Hubble, el emblemático Telescopio Espacial, ha detectado la primera evidencia de vapor de agua en Ganímedes, la Luna de Júpiter. Este vapor de agua se forma cuando el hielo de la superficie de la luna se sublima, es decir, pasa de sólido a gas.

Los científicos utilizaron conjuntos de datos nuevos y de archivo del Telescopio Espacial Hubble de la NASA para hacer el descubrimiento, publicado en la revista Nature Astronomy.

Investigaciones anteriores han ofrecido evidencia circunstancial de que Ganímedes, la luna más grande del sistema solar, contiene más agua que todos los océanos de la Tierra. Sin embargo, las temperaturas son tan frías que el agua en la superficie se congela. El océano de Ganímedes residiría aproximadamente a 160 km por debajo de la corteza; por lo tanto, el vapor de agua no representaría la evaporación de este océano.

Los astrónomos volvieron a examinar las observaciones del Hubble de las últimas dos décadas para encontrar esta evidencia de vapor de agua.

Esta imagen presenta la luna de Júpiter, Ganímedes, vista por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA en 1996. Crédito: ASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)

En 1998, el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble tomó las primeras imágenes ultravioleta (UV) de Ganímedes, que revelaron cintas de colores de gas electrificado llamadas bandas aurorales, y proporcionó más evidencia de que Ganímedes tiene un campo magnético débil.

Las similitudes en estas observaciones UV se explicaron por la presencia de oxígeno molecular (O2). Pero algunas características observadas no coincidieron con las emisiones esperadas de una atmósfera de O2 puro. Al mismo tiempo, los científicos concluyeron que esta discrepancia probablemente estaba relacionada con concentraciones más altas de oxígeno atómico (O).

Como parte de un gran programa de observación para apoyar la misión Juno de la NASA en 2018, Lorenz Roth del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, Suecia, dirigió el equipo que se propuso medir la cantidad de oxígeno atómico con Hubble. El análisis del equipo combinó los datos de dos instrumentos: el Cosmic Origins Spectrograph de Hubble en 2018 e imágenes de archivo del Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) de 1998 a 2010.

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Para su sorpresa, y contrariamente a las interpretaciones originales de los datos de 1998, descubrieron que apenas había oxígeno atómico en la atmósfera de Ganímedes. Esto significa que debe haber otra explicación para las aparentes diferencias en estas imágenes de auroras UV.

Luego, Roth y su equipo observaron más de cerca la distribución relativa de la aurora en las imágenes UV. La temperatura de la superficie de Ganímedes varía mucho a lo largo del día, y alrededor del mediodía cerca del ecuador puede calentarse lo suficiente como para que la superficie del hielo libere (o sublime) algunas pequeñas cantidades de moléculas de agua. De hecho, las diferencias percibidas en las imágenes UV están directamente correlacionadas con el lugar donde se esperaría agua en la atmósfera de la luna.

Roth dijo:

“Hasta ahora sólo se había observado el oxígeno molecular. Esto se produce cuando las partículas cargadas erosionan la superficie del hielo. El vapor de agua que medimos ahora se origina por la sublimación del hielo causada por el escape térmico del vapor de agua de las regiones cálidas y heladas”.

En 1998, el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble tomó estas primeras imágenes ultravioleta de Ganímedes, que revelaron un patrón particular en las emisiones observadas de la atmósfera de la luna. La luna muestra bandas de auroras que son algo similares a los óvalos de auroras observados en la Tierra y otros planetas con campos magnéticos. Esta fue una evidencia ilustrativa del hecho de que Ganímedes tiene un campo magnético permanente. Las similitudes en las observaciones ultravioleta se explicaron por la presencia de oxígeno molecular. Las diferencias se explicaron en ese momento por la presencia de oxígeno atómico, que produce una señal que afecta más a un color UV que al otro. Crédito: NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

Este hallazgo agrega anticipación a la próxima misión de la ESA (Agencia Espacial Europea), JUICE , que significa JUpiter ICy moons Explorer. JUICE es la primera misión a gran escala del programa Cosmic Vision 2015-2025 de la ESA. Planeado para su lanzamiento en 2022 y su llegada a Júpiter en 2029, pasará al menos tres años haciendo observaciones detalladas de Júpiter y tres de sus lunas más grandes, con especial énfasis en Ganímedes como cuerpo planetario y hábitat potencial.

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Ganímedes fue identificado para una investigación detallada porque proporciona un laboratorio natural para el análisis de la naturaleza, la evolución y la habitabilidad potencial de los mundos helados en general, el papel que juega dentro del sistema de satélites galileanos y sus interacciones magnéticas y de plasma únicas con Júpiter y su medio ambiente.

Roth agregó:

“Nuestros resultados pueden proporcionar a los equipos de instrumentos de JUICE información valiosa que se puede utilizar para refinar sus planes de observación para optimizar el uso de la nave espacial”.

En este momento, la misión Juno de la NASA está observando de cerca a Ganímedes y recientemente lanzó nuevas imágenes de la luna helada. Juno ha estado estudiando Júpiter y su entorno, también conocido como sistema joviano, desde 2016.

Comprender el sistema joviano y desentrañar su historia, desde su origen hasta la posible aparición de entornos habitables, nos proporcionará una mejor comprensión de cómo se forman y evolucionan los planetas gigantes gaseosos y sus satélites. Además, es de esperar que se encuentren nuevos conocimientos sobre la habitabilidad de los sistemas exoplanetarios similares a Júpiter.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Nature Astronomy.

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