Europa es el objeto sólido más liso de nuestro Sistema Solar, gracias a su gruesa capa de hielo. Sin embargo, debajo de su suave exterior, la cuarta luna más grande de Júpiter parece albergar secretos, a saber, un océano profundo y salado con un intrigante potencial para la vida extraterrestre.
Ese océano convierte a Europa en un objetivo principal para el estudio científico, incluidas dos misiones orbitales separadas que se lanzarán hacia Júpiter durante los próximos dos años.
Y aunque tomará varios años para que llegue cualquiera de las sondas, los científicos ya están arrojando luz sobre Europa de otras maneras, obteniendo información de las observaciones del telescopio, sobrevuelos de sondas anteriores, experimentos de laboratorio y simulaciones por computadora.
En un nuevo estudioinvestigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) del Instituto de Tecnología de California en los EE. UU. y la Universidad de Hokkaido en Japón utilizaron supercomputadoras de la NASA para examinar una peculiaridad menos conocida de Europa: ¿Por qué la capa de hielo gira más rápido que el interior?
Según su investigación, la rotación desincronizada de la superficie podría deberse a las corrientes oceánicas que empujan desde abajo. Esa es una gran revelación, explica el autor principal e investigador del JPL, Hamish Hay, ahora en la Universidad de Oxford; es una revelación que podría ofrecer nuevas pistas sobre lo que está pasando allí.
“Antes de esto, se sabía a través de experimentos de laboratorio y modelos que el calentamiento y enfriamiento del océano de Europa pueden impulsar las corrientes”, dice Hay. dice. “Ahora nuestros resultados destacan un acoplamiento entre el océano y la rotación de la capa helada que nunca antes se había considerado”.
La capa de hielo flota en el océano de Europa, por lo que puede girar independientemente del resto de la luna
Europa está sujeta a la flexión de las mareas de Júpiter, que distorsiona la luna a través de su poderosa atracción gravitacional. Este colosal tira y afloja provoca grietas en la capa de hielo de Europa y probablemente genera una parte del calor del manto y del núcleo.
Junto con la energía térmica liberada por la desintegración radiactiva, se cree que este calor del interior de Europa se eleva a través del océano hacia la superficie congelada como una olla de agua calentándose en una estufa.
Combinado con la rotación de Europa y otros factores, ese gradiente de temperatura vertical debería alimentar algunas corrientes oceánicas bastante poderosas.
Y según las estimaciones del estudio, esas corrientes podrían ser lo suficientemente poderosas como para mover la capa de hielo global por encima. Nadie sabe exactamente qué tan grueso es el caparazón, pero las estimaciones oscilan entre 15 a 25 kilómetros (15 millas) de espesor.
Si bien los científicos sabían que la capa de hielo de Europa probablemente gira por sí sola, se habían centrado en la influencia gravitacional de Júpiter como fuerza impulsora.
“Para mí, fue completamente inesperado que lo que sucede en la circulación del océano pudiera ser suficiente para afectar la capa de hielo. Fue una gran sorpresa”. dice el coautor del estudio y científico del Proyecto Europa Clipper, Robert Pappalardo, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
“Y la idea de que las grietas y las crestas que vemos en la superficie de Europa podrían estar vinculadas a la circulación del océano debajo, los geólogos no suelen pensar: ‘Tal vez es el océano el que hace eso'”, dijo. agrega.
Los investigadores utilizaron supercomputadoras de la NASA para construir simulaciones complejas del océano de Europa, tomando prestadas técnicas que se han utilizado para modelar océanos en la Tierra.
Estos modelos les permiten profundizar en los detalles de la circulación del agua en Europa, incluida la forma en que esos patrones están influenciados por el calentamiento y el enfriamiento del océano.
Un enfoque clave del estudio fue la resistencia, o la fuerza horizontal del océano que empuja el hielo sobre él. Al tener en cuenta el arrastre en sus simulaciones, los investigadores encontraron que algunas corrientes más rápidas podrían producir suficiente arrastre para acelerar o ralentizar la rotación de la capa de hielo de Europa.
Si bien ese efecto depende de la velocidad de las corrientes, los investigadores señalan que el calentamiento interno de Europa puede variar con el tiempo. Eso podría conducir a la variación correspondiente en la velocidad de las corrientes oceánicas, lo que a su vez provocaría una rotación más rápida o más lenta de la capa de hielo.
Más allá de ayudarnos a comprender Europa, esta investigación también puede aplicarse a otros mundos oceánicos, señalan los investigadores, donde las características de la superficie podrían ofrecer pistas sobre las aguas ocultas debajo.
“Y ahora que sabemos sobre el acoplamiento potencial de los océanos interiores con las superficies de estos cuerpos, podemos aprender más sobre sus historias geológicas, así como la de Europa”, dijo Hay. dice.
los de la ESA Explorador de lunas heladas de Júpiter (JUICE) está programado para lanzarse en abril de 2023, comenzando su viaje para estudiar las tres grandes lunas oceánicas de Júpiter: Ganímedes, Calisto y Europa.
A fines de 2024, la NASA planea lanzar su Clipper Europa orbitador, que realizará casi 50 sobrevuelos cercanos para investigar la habitabilidad potencial de la luna. Según los autores del nuevo estudio, incluso podría medir con precisión la rapidez con la que gira la capa de hielo de Europa.
El estudio fue publicado en Planetas JGR.