Va JUICE en expedición a lunas heladas de Júpiter

Hace 400 años Galileo Galilei fue la primera persona en ver a Júpiter. Mediante un telescopio rudimentario, que habría tenido un alcance similar al de los binoculares modernos, observó tres débiles puntos brillantes cerca del planeta. Tras una semana, se percató de una nueva luz (que luego resultaría ser Ganímedes). Las observaciones continuaron, pero le extrañó que los cuatro cuerpos celestes nunca se alejaban de Júpiter y parecían moverse al ritmo del planeta. Finalmente, Galileo determinó que lo que había estado analizando no eran estrellas, sino cuerpos celestes en órbita alrededor del planeta y que hoy también son conocidos como los satélites galileanos.

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Cuatro siglos después de las observaciones publicadas en Sidereus Nuncius, un breve tratado astronómico que se difundió en Venecia, Europa prepara el lanzamiento de la esperada misión JUICE, que busca desentrañar la historia de Júpiter y sus lunas, desde su origen hasta la posible aparición de entornos habitables. Si bien se trata de un proyecto de la Agencia Espacial Europea (ESA), también cuenta con la participación internacional de la NASA, la Jaxa de Japón y la ISA de Israel, que han contribuido con softwares para algunos de sus diez instrumentos.

El lanzamiento de la nave, equipada con instrumentos de última generación, incluidas las cargas útiles de teledetección, geofísica e in situ más potentes jamás lanzadas al Sistema Solar exterior, se realizará de la base europea de Kourou en la Guayana Francesa. El despegue está planeado para el próximo 13 de abril y se estima que la nave llegue a Júpiter para finales de la década actual y continuar su trayecto a las lunas heladas de 2031a 2035, tiempo en el que realizará 35 vuelos a estos satélites hasta estrellarse en Ganímedes.

Existen varios cuerpos celestes en el Sistema Solar que tienen océanos bajo su superficie. Tres de ellos son precisamente las tres lunas más grandes de Júpiter: Europa, Calisto y Ganímedes. Esta última luna es el plato fuerte de la misión. Se piensa que este satélite contiene más agua que todos los océanos de la Tierra. A 160 kilómetros debajo de su poderosa corteza helada, estarían sus océanos líquidos. La temperatura de la superficie lunar varía mucho a lo largo del día. Puede aumentar lo suficiente como para que la superficie se sublime, cambiando de estado sólido a gaseoso sin pasar por el estado líquido.

JUICE también estudiará los campos magnéticos de Ganímedes y Júpiter, y verá cómo interaccionan. Se cree que Ganímedes, el noveno cuerpo celeste más grande del Sistema Solar, es la única luna que tiene su propio campo magnético y se encuentra inserto dentro del enorme campo magnético de Júpiter. Es así, que entre estos dos cuerpos celestes se crean interacciones complejas y fascinantes que no se observan en ningún otro lugar del Sistema Solar.

Ambiciosa misión espacial

Los objetivos generales de la misión JUICE son: analizar más a detalle Júpiter como un arquetipo de los gigantes gaseosos del Universo, determinar componentes de los océanos de sus tres lunas mayores, encontrar reservas de agua subterránea, elaborar mapas de sus superficies, estudiar las lunas desde la superficie hasta el núcleo, investigar los cambios que estos territorios espaciales han tenido con el tiempo, indagar en la composición de sus exósferas y explorar zonas poco conocidas de estos satélites naturales.

En el caso de la luna Europa, se estudiarán los elementos químicos esenciales para generar vida y se examinarán las grietas de su cubierta helada. Estas vetas oscuras que se entrecruzan por toda su superficie tienen similitudes con las grietas del hielo marino en la Tierra. Las grietas más grandes tienen unos 20 kilómetros de extensión y una franja central de material más claro; se cree que se ha originado por una serie de erupciones volcánicas en el agua. También se considera que estas fracturas se han producido en parte por la fuerza de la marea ejercida por Júpiter. Otro de los objetivos en Europa es investigar los géiseres que expulsan agua helada al espacio y que fueron descubiertos hace una década.

Calisto es la más alejada de las cuatro lunas y sus dimensiones son ligeramente menores que Mercurio. De aspecto similar a una pelota de golf, su superficie está cubierta de cráteres, como prueba de un largo pasado lleno de colisiones; de hecho, se piensa que es el cuerpo planetario con más cráteres de todo el Sistema Solar. Está hecho de roca e hielo a partes iguales y es la más externa de las cuatro, por lo que su órbita está relativamente lejana en comparación con la de las otras tres lunas. Esto provoca que no experimente fuerzas de marea significativas por la influencia de Júpiter. Tampoco muestra signos de procesos geológicos como volcanes o tectónica de placas, como en las otras lunas, pero es un testigo primigenio: su superficie es el terreno más antiguo del Sistema Solar, con una edad de 4 mil millones de años.

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Preparar, simular y explorar

Para conocer de cerca estos mundos lejanos, la misión cuenta con muchos “ojos” que han sido diseñados para este reto, como el caso de cámara de alta resolución Jano, para el seguimiento de la atmósfera de Júpiter y el estudio en profundidad de sus tres lunas heladas. La cámara fue creada por especialistas de la Toscana, región italiana dodne nació Galileo Galilei. El instrumento tiene tal resolución, que podría observar a detalle una pelota de tenis a un kilómetro de distancia. Henry Suetta, director de investigación y desarrollo de espacio y optrónica, explica en un documento de la ESA que el elemento distintivo de Janus es su rueda con 13 filtros de colores diferentes. “Cada filtro permitirá que el ojo de Janus detecte concentraciones de diferentes elementos químicos; por ejemplo, el rojo podrá identificar el metano y el amarillo el sodio”. Sólo este instrumento requirió siete años de desarrollo, después de descartar varios prototipos.

Antes de emprender el viaje para explorar estos mundos remotos, se realizaron numerosas simulaciones en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales. Se probaron las habilidades de varios equipos; desde el funcionamiento básico de los instrumentos de la nave espacial hasta amenazas externas como la radiación solar y los desechos; así como cuestiones más humanas como la enfermedad y cohesión del equipo, poniendo a prueba la confianza y la comunicación ante situaciones límite. Las simulaciones están diseñadas para garantizar que cualquier problema que suceda en el espacio pueda resolverse desde la Tierra. Los ingenieros del centro de control de la misión de la ESA volaron, una y otra vez, un JUICE falso antes de preparar el lanzamiento del verdadero.

En el “búnker de simulaciones”, la nave probó su “modo seguro” en múltiples ocasiones. Se trata de un estado de protección que apaga los instrumentos y la nave espacial ejecuta sólo sus funciones más básicas, lo que alerta a los equipos de control sobre un problema. Filipe Metelo, oficial adjunto de simulación, ha dicho que recuperar una nave espacial de este modo es agotador, deben llegar a la raíz del problema, reiniciar la computadora central y apagar varias unidades, teniendo poca visibilidad sobre el estado de la nave; sin embargo, es necesario observar y manejar todo tipo de escenarios complejos no ideales.

Olivier Witasse, especialista de la ESA, la califica de misión histórica para poder soportar el lejano viaje, pero las futuras misiones serían aún más ambiciosas: “Podemos esperar que la próxima misión a una luna helada sea aterrizando en la superficie de alguna de ellas. En ese sentido JUICE nos dará las claves de dónde exactamente tendríamos que ir para buscar más pistas de habitabilidad. Otro objetivo a futuro sería una misión de ida y retorno donde se traerían muestras de una de las lunas a la Tierra”.