Perfil estructural de las lunas galileanas

Los satélites de Júpiter Calisto y Ganímedes podrían considerarse gemelos. Sin embargo, aunque tienen una composición y tamaño similar, visualmente son muy distintos. Los datos obtenidos por la sonda Galileo de la NASA revela también que los interiores de las lunas son también muy diferentes.

Perfil estructural de las lunas galileanas exteriores de Júpiter Ganímedes y Calixto monstrando la extensión de la fusión provocada por el bombardeo de cometas y asteroides. Crédito: Amy Barr, SWRI

Las razones de sus diferencias han permanecido esquivas durante 30 años, sin embargo ahora un nuevo estudio proporciona una explicación.Durante el Gran Bombardeo, Calixto escapó casi ilesa, mientras que Ganímedes fue duramente golpeada; por lo que esta última luna resultó fundida. "Los impactos sufridos durante este período fundieron Ganímedes tan extensa y profundamente que el calor no pudo disiparse rápidamente", explicó la Doctora Amy Barr del Southwest Research Institute. "Toda la roca de Ganímedes se hundió hacia su centro de la misma forma que las pepitas de chocolate se hunden en el fondo del envase de un helado. Calisto en cambio recibió pocos impactos a bajas velocidades y de esta forma evitó su fusión completa."

Superficie de Calixto sugiere poca actividad geológica debido a la altísima densidad de cráteres de impacto

Barr y el Dr. Robin Canupcrearon un modelo que mostraba cómo la fuerte gravedad de Júpiter canalizaba los cometas hacia Ganímedes y Calixto hace 3.800 millones de años, durante el período del Gran Bombardeo. Cada impacto en las superficies mezcladas por hielo y roca de Ganímedes y Calixto crearon una masa de agua líquida, permitiendo que la roca situada en el interior de este hielo fundido se hundiese hacia el centro de la luna.

En esta imágen de Ganímedes observamos una superficie mas joven que Calixto lo que nos hace pensar en que han sucedido procesos geológicos durante su historia. Ganímedes a diferencias de Calixto tiene campo magnético

Sin embargo,Ganímedes esta más cerca de Júpiter y por tanto fue golpeado por dos veces más impactadores que Calixto. Además los cuerpos que impactaron en Ganímedes lo hicieron a velocidades mayores. Los modelos realizados por Barr y Canup muestran que morales un la formación del núcleo que comenzó durante el Gran Bombardeo fue un proceso por es un autosustentable energéticamente en Ganímedes pero no en Calixto.
En esta imagen vemos las densidades estructurales internasen creadas en el Gran Bombardeo en el sistema solar exterior concretamente en Ganímedes y Calixto



"Al igual que en la Tierra y Venus, Ganímedes y Calixto son gemelos, por lo que comprender cómo nacieron y crecieron de la misma manera, pero ahora son tan distintos uno de otro resulta un asunto de tremendo interés para los científicos planetarios", explica Barr. "Nuestro estudio muestra que Ganímedes y Calixto registran las huellas de la evolución primitiva del sistema solar, algo tremendamente interesante y con aspectos inesperados."

La "dicotomía Ganímedes-Calixto" ha sido un problema clásico en la tramitología comparada, un campo de estudio que trata de explicar por qué los objetos del sistema solar con características básicas similares tienen apariencias are radicalmente distintas. El estudio de Barr y Canup también liga la evolución de las lunas de Júpiter a la migración orbital que sufrieron los planetas exteriores, así como con la historia del bombardeo sucedido en la Luna de la Tierra.
Ganímedes está compuesto de hielo y roca, es el satélite mayor de nuestro sistema solar. Incluso es mayor que el planeta Mercurio. Pero en comparación, Ganímedes parece una pelotita de hielo sucio al lado del planeta Júpiter, el mayor planeta de nuestro sistema solar. Júpiter es tan grande que en esta imagen sólo podemos ver una parte de su hemisferio sur. Ganímedes completa una órbita alrededor de Júpiter cada siete días. Ya que el plano orbital de Ganímedes está alineado con la tierra, es habitual verlo pasar delante y detrás del planeta, desapareciendo y reapareciendo después.
Debido a que la imagen del Hubble es tan nítida, también podemos aprender más sobre Ganímedes. Son visibles en la imagen algunos rasgos de la superficie de esta luna, el más notable es la zona blanquecina que se corresponde con el cráter de impacto Tros y su sistema de rayos, estos rayos son rayas brillantes de material arrojado desde el cráter. Tros y su sistema de rayos tienen aproximadamente la anchura del estado de Arizona. Desde luego ¡el Hubble tiene vista de águila!


