Lo que encontró el Webb en los satélites jovianos
2 agosto, 2023
Los grandes satélites de Júpiter se conocen desde la época de Galileo; sin embargo, son muchos los detalles que quedan por descubrir. Una mirada desde el Telescopio Espacial James Webb (JWST) revela un par de aspectos desconocidos en Ío y Ganímedes.
Los datos del espectrómetro infrarrojo (NIRSpec, por sus siglas en inglés) revelan dos actividades que no se conocían previamente. Peróxido de hidrógeno en los polos de Ganímedes y erupciones volcánicas en Ío son reconocibles en las imágenes.
Un par de viejas conocidas con nuevos detalles
Ganímedes es la luna más grande de Júpiter. Por su parte, Ío es conocida por su vulcanismo. Los resultados de las observaciones se publicaron en dos artículos por separado.
“Esto muestra que podemos hacer ciencia increíble con el Telescopio Espacial James Webb en objetos del sistema solar, incluso si el objeto es realmente muy brillante, como Júpiter, pero también cuando se ven cosas muy tenues junto a Júpiter”, comentó en un comunicado Imke de Pater, quien es profesora emérita de astronomía y ciencias de la tierra y planetarias en la Universidad de California en Berkeley.
La historia de Ganímedes
El estudio sobre Ganímedes se publicó en la revista científica Science Advances. Los investigadores detectaron absorción de luz por peróxido de hidrógeno (H2O2) en los polos norte y sur del satélite. Esto es resultado del impacto de las partículas cargadas entre Júpiter y Ganímedes contra el hielo de la superficie.
“La revelación del JWST sobre la presencia de peróxido de hidrógeno en los polos de Ganímedes muestra por primera vez que las partículas cargadas canalizadas a lo largo del campo magnético de Ganímedes están alterando preferentemente la química de la superficie de sus casquetes polares”, explica Samantha Trumbo, quien es una becaria postdoctoral 51 Pegasi b en la Universidad de Cornell y participó en el estudio.
Las partículas cargadas golpean el hielo alrededor de los polos y rompen las moléculas de agua en fragmentos. Este proceso se conoce como radiolisis. En él se recombinan las moléculas y forman el H2O2.
Los investigadores sospechan que lo que ocurre en Ganímedes es porque tiene campo magnético, a diferencia de las otras lunas del sistema solar. El campo magnético sería el encargado de redirigir las partículas cargadas hacia los polos.
“Así como el campo magnético de la Tierra dirige las partículas cargadas desde el Sol a las latitudes más altas, causando la aurora, el campo magnético de Ganímedes hace lo mismo con las partículas cargadas de la magnetosfera de Júpiter”, explica Trumbo. “No sólo estas partículas resultan en auroras en Ganímedes, sino que también impactan en la superficie helada”, agrega.
La reacción a estas partículas es distinta en otros satélites del mismo sistema joviano. Michael Brown, quien es profesor de astronomía planetaria en el Caltech ha trabajado con Trumbo en la observación de Europa. Ahí el peróxido se encuentra en gran parte de la superficie debido a que esta luna helada no tiene un campo magnético que oriente a las partículas cargadas.
La comparación entre Ganímedes y sus vecinas Europa y Calisto “ayuda a entender realmente cómo funciona esta llamada radiólisis y que, de hecho, funciona como la gente esperaba, basado en experimentos de laboratorio en la Tierra”, explica Imke de Pater.
La historia de Ío
Por su parte, un artículo aceptado por la revista científica JGR: Planets de la Unión Americana de Geofísica revela varias erupciones activas en Ío. Entre ellas hay una muy brillante en el complejo volcánico llamado Loki Patera y una excepcionalmente brillante en Kanehekili Fluctus.
Ío es la única luna con vulcanismo activo en el sistema solar. El empuje gravitacional de Júpiter calienta a Ío. Esto permite conocer una perspectiva diferente sobre el vulcanismo fuera de la Tierra.
Es la primera vez que se logra vincular una erupción volcánica con una característica específica de emisión que producen las llamadas transiciones “prohibidas” de monóxido de azúfre gaseoso (SO). La detección se hizo en Kanehekili Fluctus.
El mayor componente de la atmósfera de Ío es el dióxido de sulfuro (SO2). Proviene de la sublimación de hielo SO2. Los volcanes también producen SO, que es más difícil de detectar. La línea de emisión de monóxido de azúfre gaseoso “prohibido” tiene concentraciones muy bajas, se produce apenas por un corto tiempo después de excitarse.
El SO es visible únicamente cuando Ío está a la sombra de Júpiter. Cuando eso pasa, el SO2 se congela en la superficie. Es el momento en que se puede reconocer al SO y al SO2 volcánico que acaba de ser emitido a la atmósfera.
Hace dos décadas Imke de Pater y su grupo de colaboradores propusieron un estado de excitación del SO que se produce únicamente en los eventos volcánicos. Permanecería en la atmósfera apenas unos segundos y emitiría una línea “prohibida”. Esto es similar a lo que ocurre en las auroras terrestres que producen transiciones “prohibidas” de oxígeno en la tenue atmósfera superior.
Entre agosto y septiembre de 2022 De Pater había observado Loki Patera desde el Telescopio Keck en Hawái. El brillo de la erupción no había sido registrado. Las observaciones desde el Webb muestran que la erupción apenas comienza; la región es mucho más brillante que hace unos meses.