Europa / j ʊ r oʊ p ə / ( escuchar ) , o Júpiter II , es la más pequeña de las cuatro lunas de Galileo en órbita alrededor de Júpiter , y el sexto-más cercano al planeta de todos los 79 lunas conocidas de Júpiter . También es la sexta luna más grande del Sistema Solar . Europa fue descubierta en 1610 por Galileo Galilei [1] y recibió su nombre de Europa , la madre fenicia del rey Minos de Creta y amante deZeus (el equivalente griego del dios romano Júpiter ).
![]() Hemisferio posterior de Europa en color natural aproximado. El cráter prominente en la parte inferior derecha es Pwyll y las regiones más oscuras son áreas donde la superficie principalmente de hielo de agua de Europa tiene un mayor contenido de minerales. Imagen del 7 de septiembre de 1996 por la nave espacial Galileo . | |||||||||
Descubrimiento | |||||||||
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Descubierto por | Galileo Galilei Simon Marius | ||||||||
Fecha de descubrimiento | 8 de enero de 1610 [1] | ||||||||
Designaciones | |||||||||
Pronunciación | / J ʊ r oʊ p ə / [2] | ||||||||
Lleva el nombre de | Ευρώπη Eyrōpē | ||||||||
Nombres alternativos | Júpiter II | ||||||||
Adjetivos | Europan / j ʊ r oʊ p ə n / [3] [4] | ||||||||
Características orbitales [7] | |||||||||
Época 8 de enero de 2004 | |||||||||
Periapsis | 664 862 km [a] | ||||||||
Apoapsis | 676 938 kilometros [b] | ||||||||
Radio medio de la órbita | 670 900 km [5] | ||||||||
Excentricidad | 0,009 [5] | ||||||||
Periodo orbital | 3.551 181 d [5] | ||||||||
Velocidad orbital media | 13 743, 36 m / s [6] | ||||||||
Inclinación | 0.470 ° (al ecuador de Júpiter) 1.791 ° (a la eclíptica ) [5] | ||||||||
Satélite de | Júpiter | ||||||||
Grupo | Luna galilea | ||||||||
Características físicas | |||||||||
Radio medio | 1 560 0,8 ± 0,5 kilometros (0,245 Tierras ) [8] | ||||||||
Área de superficie | 3,09 × 10 7 km 2 (0,061 Tierras) [c] | ||||||||
Volumen | 1,593 × 10 10 km 3 (0,015 Tierras) [d] | ||||||||
Masa | (4.799 844 ± 0.000 013 ) × 10 22 kg (0.008 Tierras) [8] | ||||||||
Densidad media | 3,013 ± 0,005 g / cm 3 [8] | ||||||||
Gravedad superficial | 1,314 m / s 2 (0,134 g) [e] | ||||||||
Momento de factor de inercia | 0,346 ± 0,005 [9] (estimación) | ||||||||
Velocidad de escape | 2,025 km / s [f] | ||||||||
Período de rotación | Sincrónico [10] | ||||||||
Inclinación axial | 0,1 ° [11] | ||||||||
Albedo | 0,67 ± 0,03 [8] | ||||||||
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Magnitud aparente | 5.29 ( oposición ) [8] | ||||||||
Atmósfera | |||||||||
Presión superficial | 0,1 µPa ( 10-12 bar ) [13] | ||||||||
Ligeramente más pequeña que la Luna de la Tierra , Europa está compuesta principalmente de roca de silicato y tiene una corteza de agua helada [14] y probablemente un núcleo de hierro y níquel . Tiene una atmósfera muy fina, compuesta principalmente de oxígeno. Su superficie está estriada por grietas y rayas, pero los cráteres son relativamente pocos. Además de las observaciones de telescopios terrestres, Europa ha sido examinada mediante una sucesión de sobrevuelos de sondas espaciales, el primero de los cuales ocurrió a principios de la década de 1970.
Europa tiene la superficie más lisa de cualquier objeto sólido conocido en el Sistema Solar. La aparente juventud y suavidad de la superficie han llevado a la hipótesis de que existe un océano de agua debajo de la superficie, que posiblemente podría albergar vida extraterrestre . [15] El modelo predominante sugiere que el calor de la flexión de las mareas hace que el océano permanezca líquido e impulsa el movimiento del hielo de manera similar a la tectónica de placas , absorbiendo sustancias químicas de la superficie al océano que se encuentra debajo. [16] [17] La sal marina de un océano subterráneo puede estar cubriendo algunas características geológicas en Europa, lo que sugiere que el océano está interactuando con el fondo marino. Esto puede ser importante para determinar si Europa podría ser habitable. [18] Además, el telescopio espacial Hubble detectó columnas de vapor de agua similares a las observadas en Encelado , la luna de Saturno , que se cree que son causadas por criogeysers en erupción . [19] En mayo de 2018, los astrónomos proporcionaron evidencia de apoyo de la actividad de la columna de agua en Europa, basándose en un análisis actualizado de los datos obtenidos de la sonda espacial Galileo , que orbitó Júpiter de 1995 a 2003. Dicha actividad de la columna de agua podría ayudar a los investigadores en la búsqueda de vida desde el subsuelo del océano europeo sin tener que aterrizar en la luna. [20] [21] [22] [23]
La misión Galileo , lanzada en 1989, proporciona la mayor parte de los datos actuales sobre Europa. Aún no ha aterrizado ninguna nave espacial en Europa, aunque se han propuesto varias misiones de exploración. La Agencia Espacial Europea 's heladas de Júpiter Luna Explorador (jugo) es una misión de Ganímedes que se debe poner en marcha en el año 2022 e incluirá dos sobrevuelos de Europa. [24] El Europa Clipper planeado por la NASA debería lanzarse en 2025. [25]
Descubrimiento y denominación
Europa, junto con las otras tres grandes lunas de Júpiter , Io , Ganímedes y Calisto , fue descubierta por Galileo Galilei el 8 de enero de 1610, [1] y posiblemente de forma independiente por Simon Marius . La primera observación reportada de Io y Europa fue realizada por Galileo el 7 de enero de 1610 utilizando un telescopio refractor de aumento de 20x en la Universidad de Padua . Sin embargo, en esa observación, Galileo no pudo separar Io y Europa debido al bajo aumento de su telescopio, por lo que los dos quedaron registrados como un solo punto de luz. Al día siguiente, 8 de enero de 1610 (utilizado como fecha de descubrimiento de Europa por la IAU ), Io y Europa fueron vistos por primera vez como cuerpos separados durante las observaciones de Galileo del sistema de Júpiter. [1]
Europa es el homónimo de Europa , hija del rey de Tiro , una mujer noble fenicia en la mitología griega . Como todos los satélites galileanos, Europa lleva el nombre de un amante de Zeus , la contraparte griega de Júpiter . Europa fue cortejada por Zeus y se convirtió en la reina de Creta . [26] El esquema de nombres fue sugerido por Simon Marius, [27] quien atribuyó la propuesta a Johannes Kepler : [27] [28]
... Inprimis autem celebrantur tres fœminæ Virgines, quarum furtivo amore Iupiter captus & positus est ... Europa Agenoris filia ... à me vocatur ... Secundus Europa ... [Io,] Europa, Ganimedes puer, atque Calisto, lascivo nimium perplacuere Jovi.
