El blog de Antares

Cuando el holandés Hans Lippershey diseñó su primer tubo con lentes, pocos imaginaban que aquel invento podría llegar tan lejos. Un astrónomo toscano, Galileo Galilei, decidió hacerse con uno de esos telescopios y apuntar a la Luna. Allí observó montañas y cráteres similares a los que podemos encontrar en la Tierra. Júpiter es el planeta más grande del sistema solar y el mundo que cuenta con un mayor número de satélites orbitando a su alrededor

No contento con ello, en 1610 descubrió cuatro lunas de Júpiter que orbitaban alrededor del planeta más grande del sistema solar. Cuatro años después, su colega alemán Simon Marius —quien hizo observaciones parecidas— bautizó los objetos recién descubiertos con los nombres de Ío, Europa, Ganímedes y Calisto.

El hallazgo de los también conocidos como satélites galileanos apuntaló las ideas de Nicolás Copérnico, que había defendido que los planetas como la Tierra orbitaban alrededor del Sol. Desde entonces, los científicos han continuado observando Júpiter —gracias a misiones como Juno—, descubriendo que a su alrededor giran 67 lunas. El planeta es el mundo del sistema solar que cuenta con un mayor número de satélites. 

Un equipo de astrónomos del Instituto Carnegie ha encontrado una docena de nuevas lunas de Júpiter, incluyendo un bicho raro que ha recibido el nombre de Valetudo. La denominación hace referencia a la bisnieta del dios Júpiter que, según la mitología clásica, era la diosa de la salud y de la higiene. Su descubrimiento amplía el número total de satélites jupiterianos hasta las 79 lunas, logrando una cifra récord.

Doce nuevos satélites jupiterianos

El grupo de Scott S. Sheppard, que en el pasado saltó a los medios de comunicación por la búsqueda del hipotético noveno planeta del sistema solar, lleva años persiguiendo objetos distantes de nuestro vecindario cósmico. Hace unos meses, mientras trataban de encontrar el misterioso mundo bautizado como Phattie, detectaron una serie de satélites girando alrededor de Júpiter que no se habían visto antes. "Nuestro estudio toma dos imágenes de la misma ubicación del cielo cerca de Júpiter separadas por unas pocas horas. Luego buscamos objetos que se han movido entre las dos fotografías", explica el astrónomo a Hipertextual por correo electrónico. Se trata de doce nuevas lunas pequeñas y débiles, con un tamaño de apenas unos kilómetros, entre las que se encuentra el satélite Valetudo

Así captaron dos fotografías en un intervalo de apenas una o dos horas y consiguieron detectar de forma directa una serie de cuerpos celestes que se movían a la velocidad conocida de Júpiter. La razón por la que estos satélites no se hubieran observado antes, comenta, se debe a que se trata de objetos "más pequeños y débiles" que las anteriores investigaciones no habían podido captar. Todos los cuerpos celestes se encuentran en las órbitas exteriores del gigante gaseoso.

El uso de una potente cámara —llamada Dark Energy Camera e instalada en el telescopio chileno de Víctor Blanco— ha permitido retratar estas nuevas lunas de Júpiter. Tras el hallazgo inicial en 2017, otro investigador del Centro de Planetas Menores de la Unión Astronómica Internacional (IAU, en inglés) calculó sus órbitas para confirmar el hallazgo.

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Los satélites descubiertos cuentan con un tamaño de apenas unos kilómetros y, según los astrónomos, es posible que haya más de cien lunas girando alrededor de este planeta gaseoso con unas dimensiones iguales o superiores a un kilómetro. La enorme fuerza de atracción gravitatoria de Júpiter explica que este mundo sea capaz de capturar tantos objetos que se sitúan en sus proximidades, comenta Sheppard a Hipertextual. Su equipo, que ha descubierto entre otros a un verdadero satélite kamikaze, pretende observar otros planetas de nuestro entorno con el fin de detectar lunas que no habían podido ser observadas hasta la fecha, gracias a las posibilidades que ofrece el Observatorio Interamericano del Cerro Tololo, ubicado en Chile.