El telescopio espacial Hubble de la NASA, ha obtenido esta imagen del planeta Júpiter y su satélite Ganímedes jugando al escondite. En esta bonita imagen del Hubble, se tomó justo antes de que Ganímedes se escondiera detrás del planeta gigante.

Éstas imágenes no son solamente hermosas para ver, sino que también son útiles para estudiar la alta atmósfera de Júpiter. Puesto que Ganímedes pasa detrás del planeta gigante y refleja su luz. Esta luz pasa entonces a través de la atmósfera de Júpiter, llevando consigo información sobre la atmósfera del planeta Júpiter. En concreto información sobre las propiedades de de las brumas de gran altitud sobre las nubes más altas.
La imagen también muestra la gran mancha roja de Júpiter, una estructura en forma de ojo arriba en el centro del disco del planeta. Se trata de una tormenta del tamaño de dos tierras, la gran mancha roja ha permanecido en Júpiter desde al menos más de 300 años desde que fue observada por primera vez. La imagen de alta resolución del telescopio espacial también muestra la textura de las nubes de la atmósfera joviana al igual que otras tormentas y vórtices.

Esta imagen en color fue tomada a partir de tres imágenes captadas el 9 de abril de 2007, con la cámara WFPC 2 con filtros rojo verde y azul. La imagen muestra Júpiter y Ganímedes en colores muy próximos a los reales.   La NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) tienen planes muy ambiciosos para enviar sondas a los planetas gigantes. De entre las interesantes propuestas, un equipo conjunto de ambas agencias, deberá escoger una a principios de este año.
Las candidatas son la misión TSSM y hacia el satélite Titán de Saturno, y la misión EJSM con destino a los satélites Europa y Ganímedes de Júpiter.

La misión TSSM propone enviar un orbitador al sistema de Saturno que posteriormente se situaría en órbita de Titán. Esta misión haría descender además un módulo de aterrizaje y un globo para navegar por la atmósfera de Titán.

La misión EJSM planea enviar dos orbitadores separados con el fin de estudiar Júpiter y sus satélites en Europa y Ganímedes.

Los dirigentes de las agencias se reunirán la próxima semana para decidir cuál de las dos propuestas será seleccionada para un estudio más detenido. Los jefes científicos de la NASA EdWeiler y de la ESA David Southwood esperan anunciar una ganadora en febrero.
MISION AL SISTEMA DE SATURNO Y TITAN (TSSM)

La misión TSSM sería lanzada por un cohete Atlas pesado hacía 2020, y tardaría nueve años en llegar al sistema de Saturno después de una asistencia gravitatoria en Venus. La nasa estaría encargada de diseñar y fabricar el Orbitador y la ESA aportaría el globo y el módulo de aterrizaje. La misión pretende organizar el sistema de Saturno antes de entrar en órbita de titán. TSSM planea continuar realizando estudios de Encelado y sus plumas. Se sustentaría en el conocimiento adquirido por la sonda Cassini y profundizaría en sus descubrimientos.

Representacion artística concepto TSSM

La misión costaría varios miles de millones de dólares o de Euros, no podría ser lanzada antes del 2020 y podría no despegar nunca, si las agencias decidieran que hay otras misiones espaciales en su agenda futura que consideran prioritarias.

La propuesta TSSM, como se le conoce actualmente, incluye un Orbitador con múltiples instrumentos parecido a Cassini.

La misión Cassini ha enviado datos que indican que Titán es muy similar a lo que se piensa que fue la tierra primitiva, aunque congelado. Titán tiene una atmósfera densa y es rica en moléculas carbonáceas. Encelado es otro satélite de Saturno en el que el Orbitador Cassini ha descubierto que su región polar sur tiene zonas calientes que arrojaban enormes chorros de hielo de agua hacia el espacio. Los científicos creen que podría existir un océano de agua líquida por debajo de la corteza helada de esta luna.
El Orbitador TSSM se sumergiría en la atmósfera de Titán y en los chorros de Encelado para investigar su composición química. El Orbitador también depositaría un módulo de aterrizaje en Titán que frotarse en uno de sus lagos de hidrocarburos líquidos como etano y metano. Además sería desplegado un globo en su atmósfera para tomar imágenes y analizar su atmósfera mientras es arrastrado por el viento.