... Primero, tres jóvenes que fueron capturadas por Júpiter por amor secreto serán honradas, [incluida] Europa, la hija de Agenor ... La segunda [luna] la llamo Europa ... Io, Europa, la el muchacho Ganímedes y Calisto agradaron enormemente al lujurioso Júpiter. [29]
Los nombres cayeron en desgracia durante un tiempo considerable y no se revivieron en el uso general hasta mediados del siglo XX. [30] En gran parte de la literatura astronómica anterior , Europa se conoce simplemente por su designación en números romanos como Júpiter II (un sistema también introducido por Galileo) o como el "segundo satélite de Júpiter". En 1892, el descubrimiento de Amaltea , cuya órbita estaba más cerca de Júpiter que las de las lunas galileanas, empujó a Europa a la tercera posición. Las sondas Voyager descubrieron tres satélites internos más en 1979, por lo que Europa ahora se cuenta como el sexto satélite de Júpiter, aunque todavía se lo conoce como Júpiter II . [30] La forma de adjetivo se ha estabilizado como Europan . [4] [31]
Órbita y rotación
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/e/e5/Galilean_moon_Laplace_resonance_animation_2.gif/220px-Galilean_moon_Laplace_resonance_animation_2.gif)
Europa orbita a Júpiter en poco más de tres días y medio, con un radio orbital de unos 670.900 km. Con una excentricidad orbital de solo 0,009, la órbita en sí es casi circular y la inclinación orbital relativa al plano ecuatorial de Júpiter es pequeña, a 0,470 °. [32] Al igual que sus compañeros satélites galileanos , Europa está bloqueada por mareas con Júpiter, con un hemisferio de Europa constantemente frente a Júpiter. Debido a esto, hay un punto sub-joviano en la superficie de Europa, desde el cual Júpiter parecería colgar directamente sobre su cabeza. El primer meridiano de Europa es una línea que pasa por este punto. [33] La investigación sugiere que el bloqueo de las mareas puede no estar completo, ya que se ha propuesto una rotación no sincrónica : Europa gira más rápido de lo que orbita, o al menos lo hizo en el pasado. Esto sugiere una asimetría en la distribución de masa interna y que una capa de líquido subsuperficial separa la corteza helada del interior rocoso. [10]
La ligera excentricidad de la órbita de Europa, mantenida por las perturbaciones gravitacionales de los otros galileos, hace que el punto sub-joviano de Europa oscile alrededor de una posición media. A medida que Europa se acerca un poco más a Júpiter, la atracción gravitacional de Júpiter aumenta, lo que hace que Europa se alargue hacia él y se aleje de él. A medida que Europa se aleja ligeramente de Júpiter, la fuerza gravitacional de Júpiter disminuye, lo que hace que Europa se relaje de nuevo a una forma más esférica y cree mareas en su océano. La excentricidad orbital de Europa es bombeada continuamente por su resonancia de movimiento medio con Io. [34] Por lo tanto, la flexión de las mareas amasa el interior de Europa y le da una fuente de calor, posiblemente permitiendo que su océano permanezca líquido mientras impulsa procesos geológicos subsuperficiales. [16] [34] La fuente última de esta energía es la rotación de Júpiter, que es aprovechada por Io a través de las mareas que sube en Júpiter y es transferida a Europa y Ganímedes por la resonancia orbital. [34] [35]
El análisis de las grietas únicas que recubren Europa arrojó evidencia de que probablemente giró alrededor de un eje inclinado en algún momento. Si es correcto, esto explicaría muchas de las características de Europa. La inmensa red de grietas entrecruzadas de Europa sirve como registro de las tensiones causadas por las mareas masivas en su océano global. La inclinación de Europa podría influir en los cálculos de cuánto de su historia se registra en su caparazón congelado, cuánto calor generan las mareas en su océano e incluso cuánto tiempo ha estado líquido el océano. Su capa de hielo debe estirarse para adaptarse a estos cambios. Cuando hay demasiado estrés, se resquebraja. Una inclinación en el eje de Europa podría sugerir que sus grietas pueden ser mucho más recientes de lo que se pensaba. La razón de esto es que la dirección del poste de giro puede cambiar unos pocos grados por día, completando un período de precesión durante varios meses. Una inclinación también podría afectar las estimaciones de la edad del océano de Europa. Se cree que las fuerzas de las mareas generan el calor que mantiene líquido el océano de Europa, y una inclinación en el eje de rotación haría que las fuerzas de las mareas generen más calor. Tal calor adicional habría permitido que el océano permaneciera líquido durante más tiempo. Sin embargo, aún no se ha determinado cuándo podría haber ocurrido este supuesto cambio en el eje de giro. [36]
Características físicas
Europa es un poco más pequeña que la Luna . Con poco más de 3,100 kilómetros (1,900 millas) de diámetro , es la sexta luna más grande y el decimoquinto objeto más grande del Sistema Solar . Aunque por un amplio margen es el menos masivo de los satélites galileanos, no obstante es más masivo que todas las lunas conocidas en el Sistema Solar más pequeñas que él mismo juntas. [37] Su densidad aparente sugiere que tiene una composición similar a la de los planetas terrestres , ya que está compuesta principalmente de rocas de silicato . [38]
Estructura interna
Se estima que Europa tiene una capa exterior de agua de unos 100 km (62 millas) de espesor; una parte congelada como su corteza y una parte como un océano líquido debajo del hielo. Datos recientes del campo magnético del orbitador Galileo mostraron que Europa tiene un campo magnético inducido a través de la interacción con el de Júpiter, lo que sugiere la presencia de una capa conductora subterránea. [39] Es probable que esta capa sea un océano de agua líquida salada. Se estima que partes de la corteza han experimentado una rotación de casi 80 °, casi volteándose (ver verdadero desplazamiento polar ), lo que sería poco probable si el hielo estuviera sólidamente adherido al manto. [40] Europa probablemente contiene un núcleo de hierro metálico . [41] [42]
