La modelización de las atmósferas de los satélites galileanos ofrece pruebas de que Galileo detectó una pluma de agua en Europa
Los dos satélites galileanos, Io y Europa, están integrados en la inmensa magnetosfera de Júpiter, un plasma magnetizado turbulento de gas ionizado que conduce electricidad. El gas interactúa con las atmósferas de los satélites, lo cual da lugar a auroras, como se ha observado con el telescopio espacial Hubble. Los cambios en el brillo y la morfología de estas auroras están correlacionados con el entorno de plasma de los satélites. Por ejemplo, hay unos puntos brillantes cerca del ecuador de Io que oscilan en relación con el campo magnetosférico variable de Júpiter. La aurora de Europa es tenue en la zona ecuatorial, con manchas brillantes en las regiones polares septentrional y meridional. La interacción del plasma de Io acopla electromagnéticamente Io y Júpiter mediante una corriente eléctrica invisible de partículas cargadas que dejan «huellas» aurorales en los hemisferios norte y sur de Júpiter. El brillo de estas huellas varía según la interacción local de Io con el plasma magnetosférico. El proyecto AuroraMHD, financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie, desarrolló un modelo informático para estudiar la interacción entre los satélites y el plasma magnetizado en movimiento. «La comparación de nuestros resultados con mediciones reales del plasma nos permitió conocer mejor el interior y la atmósfera de estos satélites. Además, posiblemente identificamos una pluma de agua en Europa detectada por Galileo», explica la investigadora Aljona Blöckner del Real Instituto Sueco de Tecnología (KTH) de Estocolmo.
Modelización de las interacciones del plasma
AuroraMHD abordó la modelización de distintos fenómenos físicos relacionados con las interacciones entre los satélites y el plasma, como las colisiones entre partículas de las atmósferas de los satélites y partículas de plasma de la magnetosfera de Júpiter. Puesto que estos fenómenos fluctúan con el tiempo, las simulaciones se generaron a partir de distintas configuraciones. Los resultados se compararon con mediciones de la sonda Galileo de la NASA, mediante una colaboración con ESTEC-ESA. Los datos sobre los campos electromagnéticos en el entorno de plasma de Europa obtenidos de cada simulación se utilizaron para simulaciones adicionales del flujo de protones energéticos. Las moléculas de agua pueden modificar el entorno electromagnético de la atmósfera, lo cual altera las trayectorias de las partículas energéticas. A partir de la hipótesis que plantea la existencia de un océano de agua bajo la corteza de Europa, se simularon los movimientos de protones con distintas configuraciones de la atmósfera de Europa, con una pluma de vapor de agua presente. A continuación, se compararon los resultados con las mediciones de partículas energéticas de la sonda Galileo de la NASA. «Nos entusiasmó ver que, al incluir una pluma en nuestra simulación, se obtiene una deplexión de protones similar a la medida durante una aproximación de Galileo», añade Blöcker. «Sin una observación directa de plumas de agua, este tipo de pistas son sumamente importantes. Las disminuciones de protones energéticos no se habían analizado anteriormente en relación con distintas características atmosféricas de Europa». El equipo también modelizó la interacción del plasma con Io para investigar de qué modo las variaciones en el entorno del plasma y la atmósfera de Io pueden afectar al flujo de energía radiada desde Io, lo cual repercute en su huella auroral. «Relacionamos los cambios en las densidades atmosféricas y del plasma, además de las alteraciones en el campo magnético, con las variaciones en el brillo de la huella de Io observada por la sonda Juno de la NASA», explica Blöckner.
Ayuda para las misiones futuras
Io es el cuerpo más activo volcánicamente del sistema solar, con flujos de lava y erupciones en toda la superficie. Este satélite tiene una atmósfera tenue de dióxido de azufre y podría hospedar un océano de magma. Europa tiene una atmósfera poco densa de oxígeno, está cubierto de hielo y tiene la superficie más lisa del sistema solar. Puesto que hospeda un océano de agua salada bajo su corteza gélida, se cree que contiene los ingredientes clave para sostener vida. Los resultados de AuroraMHD ayudan a planificar las observaciones de sondas futuras, como la JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) de la ESA y la misión Europa Clipper de la NASA.
Palabras clave
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