. Este nuevo estudio añade «otra herramienta más» para ayudar a los futuros científicos a desentrañar la compleja composición química de la superficie de Europa, afirma Curt Niebur, científico del programa de la Europa Clipper de la NASA, que no formó parte del equipo del estudio.

«Pero además, si la superficie brilla, es muy interesante», afirma.

Una sorpresa salina

Desde la década de 1950 se ha sabido que el hielo de agua resplandece cuando se expone a la radiación, señala Anna Pollmann, física de astropartículas de la Universidad de Wuppertal. Cuando los electrones colisionan con las moléculas del hielo, imparten una pequeña cantidad de energía. Estas moléculas «excitadas» no pueden permanecer de esa forma durante mucho tiempo, por lo que liberan rápidamente la energía en forma de luz.

Pollmann, que revisó el nuevo estudio, utiliza estos tenues parpadeos de luz en el hielo antártico para buscar partículas cósmicas exóticas que se cree que llueven sobre nuestro planeta. Sin embargo, la atmósfera densa y la burbuja magnética de la Tierra protegen nuestro planeta de gran parte de esa radiación, de ahí que estas marcas de luminiscencia sean escasas.

En cambio, Europa casi no tiene atmósfera y está en medio de la vorágine de radiación que emite el enorme y feroz campo magnético de Júpiter. Niebur dice que hay tanta radiación sobre la superficie de la luna que, si un humano estuviera desprotegido en Europa, moriría en 10 o 20 minutos.

Inicialmente, Gudipati y sus colegas habían planeado estudiar cómo esta radiación podría afectar a las propiedades de la corteza helada de Europa, que es fundamental para saber si alguna vez enviaremos sondas que aterricen en la luna alienígena. Construyeron un instrumento que les permitía bombardear fragmentos de hielo con una corriente de electrones y observar lo que ocurría desde una distancia segura. Gudipati lo llamó ICE-HEART, las siglas en inglés de Ice Chamber for Europa High-Energy Electron and Radiation-Environment Testing.

Cuando dispararon el rayo de electrones sobre un bloque congelado de agua pura, el resplandor gélido les llamó la atención. A continuación, utilizaron hielo de cloruro sódico y la luz era muy tenue. Pensando que algo había ido mal, Gudipati y sus colegas volvieron a intentarlo, pero tampoco había resplandor.

«Fue un momento de iluminación para nosotros», afirma Gudipati.

Su equipo y él probaron diversas sales que podrían estar presentes en la superficie de Europa, según sugieren varios estudios. Algunas sales, como los carbonatos, parecen sofocar el brillo. Pero otras, como las sales magnésicas, lo potencian. Las intensidades de los colores que componen el brillo también cambiaban. Por ejemplo, el cloruro sódico contenía la luz verde, mientras que los sulfatos añadían un poco más de rojo a la mezcla.

Los resultados sugieren que la presencia de sales diferentes influirá en cualquier posible resplandor procedente de la superficie de la luna helada, una característica que quizá «podría ayudarnos a observar Europa con otros ojos», afirma.

Extraer nueva información

Los cálculos de Gudipati y su equipo sugieren que es probable que la radiación de la luna genere suficiente resplandor para que lo observe la cámara del Europa Clipper. Eso no quiere decir que sea infalible, advierte Niebur, «ya que la cámara aún está construyéndose».

Con todo, sí aporta pistas tentadoras sobre lo que podríamos aprender si Europa produce su propio brillo. Dicho método también podría resultar útil para estudiar otras lunas heladas jovianas, como Ganimedes, indica Ines Belgacem, científica planetaria de la Agencia Espacial Europea que se especializa en el estudio de las superficies de los mundos helados y que no formó parte del equipo del estudio.

Averiguar qué compuestos contiene la corteza helada podría aportar pistas sobre la composición química del probable océano subyacente. Las extensiones lisas de hielo sobre la superficie de Europa y las pistas tentadoras de géiseres de agua sugieren que cualquier masa líquida subyacente está filtrándose hacia arriba en una escala temporal geológica. Asimismo, partes de la corteza podrían estar hundiéndose lentamente en el mar subsuperficial. Por consiguiente, desentrañar la composición de la superficie sería una de las claves para averiguar si podría existir vida en las profundidades y cómo podría hacerlo.

«Nos queda mucho por aprender de la luna», afirma Belgacem.

Desde la misión Galileo en los años noventa ninguna sonda ha estudiado Europa en detalle, lo que dificulta descubrir información sobre este mundo helado. Pero pronto podríamos tener respuestas de las misiones Clipper y JUICE, y el nuevo estudio solo contribuye a ese potencial.

«Cuanto más sepamos antes de ir allí, mejor será para la ciencia que podamos obtener», concluye Belgacem.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.