Características de la superficie
Europa es el objeto más suave conocido en el Sistema Solar y carece de características a gran escala como montañas y cráteres. [43] Sin embargo, según un estudio, el ecuador de Europa puede estar cubierto de picos helados llamados penitentes , que pueden tener hasta 15 metros de altura, debido a la luz solar directa sobre el ecuador, lo que hace que el hielo se sublime y forme grietas verticales. [44] [45] [46] Aunque las imágenes disponibles del orbitador Galileo no tienen la resolución necesaria para confirmar esto, los datos térmicos y de radar son consistentes con esta interpretación. [46] Las marcas prominentes que cruzan Europa parecen ser principalmente características del albedo que enfatizan la topografía baja. Hay pocos cráteres en Europa, porque su superficie es tectónicamente demasiado activa y, por lo tanto, joven. [47] [48] La corteza helada de Europa tiene un albedo (reflectividad de la luz) de 0,64, una de las lunas más altas de todas. [32] [48] Esto indica una superficie joven y activa: según las estimaciones de la frecuencia de bombardeo cometario que experimenta Europa, la superficie tiene entre 20 y 180 millones de años. [49] Actualmente no existe un consenso científico completo entre las explicaciones a veces contradictorias de las características de la superficie de Europa. [50]
El nivel de radiación en la superficie de Europa es equivalente a una dosis de aproximadamente 5400 mSv (540 rem ) por día, [51] una cantidad de radiación que causaría enfermedades graves o la muerte en los seres humanos expuestos durante un solo día terrestre (24 horas). [52] La duración de un día europeo es aproximadamente 3,5 veces mayor que la de un día en la Tierra, lo que resulta en una exposición a la radiación 3,5 veces mayor. [53]
Lineae
Las características de la superficie más llamativas de Europa son una serie de rayas oscuras que cruzan todo el globo, llamadas lineae (en inglés: líneas ). Un examen más detallado muestra que los bordes de la corteza de Europa a ambos lados de las grietas se han movido entre sí. Las bandas más grandes tienen más de 20 km (12 millas) de ancho, a menudo con bordes externos difusos y oscuros, estrías regulares y una banda central de material más claro. [54] La hipótesis más probable es que las líneas en Europa fueron producidas por una serie de erupciones de hielo cálido cuando la corteza europea se abrió para exponer capas más cálidas debajo. [55] El efecto habría sido similar al observado en las dorsales oceánicas de la Tierra . Se cree que estas diversas fracturas fueron causadas en gran parte por la flexión de las mareas ejercida por Júpiter. Debido a que Europa está bloqueada por mareas con Júpiter y, por lo tanto, siempre mantiene aproximadamente la misma orientación hacia Júpiter, los patrones de estrés deben formar un patrón distintivo y predecible. Sin embargo, solo la más joven de las fracturas de Europa se ajusta al patrón predicho; otras fracturas parecen ocurrir en orientaciones cada vez más diferentes cuanto más antiguas son. Esto podría explicarse si la superficie de Europa gira un poco más rápido que su interior, un efecto que es posible debido a que el océano subsuperficial desacopla mecánicamente la superficie de Europa de su manto rocoso y los efectos de la gravedad de Júpiter tirando de la corteza de hielo exterior de Europa. [56] Las comparaciones de las fotos de las naves espaciales Voyager y Galileo sirven para poner un límite superior a este hipotético deslizamiento. Una revolución completa de la capa exterior rígida en relación con el interior de Europa lleva al menos 12.000 años. [57] Los estudios de las imágenes de la Voyager y Galileo han revelado evidencia de subducción en la superficie de Europa, lo que sugiere que, así como las grietas son análogas a las dorsales oceánicas, [58] [59] también se reciclan placas de corteza helada análogas a las placas tectónicas en el interior fundido. Esta evidencia de expansión cortical en bandas [58] y convergencia en otros sitios [59] sugiere que Europa puede tener tectónica de placas activa , similar a la Tierra. [17] Sin embargo, la física que impulsa estas placas tectónicas no es probable que se parezca a las que impulsan las placas tectónicas terrestres, ya que las fuerzas que resisten posibles movimientos de placas similares a la Tierra en la corteza de Europa son significativamente más fuertes que las fuerzas que podrían impulsarlas. [60]
Caos y lenticulas
Otras características presentes en Europa son las lentículas circulares y elípticas (en latín, "pecas"). Muchas son cúpulas, algunas son hoyos y otras son puntos lisos y oscuros. Otros tienen una textura desordenada o rugosa. Las cimas de las cúpulas parecen piezas de las llanuras más antiguas que las rodean, lo que sugiere que las cúpulas se formaron cuando las llanuras fueron empujadas hacia arriba desde abajo. [61]
Una hipótesis establece que estas lentículas se formaron por diapiros de hielo cálido que se elevan a través del hielo más frío de la corteza exterior, al igual que las cámaras de magma en la corteza terrestre. [61] Las manchas suaves y oscuras podrían estar formadas por el agua de deshielo liberada cuando el hielo caliente atraviesa la superficie. Las lenticulas rugosas y desordenadas (llamadas regiones de "caos"; por ejemplo, Conamara Chaos ) se formarían entonces a partir de muchos pequeños fragmentos de corteza, incrustados en material oscuro y hummocky, que aparecerían como icebergs en un mar helado. [62]