Valetudo, una luna 'kamikaze' en Júpiter

"Valetudo es como conducir por la carretera en el lado equivocado", explica Sheppard. El satélite se desplaza siguiendo un movimiento prógrado, es decir, en sentido contrario al resto de lunas de Júpiter, que orbitan a su alrededor con un movimiento retrógrado. Por esta razón, según apunta el investigador, "las colisiones frontales son probables". De hecho, los científicos creen que esta luna pudo chocar con alguna de los satélites retrógrados en el pasado, lo que hizo que se transformase en "el último remanente de una luna [anterior] mucho más grande". Pese a su movimiento en sentido contrario alrededor de Júpiter, es improbable que veamos una colisión de la luna Valetudo

"Las colisiones ocurren, pero en una escala humana de tiempo no suceden, sí en una escala de tiempo como la del sistema solar. Valetudo, quien va en sentido contrario al de los objetos retrógrados, es posible que choque con uno de ellos cada mil millones de años aproximadamente", comenta Sheppard.

Un período de tiempo que es significativamente menor a la edad que presenta el propio sistema solar, que nació hace 4.500 millones de años. Aunque es improbable que veamos un posible accidente de Valetudo en el espacio, lo cierto es que las colisiones de este tipo de satélites kamikaze normalmente "crean más lunas debido a los grandes fragmentos que se desprenden del cuerpo original, que dan lugar a nuevos objetos celestes", concluye el astrónomo.

Hace algo más de veinte años, una sonda de la NASA exploró una luna de Júpiter llamada Europa a unos 400 kilómetros de altura. Aquellos viajes de la misión Galileo alrededor del satélite permitieron obtener las primeras evidencias de que existía un océano de agua líquida bajo la corteza helada de su superficie. Los datos obtenidos en uno de los sobrevuelos, realizado el 21 de diciembre de 1997, mostraban además unos hallazgos inesperados, que han pasado desapercibidos hasta ahora. La misión Galileo detectó in situ las plumas de agua que salen disparadas de la luna Europa, luego observadas por el telescopio Hubble

Tras el fin de la misión Galileo en septiembre de 2003, cuando se estrelló contra Júpiter, los investigadores continuaron estudiando Europa. Esta luna, descubierta por Galileo Galilei en 1610, es uno de los lugares más destacados en la búsqueda de de vida extraterrestre en el sistema solar. El interés aumentó exponencialmente cuando el telescopio Hubble detectó fumarolas de agua emanando de la superficie del satélite, un resultado confirmado posteriormente por la NASA.

Por aquel entonces no lo sabíamos, pero los géiseres de agua —que salen disparados de Europa hasta alcanzar los 200 kilómetros de altitud— ya habían sido observados mucho tiempo atrás. Fue precisamente la sonda Galileo la que había detectado los chorros que emanaban de la luna de Júpiter, sin que los científicos pudieran interpretar correctamente sus resultados. Los datos, obtenidos hace dos décadas, han sido analizados de nuevo por un equipo de investigadores de Estados Unidos. Sus conclusiones publicadas hoy en Nature son claras: Galileo detectó plumas de agua en directo, unas fumarolas que luego fueron observadas en la distancia por el telescopio Hubble entre 2012 y 2016. 

Europa, la luna de Júpiter con un océano de agua

"Los procesos de tipo pluma en Europa ya se habían detectado previamente, pero, por primera vez, se confirman mediante evidencias in situ a partir del campo magnético y del plasma", explica a Hipertextual Jesús Martínez Frías, jefe del Grupo de Investigación de Meteoritos y Geociencias Planetarias en el Instituto de Geociencias (IGEO) del CSIC y la Universidad Complutense de Madrid. En su opinión, el trabajo resulta "muy interesante" al proporcionar "información novedosa sobre los procesos geológicos del interior de Europa y sus distintas posibilidades de detección y análisis". El satélite de Júpiter alberga un océano de agua líquida bajo la corteza helada de su superficie, lugar de origen de los géiseres

"Estos resultados confirman cómo objetos planetarios de pequeño tamaño pueden tener energía para desarrollar una vitalidad geológica, gracias no a sus características endógenas, sino a la interacción de otros mayores, como es el caso de Júpiter", comenta Martínez Frías, que no ha participado en la investigación. El director de la Red Española de Planetología y Astrobiología (REDESPA) destaca la importancia de Júpiter, el mayor planeta del sistema solar, en la aparición de los géiseres de Europa y en la localización y forma de los chorros de agua. Según el estudio publicado en Nature, el plasma de la corona de este mundo interacciona con el satélite, provocando variaciones en el campo magnético y en el plasma de la propia luna, afectando a los procesos geológicos que suceden en su interior. 