MISION A EUROPA Y EL SISTEMA DE JUPITER (EJSM)

Esta propuesta también combina los esfuerzos de la NASA Y la ESA en el sistema de Júpiter. Los objetivos principales serían aquí las lunas Europa y Ganímedes. Europa particularmente ha sido un objetivo científico prioritario para los científicos que desean estudiarlo con una instrumentación sofisticada.

Europa está cubierto por una costra de hielo con múltiples fracturas y también se cree que tiene un océano por debajo (pero a mayor escala que el de Encelado) los investigadores desean estudiar las condiciones de habitabilidad para la vida de este extraño mundo.

Ganímedes por su parte tiene una interesante geología y se sospecha también de un océano en su subsuelo.

   Europa  satelite de Júpiter

Esta propuesta plantea el lanzamiento de dos orbitadoreshacia 2020. El primero sería lanzado por la NASA mediante un cohete Atlas y el segundo por un coheteArianne y llegarían Júpiter seis años después tras una asistencia gravitatoria en Venus. Ambosorbitadoresrealizarían observaciones conjuntas de las lunas de Júpiter y finalmente entrarían en órbita de sus objetivos científicos: Europa yGanímedes.

La misión EJSMpropone dosorbitadores, uno enviado por la NASA a Europa (JEO) y un segundoOrbitadorenviado por la ESA a Ganímedes (JGO). Ambas naves realizarían observaciones conjuntas en ocasiones, pero sólo la sonda de la NASA pasaría un tiempo considerable alrededor de Europa. El satélite Europa está sometido a un ambiente severo de radiación y necesitaría una especial protección para sus sistemas electrónicos.
Ambas astronaves terminarían colisionando con sus lunas respectivas, proporcionando datose imágenes tomados muy de cerca.

Tanto los conceptos TSSM como EJSM han sido planeados y discutidos durante varios años en ambos lados del Atlántico.

La Agencia Espacial Europea ha destinado 650 millones de Euros, a precios de 2007, para una misión avanzada de alto costo. Tanto las propuestas TSSM como EJSM entrarían dentro de esta categoría.

Sin embargo, cualquiera que sea la elección conjunta de ambas agencias, la ganadora tendrá que competir con otras propuestas de misiones de astrofísica como el telescopio espacial de rayos X de nueva generación, conocido también como Observatorio Internacional de rayos X (IXO); y con otro observatorio para el estudio de las ondas gravitatorias en el espacio, conocido como LISA.Las peculiares auroras de Júpiter han sido objeto de fascinación para los astronómos durante mucho tiempo, principalmente porque sus características y brillo cambian muy rapidamente, mucho más que sus hermanas terrestres, por ejemplo. Un detallado estudio realizado de los sucesos acaecidos en las líneas magnéticas del planeta, que dictan la fuerza e intensidad de estos fenómenos, ha revelado una influencia significativa procedente de dos de sus lunas gigantes: Io y Ganímedes.

Imagen ultravioleta del Telescopio Hubble de la región auroral norte de Júpiter

"Cada una de estas estructuras aurorales nos cuenta una historia sobre las grandes transferencias de energía que tienen lugar lejos del planeta. Al analizar la situación exacta de estos rasgos y de cómo varía su brillo y forma mientras Io y Ganímedes se mueven en su órbita alrededor de Júpiter, hemos creado el escenario más detallado hasta la fecha para conocer cómo Júpiter y sus lunas están conectadas electromagnéticamente", explicó el Dr. Denis Grodent. Grodent presenta sus resultados el 17 de septiembre en el Congreso Europeo de Ciencias Planetarias que tiene lugar en Potsdam, Alemania.
Imagen ultravioleta del Telescopio Hubble de la región auroral surde Júpiter

Las órbitas de Ganímedes e Io, según revela este experto, atraviesan regiones llenas de plasma, estas interacciones generan ondas electromágnéticas fuertes, las cuales son después proyectadas a lo largo de las líneas del campo magnético del planeta hacia sus polos. Esta conclusión fue obtenida por expertos de la Universidad de Lieja en Bélgica, liderados por Denis Grodent. Los investigadores buscaron miles de imágenes ultravioleta de las auroras, tomadas con el famoso Telescopio Espacial Hubble.