Una hipótesis alternativa sugiere que las lenticulas son en realidad pequeñas áreas de caos y que los pozos, manchas y cúpulas reclamados son artefactos resultantes de la sobreinterpretación de las primeras imágenes de Galileo de baja resolución. La implicación es que el hielo es demasiado delgado para soportar el modelo de diapiro convectivo de formación de características. [63] [64]
En noviembre de 2011, un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin y otros lugares presentó evidencia en la revista Nature que sugiere que muchas características del " terreno del caos " en Europa se asientan sobre vastos lagos de agua líquida. [65] [66] Estos lagos estarían completamente encerrados en la capa exterior helada de Europa y serían distintos de un océano líquido que se cree que existe más abajo debajo de la capa de hielo. La confirmación completa de la existencia de los lagos requerirá una misión espacial diseñada para sondear la capa de hielo, ya sea física o indirectamente, por ejemplo, utilizando un radar. [66]
El trabajo publicado por investigadores de Williams College sugiere que el terreno del caos puede representar sitios donde los cometas impactantes penetraron a través de la corteza de hielo y en un océano subyacente. [67] [68]
Océano subsuperficial
(ilustración; 25 de mayo de 2021)
El consenso de los científicos es que existe una capa de agua líquida debajo de la superficie de Europa, y que el calor de la flexión de las mareas permite que el océano subsuperficial permanezca líquido. [16] [69] La temperatura de la superficie de Europa promedia aproximadamente 110 K (-160 ° C ; -260 ° F ) en el ecuador y solo 50 K (-220 ° C; -370 ° F) en los polos, manteniendo la corteza helada de Europa. tan duro como el granito. [12] Los primeros indicios de un océano subterráneo vinieron de consideraciones teóricas del calentamiento de las mareas (una consecuencia de la órbita ligeramente excéntrica de Europa y la resonancia orbital con las otras lunas galileanas). Los miembros del equipo de imágenes de Galileo defienden la existencia de un océano subterráneo a partir del análisis de las imágenes de la Voyager y Galileo . [69] El ejemplo más dramático es el "terreno del caos", una característica común en la superficie de Europa que algunos interpretan como una región donde el océano subsuperficial se ha derretido a través de la corteza helada. Esta interpretación es controvertida. La mayoría de los geólogos que han estudiado Europa favorecen lo que comúnmente se llama el modelo de "hielo grueso", en el que el océano rara vez, o nunca, ha interactuado directamente con la superficie actual. [70] La mejor evidencia para el modelo de hielo grueso es un estudio de los grandes cráteres de Europa. Las estructuras de impacto más grandes están rodeadas por anillos concéntricos y parecen estar llenas de hielo fresco relativamente plano; Sobre la base de esto y de la cantidad calculada de calor generado por las mareas de Europa, se estima que la corteza exterior de hielo sólido tiene aproximadamente 10 a 30 km (6 a 19 millas) de espesor, [71] incluida una capa dúctil de "hielo caliente". , lo que podría significar que el océano líquido que se encuentra debajo puede tener unos 100 km (60 millas) de profundidad. [72] Esto lleva a un volumen de los océanos de Europa de 3 × 10 18 m 3 , entre dos o tres veces el volumen de los océanos de la Tierra. [73] [74]
El modelo de hielo fino sugiere que la capa de hielo de Europa puede tener solo unos pocos kilómetros de espesor. Sin embargo, la mayoría de los científicos planetarios concluyen que este modelo considera solo las capas superiores de la corteza de Europa que se comportan elásticamente cuando se ven afectadas por las mareas de Júpiter. [ cita requerida ] Un ejemplo es el análisis de flexión, en el que la corteza de Europa se modela como un plano o esfera ponderada y flexionada por una carga pesada. Modelos como este sugieren que la parte elástica exterior de la corteza de hielo podría ser tan delgada como 200 metros (660 pies). Si la capa de hielo de Europa tiene realmente solo unos pocos kilómetros de espesor, este modelo de "hielo fino" significaría que el contacto regular del interior líquido con la superficie podría ocurrir a través de crestas abiertas, provocando la formación de áreas de terreno caótico. [75] Los grandes impactos que atraviesan completamente la corteza de hielo también serían una forma en que el océano subsuperficial podría quedar expuesto. [67] [68]
Composición
El orbitador Galileo descubrió que Europa tiene un momento magnético débil , que es inducido por la parte variable del campo magnético joviano. La fuerza del campo en el ecuador magnético (aproximadamente 120 nT ) creado por este momento magnético es aproximadamente una sexta parte de la fuerza del campo de Ganímedes y seis veces el valor del de Calisto. [76] La existencia del momento inducido requiere una capa de un material altamente conductor de electricidad en el interior de Europa. El candidato más plausible para este papel es un gran océano subterráneo de agua salada líquida. [41]
Desde que la nave espacial Voyager sobrevoló Europa en 1979, los científicos han trabajado para comprender la composición del material marrón rojizo que recubre las fracturas y otras características geológicamente jóvenes en la superficie de Europa. [77] La evidencia espectrográfica sugiere que las rayas y las características oscuras y rojizas de la superficie de Europa pueden ser ricas en sales como el sulfato de magnesio , depositado por la evaporación del agua que emergió del interior. [78] El hidrato de ácido sulfúrico es otra posible explicación del contaminante observado espectroscópicamente. [79] En cualquier caso, debido a que estos materiales son incoloros o blancos cuando son puros, también debe estar presente algún otro material para explicar el color rojizo, y se sospecha que hay compuestos de azufre . [80]
