Diez datos sobre los instrumentos científicos de Europa Clipper

Cuando la misión Europa Clipper sea lanzada en 2024, se propondrá responder a una pregunta clave: ¿Existen entornos en la luna Europa capaces de sustentar vida?

Para obtener la respuesta, una intrincada serie de instrumentos trabajarán en conjunto para recopilar mediciones de su océano interno, cartografiar la composición de su superficie y su geología, y buscar respiraderos por donde puedan estar saliendo columnas de vapor de agua provenientes de su corteza helada. Estos son diez datos que debes saber sobre cómo los instrumentos de Europa Clipper lograrán los objetivos científicos de la misión.

El sistema de formación de imágenes de Europa Clipper captará las cordilleras, los valles, las bandas y otras características de la superficie de Europa con un detalle sin precedentes. El sistema de formación de imágenes tiene una cámara gran angular y una cámara de ángulo estrecho. Cada cámara tiene un sensor de ocho megapíxeles sensible a las longitudes de onda visibles de la luz y un pequeño rango de longitudes de onda del infrarrojo cercano y ultravioleta. Este sistema cartografiará alrededor del 90 por ciento de Europa a 100 metros (330 pies) por píxel. Eso es seis veces más superficie de Europa de lo que fue cartografiado con las imágenes de la nave espacial Galileo, el vehículo orbitador de Júpiter que captó imágenes de esta luna a finales de la década de 1990.

Europa Clipper también determinará la composición de la superficie de la luna. El espectrómetro de imágenes de la misión analizará la luz infrarroja reflejada desde Europa para buscar compuestos orgánicos, como sulfatos y carbonatos, y otros compuestos. El instrumento medirá la presencia, ausencia y fuerza de diversas longitudes de onda de luz que ayudan a los científicos a inferir la composición. El espectrómetro de imágenes cartografiará la composición de la superficie de Europa en detalle, ayudando a los científicos a comprender la historia geológica de Europa y el posible océano de la luna.

Uno de los instrumentos de Europa Clipper utilizará un radar para penetrar la [NG1] capa de hielo de la luna en busca del posible océano que se encuentra debajo y estudiará la estructura y el grosor del hielo. El radar de penetración del hielo transmitirá las ondas de radio que rebotan en las características del hielo subterráneo.

Esta misma tecnología ha sido utilizada en la Tierra durante décadas para estudiar el espesor y la estructura subterránea de las capas de hielo de la Antártida y Groenlandia. El radar de Europa Clipper utilizará dos frecuencias diferentes de ondas de radio para penetrar el hielo de Europa hasta 30 kilómetros (18 millas) de profundidad. Algunas ondas de radio regresarán a la nave espacial, pero a una fracción de su energía original. Al medir la diferencia de tiempo entre la transmisión y el retorno, y al saber a qué velocidad viajan las ondas de radio a través de diversos materiales, el instrumento de radar nos indicará a qué distancia de la nave espacial están las características detectadas. Esto permitirá a los científicos comprender las diferencias en las propiedades de los materiales y producir detalladas imágenes en 3D de la capa de hielo, incluyendo las bolsas de agua que hay dentro de esta capa que podrían servir como pasadizos para que los productos químicos se muevan entre la superficie de la luna y el océano que estaría debajo.

La misión también llevará un magnetómetro para medir la fuerza y la dirección del campo magnético de la luna. Europa no genera su propio campo magnético de forma independiente. Sin embargo, las variaciones temporales del campo magnético de Júpiter inducen un campo magnético dentro de Europa, presumiblemente mediante corrientes eléctricas que fluyen en un océano salado debajo del hielo de esta luna. Ubicado sobre un brazo de soporte que alcanza 8,5 metros (25 pies) de longitud cuando está completamente desplegado, el instrumento magnetómetro de Europa Clipper medirá la fuerza y la orientación de los campos magnéticos de Europa y Júpiter durante decenas de sobrevuelos de Europa. El instrumento permitirá a los científicos medir la profundidad y la salinidad del posible océano de Europa, así como el espesor de la capa de hielo.

El campo magnético de Júpiter también transporta partículas cargadas en un gas ionizado, llamado plasma, proveniente de la luna volcánica Ío, la ionosfera de Júpiter y la propia Europa. Este plasma distorsiona el campo magnético inducido de Europa. El instrumento de plasma de esta misión estudiará la densidad, la temperatura y el flujo de plasma cerca de Europa. El instrumento de plasma tiene cuatro sensores llamados copas de Faraday, que son copas de metal diseñadas para atrapar partículas cargadas en el espacio. El plasma crea una corriente eléctrica cuando se estrella contra una placa detectora ubicada dentro de una copa de Faraday, revelando la velocidad y la densidad del plasma. Si bien esto es interesante por sí solo, comprender la densidad, la temperatura y el flujo del plasma ayudará a calibrar los datos del magnetómetro de la nave espacial. La poderosa combinación de estos dos instrumentos es clave para determinar con precisión el espesor de la capa de hielo de Europa y la profundidad y conductividad de su océano.