En su investigación los expertos descubrieron variaciones de brillo inesperadas en la huella magnetosférica de deja Ganímedes en Júpiter. Se identificaron variaciones en tres escalas distintas desde 100 segundos, de hasta 10 a 40 minutos, y de 5 horas. "cada una de estas escalas temporales parece referirse a un aspecto específico de la interacción Ganímedes-Júpiter y nos permite identificar posibles actores en esta interacción", explicó Grondent.
La variación de 5 horas parece estar ligada al periodo de rotación del campo magnético de Júpiter y el movimiento de Ganímedes a través de la capa de plasma inclinado que rodea el planeta. Las variaciones de entre 10 y 40 minutos podrían deberse a cambios repentinos de energía debidos a la inyección de plasma dentro del sistema. Los pulsos de 100 segundos podrían estar ligados a brotes de energía magnética que se liberan súbitamente cuando las líneas de campo magnético de Júpiter y Ganímedes se conectan. Sin embargo, no estamos seguros de esto último", añadió Grodent."Europa es un objeto fascinante", dice Greetly. "Es en esencia un mundo rocoso como nuestra Luna pero que tiene una capa de agua a su alrededor de unas 100 millas (160 km) de espesor. La superficie está congelada. Podría estar congelada hasta el fondo, pero en realidad no lo sabemos. Creemos que la costra de hielo es relativamente delgada, pero esto es algo que queremos averiguar." Greetly advierte que Europa puede tener tres veces la cantidad de agua líquida de la Tierra.
Representación artística de la misión Jupiter Europa Orbiter (JEO)

La superficie de Europa es un ambiente extremadamente hostil, debido a la acción de los intensos cinturones de radiación de Júpiter. La parte superior de la capa de hielo habría sido por ello "esterilizada", señala Karla Clarck, fefe del programa de estudio para la misión a Europa. Por eso, la búsqueda de vida implica ir más adentro. "Si enviáramos un aterrizador o un conjunto de ellos", explica Clarck, "la meta final sería penetrar el hielo." El cinturón de radiación de Júpiter acortará el tiempo de operaciones de cualquier aterrizador así como para la misión JEO, que puede operar en órbita tan sólo unos meses, a pesar del fuerte blindaje de su electrónica.
Se estima que JEO (Jupiter Europa Orbiter) tenga un costo estimado de 2700 millones de dólares, lo que requiere de una aprobación del congreso. La NASA espera tenerla en uno o dos años. Por otro lado las sondas propuestas para la misión EJSM (Europa Jupiter System Mission) deberán obtener aprobación de sus respectivos gobiernos.

Representación artística de la misión Jupiter Ganymede Mission (JGO) también llamada Laplace. Observese que tiene paneles solares, los europeos nunca han trabajado con sistemas de energía nuclear en el espacio.

En una estimación de tiempo provisional JEO será lanzada en 2020, alcanzando el sistema de Júpiter en 2025 y comenzará a orbitar Europa un año después. La sonda de la NASA realizaría sobrevuelos cercanos de otra luna de Júpiter Io, mientras que el orbitador de la Agencia Espacial Europea (ESA) Laplace (en honor al matemático y astrónomo francés), investigaría Calisto y Ganímedes. Estos dos orbitadores y un tercero de japón realizarían un profundo sondeo de la magnetosfera de Júpiter.

Entre los beneficios de contar con un módulo de descenso ruso a Europa estaría que los datos de superficie servirían para calibrar las medidas globales de los orbitadores remotos. Además un equipo científico británico propone usar un penetrador, de alrededor de medio metro de longitud que transporte una carga científica, abordo del orbitador de la NASA o la ESA, que fuera soltado y enviado a estrellarse contra la superficie helada de Europa o Ganímedes.

Algunos científicos ven la colaboración internacional de la misión EJSM un modelo a seguir para futuros proyectos de exploración espacial. "Las misiones estrella son muy caras, Si comenzamos a colaborar a un nivel internacional, vamos a reforzar la investigación científica y la frecuencia en la que podamos hacer este tipo de investigaciones respectivos", comenta Reta Beebe, profesora de astronomía en la Universidad de Nuevo Mexico State.

Además con lanzamientos separados y financiando conjuntamente un plan general se pueden conseguir valiosos datos en incluso si las otras partes fracasan antes o después del lanzamiento, "Si el orbitador de la ESA no es confirmado, el orbitador de la NASA puede realizar sólo un excelente trabajo científico", explica Clarck. "Y viceversa, si el orbitador de la NASA, no llega al final del proceso el orbitador de la ESA puede realizar sólo un trabajo científico fantástico también."