Otra hipótesis para las regiones coloreadas es que están compuestas de compuestos orgánicos abióticos llamados colectivamente tholins . [81] [82] [83] La morfología de los cráteres y crestas de impacto de Europa sugiere material fluidizado que brota de las fracturas donde tienen lugar la pirólisis y la radiólisis . Para generar tolinas coloreadas en Europa debe haber una fuente de materiales (carbono, nitrógeno y agua) y una fuente de energía para que ocurran las reacciones. Se presume que las impurezas en la corteza de agua helada de Europa emergen del interior como eventos criovolcánicos que resurgen el cuerpo y se acumulan desde el espacio como polvo interplanetario. [81] Los tholins traen importantes implicaciones astrobiológicas , ya que pueden desempeñar un papel en la química prebiótica y la abiogénesis . [84] [85] [86]
La presencia de cloruro de sodio en el océano interno ha sido sugerida por una característica de absorción de 450 nm, característica de los cristales de NaCl irradiados, que se ha detectado en las observaciones del HST de las regiones del caos, que se presume son áreas de surgencia subsuperficial reciente. [87]
Fuentes de calor
El calentamiento de las mareas se produce a través de la fricción de las mareas y los procesos de flexión de las mareas causados por la aceleración de las mareas : la energía orbital y de rotación se disipa como calor en el núcleo de la luna, el océano interno y la corteza de hielo. [88]
Fricción de las mareas
Las mareas oceánicas se convierten en calor por las pérdidas por fricción en los océanos y su interacción con el fondo sólido y con la corteza de hielo superior. A finales de 2008, se sugirió que Júpiter podría mantener calientes los océanos de Europa generando grandes maremotos planetarios en Europa debido a su oblicuidad pequeña pero distinta de cero. Esto genera las llamadas ondas de Rossby que viajan muy lentamente, a solo unos pocos kilómetros por día, pero pueden generar una energía cinética significativa. Para la estimación de inclinación axial actual de 0.1 grados, la resonancia de las ondas de Rossby contendría 7.3 × 10 18 J de energía cinética, que es dos mil veces mayor que la del flujo excitado por las fuerzas de marea dominantes. [89] [90] La disipación de esta energía podría ser la principal fuente de calor del océano de Europa. [89] [90]
Flexión de mareas
La flexión de mareas amasa el interior de Europa y la capa de hielo, que se convierte en una fuente de calor. [91] Dependiendo de la cantidad de inclinación, el calor generado por el flujo del océano podría ser de 100 a miles de veces mayor que el calor generado por la flexión del núcleo rocoso de Europa en respuesta a la atracción gravitacional de Júpiter y las otras lunas que rodean ese planeta. . [92] El lecho marino de Europa podría calentarse por la constante flexión de la luna, impulsando una actividad hidrotermal similar a los volcanes submarinos en los océanos de la Tierra. [88]
Los experimentos y modelos de hielo publicados en 2016 indican que la disipación de flexión de las mareas puede generar un orden de magnitud más de calor en el hielo de Europa de lo que los científicos habían asumido anteriormente. [93] [94] Sus resultados indican que la mayor parte del calor generado por el hielo en realidad proviene de la estructura cristalina del hielo (celosía) como resultado de la deformación y no de la fricción entre los granos de hielo. [93] [94] Cuanto mayor es la deformación de la capa de hielo, más calor se genera.
Desintegración radioactiva
Además del calentamiento de las mareas, el interior de Europa también podría calentarse por la desintegración de material radiactivo ( calentamiento radiogénico ) dentro del manto rocoso. [88] [95] Pero los modelos y valores observados son cien veces más altos que los que podrían producirse mediante el calentamiento radiogénico solo, [96] lo que implica que el calentamiento de las mareas tiene un papel principal en Europa. [97]
Plumas
El telescopio espacial Hubble adquirió una imagen de Europa en 2012 que se interpretó como una columna de vapor de agua en erupción cerca de su polo sur. [100] [99] La imagen sugiere que la columna puede tener 200 km (120 millas) de altura, o más de 20 veces la altura del monte. Everest. [19] [101] [102] Se ha sugerido que si existen, son episódicos [103] y es probable que aparezcan cuando Europa se encuentre en su punto más alejado de Júpiter, de acuerdo con las predicciones de modelos de fuerza de marea . [104] En septiembre de 2016 se presentaron pruebas de imágenes adicionales del telescopio espacial Hubble. [105] [106]
En mayo de 2018, los astrónomos proporcionaron evidencia de apoyo de la actividad de la columna de agua en Europa, basándose en un análisis crítico actualizado de los datos obtenidos de la sonda espacial Galileo , que orbitó Júpiter entre 1995 y 2003. Galileo voló por Europa en 1997 a 206 km (128 millas). ) de la superficie de la luna y los investigadores sugieren que pudo haber volado a través de una columna de agua. [20] [21] [22] [23] Tal actividad de la pluma podría ayudar a los investigadores en la búsqueda de vida en el subsuelo del océano europeo sin tener que aterrizar en la luna. [20]
Las fuerzas de las mareas son unas 1.000 veces más fuertes que el efecto de la Luna en la Tierra . La única otra luna en el Sistema Solar que exhibe columnas de vapor de agua es Encelado . [19] La tasa de erupción estimada en Europa es de unos 7000 kg / s [104] en comparación con unos 200 kg / s de las plumas de Encelado. [107] [108] De confirmarse, abriría la posibilidad de un sobrevuelo a través de la columna y obtener una muestra para analizar in situ sin tener que utilizar un módulo de aterrizaje y perforar kilómetros de hielo. [105] [109] [110]