Más importante es, si cabe, el prometedor futuro de Europa como candidato para la búsqueda de vida extraterrestre. Según Martínez Frías, "la relación entre vitalidad geológica y búsqueda de vida en cuanto a sus condiciones de habitabilidad no tienen por qué restringirse a planetas de tipo terrestre". Este tipo de mundos tendrían el suficiente tamaño para generar su propia energía; sin embargo, los resultados presentados hoy muestran que dicha energía "puede venir 'cedida' de otros cuerpos planetarios, lo cual es importante desde el punto de vista astrobiológico", asegura a Hipertextual. Europa es uno de los lugares más prometedores para la búsqueda de vida extraterrestre

Horas antes de la publicación del trabajo, la NASA convocó una reunión para discutir los resultados sobre la luna de Júpiter. Su objetivo es valorar la situación de Europa como uno de los lugares más prometedores para la exploración espacial de todo el sistema solar. Su homóloga al otro lado del Atlántico, la Agencia Espacial Europea, tiene previsto lanzar la misión JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) para explorar la región a partir de 2030, cuando podría saborear el océano del satélite sobrevolando su atmósfera e intentando recoger más información acerca de estas llamativas fumarolas. Unos objetivos similares a los de la misión Clipper de la NASA, cuyos datos nos permitirían entender si la luna helada presenta condiciones adecuadas para el desarrollo de la vida fuera del planeta Tierra.

Lanzada el 5 de agosto de 2011, la nave Juno llegó a la órbita de Júpiter el 4 de julio de 2016. Así dio comienzo esta misión de la NASA que logró aquel año capturar algunas de las características atmosféricas del planeta, como tres de sus cuatro lunas más grandes o su Gran Mancha Roja. Durante 2017, Juno registró los ciclones de las regiones polares del gigante gaseoso y descubrió un campo magnético que genera auroras al interaccionar con el viento solar.

Sin embargo, a pesar de los numerosos estudios sobre la superficie de Júpiter, hasta ahora su interior continuaba siendo un enigma. Gracias a los últimos datos proporcionados por la nave, un grupo internacional de científicos ha obtenido grandes avances en el conocimiento de este gigante gaseoso. Las novedades sobre el exoplaneta, publicadas en cuatro estudios en la revista Nature, incluye nueva información sobre su campo gravitatorio, flujos atmosféricos, composición interior y ciclones polares.

La atmósfera y la gravedad de Júpiter

Según los autores, Júpiter es una enorme bola de gas giratoria y los cambios en su campo gravitatorio son el principal indicio de que su densidad interna varía. De ahí la importancia de medirlo con precisión. Los nuevos datos señalan una ligera pero importante asimetría entre el campo gravitatorio de sus hemisferios norte y sur. En un planeta gaseoso, esta irregularidad solo puede ser posible debido a los flujos de aire que recorren su superficie y que también son asimétricos entre ambos puntos del planeta.

“La atmósfera de Júpiter es enorme y se extiende mucho más profundamente de lo que esperábamos”, explica a Sinc Yohai Kaspi, autor de uno de los cuatro estudios e investigador del Weizmann Institute of Science en Rehovot (Israel). “Una profundidad de 3000 kilómetros contiene aproximadamente el 1% de la masa de Júpiter. En nuestro caso, la atmósfera terrestre es menos de una millonésima parte de la masa de la Tierra”, añade.

“Cuanto más profundos son los flujos, más masa contienen, y por lo tanto tienen un efecto más fuerte en el campo gravitatorio –continúa el experto–. De esta manera, el valor de la gravedad en los momentos que presenta algún tipo de irregularidad, nos permitió determinar a qué profundidad se encontraban estas corrientes de aire”.

Gracias a las mediciones de gravitatorias de Juno se ha podido conocer mucho mejor la profundidad, extensión y estructura de las conocidas bandas de Júpiter, que hace más de 400 años ya observó Galileo. Según Kaspi, es como pasar de una imagen 2D a otra 3D.