Descubrir el grosor de la capa de hielo de Europa es importante para comprender si existen lugares debajo de la superficie de la luna que podrían albergar vida hoy en día. El hielo más delgado o el agua que pasa a través del hielo ayudarían a que los elementos químicos básicos esenciales en la superficie de Europa lleguen al océano, mejorando las probabilidades de que la luna pueda sostener vida. Si bien el radar y el magnetómetro de penetración de hielo de la nave espacial proporcionarán medios complementarios para medir el espesor de la capa de hielo, los experimentos de gravedad también permitirán a los científicos obtener mediciones detalladas de la forma variable de la superficie de Europa a medida que esta orbita Júpiter, así como información detallada sobre el subsuelo de Europa.

Europa Clipper pasará casi 50 veces a través del campo de gravedad de Europa mientras la luna está a diversas distancias de Júpiter. El campo gravitatorio de Europa es en parte el resultado de la forma de la propia luna. Al estudiar cómo cambia de forma el campo de gravedad de Europa, los científicos miden cómo la propia luna responde a las fuerzas de marea de Júpiter, como resultado de su estructura interior. En los experimentos con gravedad, las antenas de radio de la Red del Espacio Profundo de la NASA enviarán señales de radio a Europa Clipper. Luego, la nave espacial retransmitirá estas ondas de radio a la Tierra a una frecuencia diferente, de modo coherente con lo que recibió. El equipo científico a cargo de estudiar la gravedad puede analizar con precisión el efecto Doppler y otros aspectos de la señal de radio que se recibe en la Tierra. Estas mediciones de la gravedad, combinadas con las líneas de evidencia del radar de penetración de hielo y el magnetómetro de la nave espacial, ayudarán a limitar los posibles espesores de las capas oceánicas y de hielo de Europa.

Europa Clipper llevará un sistema de imágenes de emisión térmica que analizará la luz infrarroja de Europa para cartografiar las temperaturas en la superficie de la luna. Esta herramienta buscará pistas sobre su actividad, como criovolcanes y regiones donde el posible océano de la luna podría estar cerca de la superficie. Cuando parte de Europa rota fuera de la luz solar, el material granular se enfría más rápido que los grandes bloques de material. El sistema de imágenes térmicas registrará las velocidades de enfriamiento de la superficie para conocer la textura de la superficie de Europa. Cartografiar la temperatura de la superficie y el agua cerca de la superficie ayudará a comprender las propiedades de Europa a pequeña escala.

Al recolectar luz ultravioleta con un telescopio y crear imágenes, el espectrógrafo del ultravioleta de Europa Clipper buscará posibles columnas de vapor de agua que podrían hacer erupción desde la superficie de Europa, además de proporcionar datos sobre la composición y la dinámica de la delgada atmósfera de la luna, y datos sobre la composición de la superficie de la luna. Este instrumento recoge la luz ultravioleta y separa sus longitudes de onda con una rejilla óptica. El espectrógrafo del ultravioleta identificará principalmente moléculas relativamente simples, como hidrógeno, oxígeno, hidróxido y dióxido de carbono.

Además, el espectrómetro de masas de la misión identificará y analizará los gases en la tenue atmósfera de Europa y proveniente de posibles columnas. El espectrómetro de masas recogerá gases, los convertirá en partículas cargadas llamadas iones y hará rebotar los iones de un lado a otro dentro del instrumento. Al cronometrar su tránsito por el instrumento, el espectrómetro de masas determina la masa de los iones, revelando así sus identidades moleculares. También estudiará la química del posible océano subterráneo de la luna, si el océano y la superficie intercambian material, y cómo lo hacen, y de qué manera la radiación altera los compuestos en la superficie de la luna.

Los meteoritos diminutos expulsan al espacio trozos de la superficie de Europa y un océano subterráneo, o depósitos de agua en el hielo, podrían descargar material al espacio en forma de columnas de vapor. Para estudiar esto, el analizador de polvo de Europa Clipper recogerá las partículas más grandes de estas columnas e identificará su química, revelando la composición de la superficie de Europa, incluyendo las posibles moléculas orgánicas. El analizador de polvo puede detectar sales en el polvo y en los granos de hielo, proporcionando información adicional sobre el posible océano subterráneo. Si un océano o embalse subterráneo expulsa materiales al espacio en forma de columnas, el analizador de polvo nos ayudará a determinar si el agua de Europa es apta para sostener alguna forma de vida.

La nave espacial Europa Clipper de la NASA llevará a cabo un estudio detallado de la luna de Júpiter Europa para determinar si esta luna helada podría albergar condiciones aptas para la vida. Europa Clipper llevará un conjunto avanzado de instrumentos científicos para descubrir si Europa alberga entornos aptos para la vida.

Read this story in English here.