En noviembre de 2020, se publicó un estudio en la revista científica Geophysical Research Letters, revisada por pares, que sugiere que las plumas pueden originarse en el agua dentro de la corteza de Europa en lugar de su océano subsuperficial. El modelo del estudio, utilizando imágenes de la sonda espacial Galileo, propuso que una combinación de congelación y presurización puede resultar en al menos parte de la actividad del criovolcanismo. La presión generada por la migración de las bolsas de agua salada, eventualmente, estallaría a través de la corteza creando así estas plumas. En un comunicado de prensa del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA que hace referencia al estudio, estas fuentes sugeridas para las plumas de Europa serían potencialmente menos hospitalarias para la vida. Esto se debe a la falta de energía sustancial para que los organismos prosperen, a diferencia de los respiraderos hidrotermales propuestos en el fondo del océano subsuperficial. [111] [112]
Atmósfera
Las observaciones con el espectrógrafo de alta resolución Goddard del telescopio espacial Hubble, descrito por primera vez en 1995, revelaron que Europa tiene una atmósfera delgada compuesta principalmente de oxígeno molecular (O 2 ), [113] [114] y algo de vapor de agua. [115] [116] [117] La presión superficial de la atmósfera de Europa es de 0,1 μPa , o 10-12 veces la de la Tierra. [13] En 1997, la nave espacial Galileo confirmó la presencia de una tenue ionosfera (una capa de partículas cargadas en la atmósfera superior) alrededor de Europa creada por la radiación solar y partículas energéticas de la magnetosfera de Júpiter , [118] [119] proporcionando evidencia de una atmósfera. .
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/1/1b/Europa_field.png/170px-Europa_field.png)
A diferencia del oxígeno de la atmósfera terrestre , el de Europa no es de origen biológico. La atmósfera delimitada por la superficie se forma a través de la radiólisis, la disociación de moléculas a través de la radiación. [120] La radiación ultravioleta solar y las partículas cargadas (iones y electrones) del entorno magnetosférico joviano chocan con la superficie helada de Europa, dividiendo el agua en componentes de oxígeno e hidrógeno. Estos componentes químicos luego se adsorben y se " pulverizan " en la atmósfera. La misma radiación también crea eyecciones por colisión de estos productos desde la superficie, y el equilibrio de estos dos procesos forma una atmósfera. [121] El oxígeno molecular es el componente más denso de la atmósfera porque tiene una vida útil prolongada; después de regresar a la superficie, no se pega (se congela) como una molécula de agua o peróxido de hidrógeno , sino que se desorbe de la superficie y comienza otro arco balístico . El hidrógeno molecular nunca llega a la superficie, ya que es lo suficientemente ligero como para escapar de la gravedad de la superficie de Europa. [122] [123]
Las observaciones de la superficie han revelado que parte del oxígeno molecular producido por la radiólisis no se expulsa de la superficie. Debido a que la superficie puede interactuar con el océano subsuperficial (considerando la discusión geológica anterior), este oxígeno molecular puede llegar al océano, donde podría ayudar en los procesos biológicos. [124] Una estimación sugiere que, dada la tasa de rotación inferida de la edad máxima aparente de ~ 0,5 Gyr del hielo superficial de Europa, la subducción de especies oxidantes generadas radiolíticamente podría conducir a concentraciones de oxígeno libre oceánico que son comparables a las de los océanos profundos terrestres. [125]
El hidrógeno molecular que escapa de la gravedad de Europa, junto con el oxígeno atómico y molecular, forma un toro de gas en las proximidades de la órbita de Europa alrededor de Júpiter. Esta "nube neutra" ha sido detectada tanto por la nave espacial Cassini como por la Galileo , y tiene un mayor contenido (número de átomos y moléculas) que la nube neutra que rodea la luna interior de Júpiter, Io. Los modelos predicen que casi todos los átomos o moléculas del toro de Europa se ionizan eventualmente, proporcionando así una fuente para el plasma magnetosférico de Júpiter. [126]
Exploración
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/6/6e/Pioneer_10_-_p102b.jpg)
La exploración de Europa comenzó con los sobrevuelos de Júpiter de Pioneer 10 y 11 en 1973 y 1974 respectivamente. Las primeras fotos de primer plano eran de baja resolución en comparación con misiones posteriores. Las dos sondas Voyager viajaron a través del sistema joviano en 1979, proporcionando imágenes más detalladas de la superficie helada de Europa. Las imágenes hicieron que muchos científicos especularan sobre la posibilidad de un océano líquido debajo. A partir de 1995, la sonda espacial Galileo orbitó Júpiter durante ocho años, hasta 2003, y proporcionó el examen más detallado de las lunas galileanas hasta la fecha. Incluía la "Misión Galileo Europa" y la "Misión Galileo del Milenio", con numerosos sobrevuelos cercanos a Europa. [127] En 2007, New Horizons tomó imágenes de Europa, mientras volaba por el sistema joviano mientras se dirigía a Plutón . [128]
Misiones futuras
Las conjeturas sobre la vida extraterrestre han asegurado un alto perfil para Europa y han llevado a un cabildeo constante para futuras misiones. [129] [130] Los objetivos de estas misiones van desde examinar la composición química de Europa hasta buscar vida extraterrestre en sus supuestos océanos subterráneos. [131] [132] Las misiones robóticas a Europa deben soportar el entorno de alta radiación alrededor de Júpiter. [130] Debido a que está profundamente incrustado en la magnetosfera de Júpiter , Europa recibe alrededor de 5,40 Sv de radiación por día. [133]
