Los 10 instrumentos científicos con los que la nave de la NASA Europa Clipper buscará vida en una luna de Júpiter

En lo que se anticipa como una de las misiones más ambiciosas de la historia de exploración espacial, la NASA lanzó la sonda Europa Clipper, con el objetivo de explorar el potencial astrobiológico de la luna Europa, un satélite natural de Júpiter.

La nave espacial Clipper, la más grande construida por la agencia espacial estadounidense para una misión planetaria, partió el lunes último desde el Centro Espacial Kennedy en Florida a bordo de un cohete Falcon Heavy de SpaceX, con el propósito de investigar si existen condiciones para la vida bajo la capa de hielo que cubre Europa.

La misión Europa Clipper busca determinar si la luna, que se encuentra a más de 770 millones de kilómetros de la Tierra, podría albergar vida en su océano subterráneo. El interés científico por este satélite se basa en evidencias previas que sugieren la existencia de un vasto océano salado bajo la superficie helada, con una cantidad de agua líquida que podría duplicar la de todos los océanos de la Tierra combinados.

Además, los ingredientes básicos para la vida, como agua, compuestos químicos y fuentes de energía, podrían estar presentes en el entorno de Europa.

Clipper recorrerá 2.900 millones de kilómetros hasta llegar a Júpiter en aproximadamente seis años. Después de su llegada en 2030, la nave tomará un año adicional para ajustar su órbita antes de iniciar una serie de 49 sobrevuelos a solo 25 kilómetros de la superficie de la luna. Esta serie de sobrevuelos permitirá a la nave recopilar datos cruciales para entender la geología, la composición y el espesor de la capa de hielo de Europa, y cómo interactúa con el océano subterráneo.

El uso de la técnica de “onda gravitacional”, aprovechando la gravedad de Marte y la Tierra para ganar velocidad, será clave para el viaje de Clipper. Este método permitirá que la nave llegue a su destino con el menor consumo de combustible posible, lo cual es crucial dada la extensa distancia y las limitadas capacidades de recarga energética en el sistema de Júpiter, donde la luz solar es mucho más tenue que en la Tierra.

La misión se enfrenta a un entorno extremadamente desafiante: Júpiter está rodeado por un campo magnético gigantesco, que es 20.000 veces más potente que el de la Tierra, lo que genera una intensa radiación capaz de dañar las naves espaciales. Para superar este obstáculo, Clipper cuenta con una innovadora bóveda protectora desarrollada con titanio y aluminio, materiales que actúan como escudos contra las partículas atómicas de alta energía. Esta bóveda ha sido diseñada para proteger los componentes electrónicos más sensibles, permitiendo que la nave soporte la radiación durante sus frecuentes visitas cercanas a la luna.

Durante cada sobrevuelo, Clipper pasará menos de un día en la región de mayor radiación antes de regresar a zonas más seguras, para luego repetir el proceso cada dos o tres semanas. Esta estrategia reduce al mínimo la exposición acumulada de la nave a la radiación dañina, lo cual es fundamental para garantizar el éxito de la misión a largo plazo.

Clipper está equipada con el conjunto de instrumentos científicos más sofisticado desarrollado hasta la fecha para una misión planetaria. La nave lleva nueve instrumentos principales, incluyendo cámaras y espectrómetros para obtener imágenes de alta resolución y mapas de la composición de la superficie y la atmósfera de Europa. Además, cuenta con un radar de penetración de hielo diseñado para detectar agua subterránea, un magnetómetro y sensores de gravedad para estudiar el océano y el interior profundo de la luna.

Estos instrumentos trabajarán simultáneamente en cada uno de los sobrevuelos, proporcionando una visión integral del satélite. Uno de los objetivos prioritarios es evaluar si existen áreas bajo la gruesa corteza de hielo donde las condiciones sean favorables para la vida. La nave también buscará indicios de actividad geológica reciente, como erupciones de agua cálida, que podrían señalar la existencia de fuentes de energía.

La misión Europa Clipper es fruto de una colaboración internacional que ha involucrado a instituciones de investigación en Estados Unidos y Europa. Más de 1.000 personas, incluidos unos 220 científicos, han participado en su desarrollo. Desde su aprobación en 2015, más de 4.000 profesionales han contribuido a la misión, trabajando en diversos aspectos técnicos y científicos, desde el diseño de los instrumentos hasta la planificación de las órbitas.

El esfuerzo colectivo para enviar la nave al entorno de Júpiter no solo busca responder a la pregunta de si la vida puede existir más allá de la Tierra, sino también arrojar luz sobre los mecanismos de habitabilidad en otros mundos oceánicos. Si la misión tiene éxito en encontrar señales de habitabilidad en Europa, podría cambiar la manera en que se buscan entornos propicios para la vida en otros rincones del Sistema Solar y más allá.

La NASA ha diseñado 10 instrumentos científicos para determinar lo que sería el mayor hallazgo científico de la historia, al hablar de vida extraterrestre.

La agencia espacial ya anticipó que todos los 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 para saber sobre cómo los instrumentos de Europa Clipper lograrán los objetivos científicos de la misión.

1- Cámaras de alta resolución. La nave estará provista de una cámara gran angular y una cámara de ángulo estrecho. Cada una de éstas 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.

2- Espectrómetro para luz infrarroja. La nave Europa Clipper podrá determinar la composición de la superficie de la luna de Júpiter mediante el uso de un espectrómetro de imágenes que analizará la luz infrarroja reflejada desde Europa para buscar compuestos orgánicos, como sulfatos y carbonatos.

El espectrómetro de imágenes cartografiará la composición de la superficie de Europa en detalle, ayudando a los científicos a comprender su historia geológica.

3. Radar que penetra el hielo. El aparato servirá para buscar lagos subterráneos similares a los que se encuentran debajo de la capa de hielo de la Antártida y producir imágenes en 3D de la capa de hielo de Europa. 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 aparato será capaz de 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.

4. Magnetómetro. Permitirá medir la fuerza y la dirección del campo magnético de Europa, luna que 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.

5. Instrumento de plasma. Estudiará el flujo de plasma cerca de Europa, ayudando a calibrar los datos del magnetómetro, dado que 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.

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.

6. Instrumento gravitatorio. 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.

El equipo científico a cargo de estudiar la gravedad podrá 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.

7. Instrumento térmico. Inspeccionará la superficie congelada de Europa en busca de erupciones recientes de agua más caliente en la superficie o cerca de ella. Esta herramienta buscará pistas sobre su actividad, como criovolcanes y regiones donde el posible océano de la luna podría estar cerca de la superficie.

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.

8- Espectrógrafo de luz ultravioleta: 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 identificará principalmente moléculas relativamente simples, como hidrógeno, oxígeno, hidróxido y dióxido de carbono.

9- Espectrómetro de masas: recogerá y revelará las identidades moleculares de los gases en la tenue atmósfera de Europa y de las posibles columnas. El instrumento 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.

10- Analizador de polvo: servirá para recoger las partículas más grandes e identificar su química. 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.