Júpiter es bien conocido por sus espectaculares auroras, gracias en gran parte al orbitador Juno y a las imágenes recientes tomadas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Al igual que la Tierra, estas deslumbrantes exhibiciones son el resultado de partículas solares cargadas que interactúan con el campo magnético y la atmósfera de Júpiter.
A lo largo de los años, los astrónomos también han detectado tenues auroras en las atmósferas de las lunas más grandes de Júpiter (también conocidas como “lunas galileanas”). Estos también son el resultado de la interacción, en este caso, entre el campo magnético de Júpiter y las partículas que emanan de las atmósferas de las lunas.
Detectar estas débiles auroras siempre ha sido un desafío debido a que la luz del sol reflejada en la superficie de las lunas borra por completo sus firmas de luz. En una serie de artículos recientes, un equipo dirigido por la Universidad de Boston y Caltech (con el apoyo de la NASA) observó las lunas galileanas cuando pasaban por la sombra de Júpiter.
Estas observaciones revelaron que Io, Europa, Ganímedes y Calisto experimentan auroras de oxígeno en sus atmósferas. Además, estas auroras son de color rojo intenso y casi 15 veces más brillantes que los patrones verdes familiares que vemos en la Tierra.
El equipo de investigación incluyó a astrónomos del Centro de Física Espacial (CSP) de la Universidad de Boston, la División de Ciencias Geológicas y Planetarias (GPS) de Caltech, el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado, Earth and Planetary Ciencia en la UC Berkeley, el Observatorio del Gran Telescopio Binocular (LBT), el Instituto de Investigación del Sudoeste (SwRI), el Instituto de Ciencias Planetarias (PSI), el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP) y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.
Los dos estudios, titulados “Las auroras ópticas de Europa, Ganímedes y Calisto” y “Las auroras ópticas de Io en la sombra de Júpiter”, aparecieron el 16 de febrero en Planetary Science Journal.
Las observaciones del equipo combinaron datos del espectrómetro Echelle de alta resolución (HIRES) del Observatorio Keck con espectros de alta resolución del Gran Telescopio Binocular (LBT) y el Observatorio Apache Point (APO).
Estas observaciones se programaron para ver a Io, Europa, Ganímedes y Calisto cuando entraron en la sombra de Júpiter para evitar la interferencia de la luz solar reflejada en sus superficies. Estos datos revelaron información valiosa sobre la composición de las atmósferas de las lunas, que incluían gas oxígeno (como se esperaba).
Katherine de Kleer, profesora de Caltech y autora principal de uno de los dos artículos, explicó en un comunicado de prensa del Observatorio Keck:
“Estas observaciones son complicadas porque en la sombra de Júpiter las lunas son casi invisibles. La luz emitida por sus débiles auroras es la única confirmación de que hemos apuntado el telescopio al lugar correcto. El brillo de los diferentes colores de la aurora nos dice qué es probable que las atmósferas de estas lunas estén compuestas. Descubrimos que el oxígeno molecular, al igual que el que respiramos aquí en la Tierra, es probablemente el componente principal de las atmósferas de las lunas heladas”.
Las cuatro lunas galileanas mostraron las mismas auroras de oxígeno, similar a lo que vemos con la aurora boreal y la austral (las luces del norte y del sur) aquí en la Tierra. En el caso de Europa, Ganímedes y Calisto, el contenido de oxígeno de sus atmósferas se debe a la fotólisis, un proceso en el que el hielo de agua se sublima y la radiación solar lo descompone en su gas hidrógeno y oxígeno. En el caso de Io, el oxígeno es causado por el dióxido de azufre (vomitado por los numerosos volcanes que salpican su superficie) que interactúa con la radiación solar para formar monóxido de azufre y oxígeno elemental. Pero debido a sus atmósferas mucho más delgadas, este oxígeno brilla en rojo intenso y (para Europa y Ganímedes) en longitudes de onda infrarrojas, siendo esta última indetectable para el ojo humano.
Debido a la actividad volcánica de Io, sales como el cloruro de sodio y el cloruro de potasio también están presentes en la atmósfera, donde también son descompuestas por la radiación solar. Esto lleva a que las auroras en Io emitan un brillo amarillo anaranjado (causado por el sodio) y que brillen en el infrarrojo (causado por el potasio).
Esta fue la primera vez que los astrónomos observaron este resplandor infrarrojo en las atmósferas de estas lunas. Además, las nuevas mediciones también revelaron evidencia mínima de vapor de agua, que anteriormente se pensaba que era un componente de las atmósferas de Europa, Ganímedes y Calisto.
Se teoriza que las tres lunas tienen océanos interiores debajo de sus superficies heladas, e incluso hay alguna evidencia tentativa de que el vapor de agua en la atmósfera de Europa puede ser el resultado de la actividad del penacho. Se cree que estas columnas están conectadas con el océano interior de la luna o con depósitos líquidos dentro de su capa helada.
Las observaciones también mostraron cómo el campo magnético inclinado de Júpiter hace que las auroras varíen en brillo a medida que gira el gigante gaseoso. La inclinación de este campo, aproximadamente 10° desde el eje de rotación de Júpiter en comparación con la inclinación de 11° de la Tierra, significa que las lunas experimentarán una mayor interacción en ciertos momentos de su órbita.
Por último, también notaron cómo las atmósferas respondían rápidamente a los cambios de temperatura causados por la transición entre la exposición a la luz solar y el paso por la sombra de Júpiter. Dijo Carl Schmidt, profesor de astronomía en la Universidad de Boston y autor principal del segundo artículo:
“El sodio de Io se vuelve muy tenue a los 15 minutos de entrar en la sombra de Júpiter, pero tarda varias horas en recuperarse después de que emerge a la luz del sol. Estas nuevas características son realmente reveladoras para comprender la química atmosférica de Io. Es genial que los eclipses de Júpiter ofrezcan un experimento natural para Aprende cómo la luz del sol afecta su atmósfera”.
Estas últimas observaciones han agregado entusiasmo a lo que ya es un campo de investigación muy emocionante. En los próximos años, las agencias espaciales enviarán más exploradores robóticos a Europa y Ganímedes: el Europa Clipper de la NASA y el JUpiter ICy moon Explorer (JUICE) de la ESA.
Estas misiones realizarán múltiples sobrevuelos de estas lunas, recopilarán datos sobre la composición de sus atmósferas y superficies, e intentarán detectar indicios de posible vida en sus interiores (“biofirmas”). ¡Ver estas auroras rojas brillantes de cerca será asombroso!
Fuente: Universe Today.