En 2011, el Estudio Decadal de Ciencias Planetarias de los Estados Unidos recomendó una misión a Europa . [134] En respuesta, la NASA encargó estudios de concepto de módulo de aterrizaje de Europa en 2011, junto con conceptos para un sobrevuelo de Europa ( Europa Clipper ) y un orbitador de Europa. [135] [136] La opción del elemento orbitador se concentra en la ciencia del "océano", mientras que el elemento de sobrevuelo múltiple ( Clipper ) se concentra en la ciencia de la química y la energía. El 13 de enero de 2014, el Comité de Asignaciones de la Cámara de Representantes anunció un nuevo proyecto de ley bipartidista que incluye una financiación de 80 millones de dólares para continuar con los estudios del concepto de la misión Europa. [137] [138]
- En 2012, Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) fue seleccionado por la Agencia Espacial Europea ( ESA ) como una misión planificada. [24] [139] Esa misión incluye 2 sobrevuelos de Europa, pero está más centrada en Ganímedes . [140]
- Europa Clipper - En julio de 2013,el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) y el Laboratorio de Física Aplicada (APL)presentaronun concepto actualizado para una misión de sobrevuelo a Europa llamada Europa Clipper . [141] En mayo de 2015, la NASA anunció que había aceptado el desarrollo de lamisión Europa Clipper y reveló los instrumentos que utilizará. [142] El objetivo de Europa Clipper es explorar Europa para investigar su habitabilidad y ayudar a seleccionar sitios para un futuro módulo de aterrizaje. El Europa Clipper no orbitaría Europa, sino que orbitaría Júpiter y realizaría 45 sobrevuelos a baja altitudde Europa durante su misión prevista. La sonda llevaría un radar de penetración de hielo, un espectrómetro infrarrojo de onda corta, un generador de imágenes topográficas y un espectrómetro de iones y masas neutrales.
- Europa Lander (NASA) es un concepto de misión reciente en estudio. La investigación de 2018 sugiere que Europa puede estar cubierta de picos de hielo altos e irregulares, lo que representa un problema para cualquier posible aterrizaje en su superficie. [143] [144]
Propuestas antiguas
En la década de 2000, Jupiter Europa Orbiter dirigido por la NASA y la Jupiter Ganymede Orbiter dirigido por la Agencia Espacial Europea se propusieron juntos como una misión Flagship los planetas exteriores a las lunas heladas de Júpiter llamado Europa Misión al Sistema Júpiter , con un lanzamiento previsto en 2020. [146] En En 2009 se le dio prioridad sobre la misión Titan Saturn System . [147] En ese momento, había competencia de otras propuestas. [148] Japón propuso el Orbitador Magnetosférico de Júpiter .
Jovian Europa Orbiter fue un estudio conceptual de la ESA Cosmic Vision de 2007. Otro concepto fue Ice Clipper , [149] que habría utilizado un impactador similar a lamisión Deep Impact : haría un choque controlado en la superficie de Europa, generando una columna de escombros que luego serían recolectados por una pequeña nave espacial que volaba a través de la columna. [149] [150]
Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) fue una nave espacial parcialmente desarrollada impulsada por fisión con propulsores de iones que fue cancelada en 2006. [130] [151] Formaba parte del Proyecto Prometheus . [151] La misión Europa Lander propuso un pequeño módulo de aterrizaje Europa de propulsión nuclear para JIMO. [152] Viajaría con el orbitador, que también funcionaría como un relé de comunicación con la Tierra. [152]
Europa Orbiter - Su objetivo sería caracterizar la extensión del océano y su relación con el interior más profundo. La carga útil del instrumento podría incluir un subsistema de radio, un altímetro láser , un magnetómetro , una sonda Langmuir y una cámara de mapeo. [153] [154] El Europa Orbiter recibió luz verde en 1999 pero fue cancelado en 2002. Este orbitador presentaba un radar especial que penetraba el hielo que le permitiría escanear debajo de la superficie. [43]
Se han presentado ideas más ambiciosas, incluido un impactador en combinación con un taladro térmico para buscar biofirmas que podrían estar congeladas en el subsuelo poco profundo. [155] [156]
Otra propuesta presentada en 2001 exige una gran "sonda de fusión" de propulsión nuclear ( criobot ) que se derretiría a través del hielo hasta llegar a un océano debajo. [130] [157] Una vez que llegara al agua, desplegaría un vehículo submarino autónomo ( hidrobot ) que recopilaría información y la enviaría de regreso a la Tierra. [158] Tanto el criobot como el hidrobot tendrían que someterse a alguna forma de esterilización extrema para evitar la detección de organismos terrestres en lugar de vida nativa y para evitar la contaminación del océano subsuperficial. [159] Este enfoque sugerido aún no ha alcanzado una etapa de planificación conceptual formal. [160]
Propuestas de misión con tripulación
Durante la presentación de Elon Musk en 2016 de su Sistema de Transporte Interplanetario original , una de las diapositivas mostraba a los astronautas caminando sobre la superficie de Europa, la luna de Júpiter. Esta propuesta fue recibida con fuertes críticas. El astrofísico Jarrah White argumentó que la órbita de Europa está dentro del cinturón de radiación de Júpiter y calculó que los astronautas que caminan sobre Europa estarían sujetos a una dosis letal de radiación. Dijo que proponer que los astronautas aterrizaran en Europa era "el mayor indicio de que Musk no tiene ni idea de en qué se está metiendo [y] ha subestimado enormemente el peligro". [161] Phil Mason estuvo de acuerdo: "Te ves como una especie de melón que realmente no sabe de qué están hablando, cuando luego explicas cómo la radiación en el espacio no es tan importante en Marte o en otro lugar cuando estás sentado frente a una imagen en la que todos los que viajan en tu sistema solar explorando cohetes acaban de estar expuestos a una dosis fatal de radiación ". Mason también argumentó que los paneles solares de la nave espacial no proporcionarían la energía adecuada en los sistemas joviano y saturniano : "Si estos paneles solares generan unos 200kW cuando están cerca de la Tierra , eso significa que para cuando salen a Saturno están generando alrededor de 2 kW de potencia. Lo que significa que necesitas sostener a todos en esa nave espacial con menos energía de la que se necesita para hacer funcionar un hervidor ". [162]
