¿Cuánto tiempo tardó en establecerse el contenido de agua en las lunas galileanas de Júpiter, Ío y Europa? Esta es la pregunta que aborda un reciente investigación publicada en The Astrophysical Journal. Un equipo de científicos de Estados Unidos y Francia investigó los intrincados procesos responsables de la formación y evolución de Ío y Europa. Este estudio podría ayudar a los científicos a comprender mejor la formación y evolución de dos de las lunas más singulares del sistema solar, Ío y Europa, conocidas por ser el cuerpo más volcánicamente activo del sistema solar y un mundo oceánico que se estima contiene el doble del volumen de los océanos de la Tierra, respectivamente.
Para el estudio, los investigadores utilizaron una serie de modelos para simular la historia temprana de la formación de Ío y Europa, hace miles de millones de años, cuando Júpiter era mucho más brillante que en la actualidad. El objetivo era determinar cómo Ío perdió su agua, mientras que Europa la ganó. Los investigadores sugieren que ambas lunas inicialmente tenían agua, pero la pérdida atmosférica provocó que Ío la perdiera, mientras que Europa la retuvo.
Finalmente, los investigadores propusieron que, en lugar de que ambas lunas se formaran con agua y Ío la perdiera posteriormente, Ío se formó inicialmente sin agua, mientras que Europa se formó con ella. En esencia, los entornos actuales de ambas lunas se establecieron durante sus respectivas formaciones iniciales.
El estudio señala: “A pesar de las suposiciones adoptadas en este trabajo, es probable que Ío no haya podido perder su inventario inicial de agua. Después de la disipación del disco de acreción y el desvanecimiento de la luminosidad de Júpiter, la capa residual de hielo no habría sido eliminada por el calentamiento de las mareas a lo largo de escalas de tiempo geológicas. Esto sugiere que Ío se acrecentó principalmente con silicatos anhidros [sin agua] y que el contraste composicional entre las dos lunas interiores refleja la estructura termodinámica del CPD [disco circumplanetario] de Júpiter en el momento de su formación, en lugar de procesos divergentes de evolución o pérdida atmosférica.”
Si bien Ganímedes y Calisto comprenden la tercera y cuarta lunas galileanas, respectivamente, los investigadores señalan que no se incluyeron en este estudio por numerosas razones. Estas incluyen mayores gravedades superficiales, una formación más fría debido a las mayores distancias de Júpiter y la disminución de las fuerzas de marea que son sustancialmente más fuertes en Ío y Europa. A diferencia de Ío y Europa, Ganímedes y Calisto están compuestos por cantidades mucho mayores de hielo, y la disminución de las fuerzas de marea de Júpiter ha permitido que ambas lunas conserven un estado predominantemente helado, a diferencia de la más activa Ío y Europa.
Las fuerzas de marea que actúan sobre Ío y Europa provienen del constante estiramiento y compresión que experimentan ambas lunas a medida que orbitan alrededor del mucho más grande Júpiter, con sus órbitas siendo algo elípticas (ovaladas). Cuando están más cerca de Júpiter, se estiran por su masiva gravedad y luego se comprimen a medida que se alejan de Júpiter. Este fenómeno también se llama flexión de marea, y resulta en que los interiores de ambas lunas se calienten por fricción a lo largo de grandes escalas de tiempo, con Ío siendo volcánicamente activo y Europa conteniendo un gran cuerpo de agua salada líquida.
“Ío y Europa son vecinos que orbitan Júpiter, pero parecen provenir de familias completamente diferentes”, afirmó el Dr. Olivier Mousis, científico planetario del Southwest Research Institute y coautor del estudio. “Nuestro estudio muestra que este contraste no se escribió con el tiempo, sino que ya estaba presente al nacer.”
Este estudio se produce mientras que la Europa Clipper de la NASA está actualmente en camino a Europa para estudiar su potencial habitabilidad, con una fecha de llegada estimada para abril de 2030. Durante su misión programada de 4 años, Clipper realizará aproximadamente 50 sobrevuelos cercanos de Europa utilizando órbitas alargadas. La razón de esto es para que la nave espacial no permanezca en el masivo campo magnético de Júpiter por demasiado tiempo, y su intensa radiación podría dañar los componentes de la nave espacial y comprometer la misión.
¿Qué nuevos conocimientos sobre la formación y evolución de Ío y Europa obtendrán los investigadores en los próximos años y décadas? Solo el tiempo lo dirá, y por eso hacemos ciencia.
Como siempre, ¡sigan haciendo ciencia y sigan mirando hacia arriba!