Cómo medir la gravedad en el espacio

Por su parte, Luciano Iess, autor de otro de los estudios e investigador del departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de la Sapienza en Roma (Italia), comenta: “Para medir la gravedad de Júpiter se necesita analizar cómo una masa –Juno en nuestro caso– cae en el campo gravitatorio del planeta con respecto a otro punto en el espacio”. Todos los cuerpos en un mismo campo gravitatorio caen con la misma aceleración, pero no hay ningún instrumento capaz de medir la gravedad a bordo de una sonda espacial.

“Finalmente, hemos conseguido cuantificar la velocidad de la nave con una precisión exquisita, a 0,01 mm/s, o incluso mejor. ¡Esto es una centésima parte de la velocidad de un caracol!”, exclama el científico.

La medida ha sido posible gracias a una gran antena de la Red de Espacio Profundo de la NASA, ubicada en California, que envía señales de radio. A bordo de la nave Juno se encuentra un transpondedor de la Agencia Espacial Italiana que recibe esta débil señal y la retransmite a la Tierra. La diferencia de frecuencia entre la señal transmitida y la recibida proporciona la velocidad de la nave.

Utilizando esta información, los investigadores han descubierto que los flujos de aire se extienden a unos 3000 kilómetros de profundidad. De acuerdo con los datos aportados por Iess a Sinc, el tamaño del campo gravitatorio de Júpiter depende de estas corrientes: si son superficiales –a unos 300 km–, la asimetría de este es pequeña; pero si son más profundas –de 3000 a 10000 km–, es mayor.

Según Tristan Guillot, coautor de un tercer estudio e investigador del Observatorio de Niza, esto confirma la asimetría norte-sur en el campo gravitatorio del planeta.






Hacia el núcleo del gigante gaseoso

Los investigadores también usaron los datos gravitatorios del gigante gaseoso para analizar su estructura interna, con el objetivo resolver el misterio sobre su composición.

“Lo más importante es que Júpiter es un planeta fluido. A pesar de que su exterior es gaseoso, según se profundiza en su interior, se descubre un líquido a mayor presión y temperatura” explica Guillot.

Según el estudio, el interior de Júpiter es conductor, es decir, está parcialmente ionizado, de modo que la materia es arrastrada por el campo magnético para girar de forma uniforme. Pero a 3000 kilómetros del centro, el planeta ya es neutro.

“Los resultados muestran que el interior del gigante gaseoso es conductivo y que gira de manera uniforme, atrapado por el campo magnético del planeta y una capa externa que gira a diferentes velocidades. Podemos aplicar esto para comprender mejor otros planetas, como Saturno”, apunta el investigador.

Los investigadores creen en la existencia de un denso núcleo en las profundidades del planeta, que sería la verdadera reliquia del gigante gaseoso. Según Guillot, hasta la fecha el desconocimiento sobre la rotación del planeta no permitía explotar al máximo los datos. Sin embargo, ahora que existe la posibilidad de medirla, el objetivo es analizar la información de una manera mucho más precisa y así comprender su composición interna.

Desigualdad entre los ciclones norte-sur

El cuarto trabajo se centra en los gigantescos ciclones de Júpiter, "que se originan por la rápida rotación del planeta y el calor procedente de la parte más baja de la atmósfera", según explica Alberto Adriani, coautor e investigador del Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali de Roma (Italia).


A pesar de que su aspecto es estable, el tamaño de los ciclones varía según su localización. Mientras que en el norte son más pequeños (de entre 4000 y 4600 km de diámetro) y numerosos (hay nueve), en el sur son más grandes (de entre 5600 y 7000 km de diámetro) y se presentan en menor cantidad (seis). Esta investigación muestra que los ciclones circumpolares no giran alrededor del ciclón central, sino alrededor de sus propios centros.

“Juno nos ha permitido observar las regiones polares, zonas que no habían sido analizadas anteriormente. La causa es que no son visibles desde la Tierra y no se han observado en misiones anteriores a Júpiter. Nunca antes se había volado sobre sus polos, como ha hecho Juno”, destaca Adriani.

Esta sonda ha resuelto un rompecabezas astronómico planteado hace al menos 50 años. Además, de acuerdo con Guillot, Júpiter desempeñó un papel fundamental en la formación del sistema solar, y los nuevos descubrimientos suponen un gran paso para profundizar en este aspecto.

“Nuestro objetivo ahora es medir la masa del núcleo y, en general, su composición, ya que son datos indispensables para entender la formación de este gigante gaseoso”, concluye Guillot.