Potencial de habitabilidad
Hasta ahora, no hay evidencia de que exista vida en Europa, pero Europa se ha convertido en una de las ubicaciones más probables en el Sistema Solar para la habitabilidad potencial. [125] [163] La vida podría existir en su océano bajo el hielo, quizás en un entorno similar a los respiraderos hidrotermales del océano profundo de la Tierra . [131] [164] Incluso si Europa carece de actividad hidrotermal volcánica, un estudio de la NASA de 2016 encontró que niveles similares a los de la Tierra de hidrógeno y oxígeno podrían producirse a través de procesos relacionados con la serpentinización y oxidantes derivados del hielo, que no involucran directamente el vulcanismo . [165] En 2015, los científicos anunciaron que la sal de un océano subterráneo probablemente podría estar cubriendo algunas características geológicas en Europa, lo que sugiere que el océano está interactuando con el fondo marino. Esto puede ser importante para determinar si Europa podría ser habitable. [18] [166] La probable presencia de agua líquida en contacto con el manto rocoso de Europa ha provocado llamadas para enviar una sonda allí. [167]
La energía proporcionada por las fuerzas de las mareas impulsa procesos geológicos activos dentro del interior de Europa, tal como lo hacen en un grado mucho más obvio en su luna hermana Io. Aunque Europa, como la Tierra, puede poseer una fuente de energía interna de la desintegración radiactiva, la energía generada por la flexión de las mareas sería varios órdenes de magnitud mayor que cualquier fuente radiológica. [168] La vida en Europa podría existir agrupada alrededor de respiraderos hidrotermales en el fondo del océano, o debajo del fondo del océano, donde se sabe que los endolitos habitan en la Tierra. Alternativamente, podría existir adherido a la superficie inferior de la capa de hielo de Europa, al igual que las algas y bacterias en las regiones polares de la Tierra, o flotar libremente en el océano de Europa. [169] Si el océano de Europa es demasiado frío, no podrían tener lugar procesos biológicos similares a los conocidos en la Tierra. Si es demasiado salado, solo los halófilos extremos podrían sobrevivir en ese entorno. [169] En 2010, un modelo propuesto por Richard Greenberg de la Universidad de Arizona propuso que la irradiación del hielo en la superficie de Europa podría saturar su corteza con oxígeno y peróxido, que luego podría ser transportado por procesos tectónicos al océano interior. Tal proceso podría hacer que el océano de Europa se oxigene tanto como el nuestro en solo 12 millones de años, permitiendo la existencia de formas de vida complejas y multicelulares. [170]
La evidencia sugiere la existencia de lagos de agua líquida completamente encerrados en la capa exterior helada de Europa y distintos de un océano líquido que se cree que existe más abajo debajo de la capa de hielo. [65] [66] Si se confirma, los lagos podrían ser otro hábitat potencial para la vida. La evidencia sugiere que el peróxido de hidrógeno es abundante en gran parte de la superficie de Europa. [171] Debido a que el peróxido de hidrógeno se descompone en oxígeno y agua cuando se combina con agua líquida, los autores argumentan que podría ser un importante suministro de energía para formas de vida simples.
En la corteza helada de Europa se han detectado minerales arcillosos (específicamente, filosilicatos ), a menudo asociados con la materia orgánica de la Tierra. [172] La presencia de los minerales puede haber sido el resultado de una colisión con un asteroide o un cometa. [172] Algunos científicos han especulado que la vida en la Tierra podría haber sido lanzada al espacio por colisiones de asteroides y haber llegado a las lunas de Júpiter en un proceso llamado litopanspermia . [173]
Ver también
- Colonización de Europa
- Las lunas de Júpiter en la ficción
- Lista de cráteres en Europa
- Lista de características geológicas en Europa
- Lista de lineas en Europa
- Hipótesis de la Tierra Bola de Nieve
Notas
- ^ La periapsis se deriva del semieje mayor ( a ) y la excentricidad ( e ): a (1 - e ).
- ^ La apoapsis se deriva del semieje mayor ( a ) y la excentricidad ( e ): a (1 + e ).
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Otras lecturas
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- Harland, David M. (2000). Jupiter Odyssey: La historia de la misión Galileo de la NASA . Saltador. ISBN 978-1-85233-301-0.
enlaces externos
- Perfil de Europa en la NASA
- Datos de Europa en los nueve planetas
- Datos de Europa en vistas del sistema solar
- Prevención de la contaminación futura de Europa - Junta de estudios espaciales de EE. UU. (2000)
- Imágenes de Europa en el Photojournal planetario del JPL
- Película de la rotación de Europa de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica
- Mapa de Europa con nombres de características de Planetary Photojournal
- Nomenclatura de Europa y mapa de Europa con nombres de características de la página de nomenclatura planetaria del USGS
- Imágenes 3D de Paul Schenk y videos sobrevuelos de Europa y otros satélites exteriores del Sistema Solar ; ver también
- Grandes mosaicos de imágenes de Galileo de alta resolución del terreno europeo de Jason Perry en JPL: 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7
- Montaje de imágenes de Europa de la nave espacial Galileo de la NASA
- Vista de Europa desde los sobrevuelos de Galileo
- Google Europa 3D , mapa interactivo de la luna
- Animación de alta resolución de Kevin M. Gill de un paso elevado de Europa; ver álbum para más