Europa, la luna de Júpiter, captada por el Very Large Telescope (VLT) de ESO. Crédito: ESO/King & Fletcher
Las imágenes más detalladas jamás tomadas de dos de los[{» attribute=»»>Jupiter’s largest moons by a telescope on Earth reveal the cocktail of chemicals that make up their frozen surfaces.
New images of Europa and Ganymede, two future destinations for exciting new missions to the Jovian system, have been unveiled by planetary scientists from the University of Leicester’s School of Physics and Astronomy.
Europa is named for a woman who, in Greek mythology, was abducted by the god Zeus – Jupiter in Roman mythology. It may be the most promising place in our solar system to find present-day environments suitable for some form of life beyond Earth. With an equatorial diameter of 1,940 miles, Europa is about 90 percent the size of Earth’s Moon. It orbits Jupiter every 3.5 days.
As some of the sharpest images of Jupiter’s moons ever acquired from a ground-based observatory, they reveal new insights into the processes shaping the chemical composition of these massive moons – including geological features such as the long rift-like linae cutting across Europa’s surface.
Ganymede and Europa are two of the four largest moons orbiting Jupiter, a quartet known as the Galilean satellites. While Europa is quite similar in size to our own Moon, Ganymede is the largest moon in the entire Solar System.
The Leicester team, led by PhD student Oliver King, used the European Southern Observatory’s Very Large Telescope (VLT) in Chile to observe and map the surfaces of these two worlds.
The new observations recorded the amount of sunlight reflected from Europa and Ganymede’s surfaces at different infrared wavelengths, producing a reflectance spectrum. These reflectance spectra are analyzed by developing a computer model that compares each observed spectrum to spectra of different substances that have been measured in laboratories.
The images and spectra of Europa, published in the Planetary Science Journal, reveal that Europa’s crust is mainly composed of frozen water ice with non-ice materials contaminating the surface.
Jupiter’s moon Ganymede captured by ESO’s Very Large Telescope (VLT). Credit: ESO/King & Fletcher
Oliver King from the University of Leicester School of Physics and Astronomy said: “We mapped the distributions of the different materials on the surface, including sulphuric acid frost which is mainly found on the side of Europa that is most heavily bombarded by the gases surrounding Jupiter.”
“The modeling found that there could be a variety of different salts present on the surface, but suggested that infrared spectroscopy alone is generally unable to identify which specific types of salt are present.”
Ganymede is not only Jupiter’s largest moon, but the largest moon in our solar system. In fact, it is bigger than the planet Mercury and the dwarf planet Pluto. NASA’s Hubble Space Telescope has found evidence for an underground saltwater ocean thought to be buried under a thick crust of mostly ice. It orbits Jupiter every 7.2 days.
The observations of Ganymede, published in the journal JGR: Planets, show how the surface is made up of two main types of terrain: young areas with large amounts of water ice, and ancient areas mainly consisting of a dark grey material, the composition of which is unknown.
The icy areas (blue in the images) include Ganymede’s polar caps and craters – where an impact event has exposed the fresh clean ice of Ganymede’s crust. The team mapped how the size of the grains of ice on Ganymede varies across the surface and the possible distributions of a variety of different salts, some of which may originate from within Ganymede itself.
Located at high altitude in northern Chile, and with mirrors over 8 meters across, the Very Large Telescope is one of the most powerful telescope facilities in the world.
Oliver King adds: “This has allowed us to carry out detailed mapping of Europa and Ganymede, observing features on their surfaces smaller than 150 km across – all at distances over 600 million kilometers from the Earth. Mapping at this fine scale was previously only possible by sending spacecraft all the way to Jupiter to observe the moons up-close.”
Professor Leigh Fletcher, who supervised the VLT study, is a member of the science teams for ESA’s Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) and NASA’s Europa Clipper mission, which will explore Ganymede and Europa up close in the early 2030s. JUICE is scheduled to launch in 2023, and University of Leicester scientists play key roles in its proposed study of Jupiter’s atmosphere, magnetosphere, and moons.
Professor Fletcher said: “These ground-based observations whet the appetite for our future exploration of Jupiter’s moons.”
“Planetary missions operate under tough operating constraints and we simply can’t cover all the terrain that we’d like to, so difficult decisions must be taken about which areas of the moons’ surfaces deserve the closest scrutiny. Observations at 150-km scale such as those provided by the VLT, and ultimately its enormous successor the ELT (Extremely Large Telescope), help to provide a global context for the spacecraft observations.”
References:
“Global Modelling of Ganymede’s Surface Composition: Near-IR Mapping from VLT/SPHERE” by Oliver King and Leigh N. Fletcher, Accepted, JGR: Planets. arXiv:2209.01976
“Compositional mapping of Europa using MCMC modelling of Near-IR VLT/SPHERE and Galileo/NIMS observations” by Oliver King, Leigh N. Fletcher and Nicolas Ligier (2022), 31 March 2022, Planetary Science Journal. DOI: 10.3847/PSJ/ac596d
This work was funded by a Royal Society Enhancement Award number 180071 to Professor Leigh Fletcher in the School of Physics and Astronomy, entitled “The diversity of Jupiter’s Galilean moons: Earth-based pathfinder observations in preparation for JUICE.”
Los lanzamientos de Starlink continúan ocurriendo.
Un cohete Falcon 9 coronado con 23 satélites de Internet SpaceX Starlink despegó del Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida hoy (17 de abril) a las 5:26 p.m.EDT (9:26 p.m. GMT).
La primera etapa del Falcon 9 regresó a la tierra aproximadamente 8,5 minutos después del lanzamiento como estaba previsto. Aterrizó verticalmente en el dron Just Read the Instrucciones de SpaceX, estacionado en el Océano Atlántico.
Muchos de nosotros no pudimos ver este paso en tiempo real; en un hecho inusual para la empresa SpaceX transmisión en vivo cortada aproximadamente tres minutos después del despegue.
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Este fue el duodécimo lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX. Eso está a ocho del récord de reutilización de la compañía, que estableció durante una misión Starlink la semana pasada.
La etapa superior del Falcon 9 continuó transportando los 23 satélites Starlink a la órbita terrestre baja (LEO). Los desplegará allí aproximadamente 65 minutos después del despegue, si todo va según lo previsto.
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El lanzamiento de esta noche fue ya la 39.ª misión orbital del año para SpaceX y la 26.ª de 2024 dedicada al desarrollo de la red Starlink.
La megaconstelación actualmente consta de más de 5.700 satélites operativos, y este número seguirá creciendo en el futuro. SpaceX tiene permiso para desplegar 12.000 naves Starlink en LEO y ha solicitado aprobación para 30.000 más.
SpaceX completó su lanzamiento final del Falcon 9 desde la plataforma 39A en el Centro Espacial Kennedy de la NASA el miércoles por la noche. La misión Starlink 6-51 tuvo lugar aproximadamente una semana y media después de lanzar su primera misión de viaje compartido Bandwagon-1 desde esa misma plataforma de lanzamiento.
El despegue del cohete Falcon 9 tuvo lugar a las 5:26 p. m. EDT (9:26 p. m. UTC), abriendo una ventana de lanzamiento de aproximadamente cuatro horas.
Con este lanzamiento, SpaceX está ahora a un vuelo de igualar el número total de misiones del Transbordador Espacial desde esta histórica plataforma de lanzamiento. Este es el vuelo número 81 de un cohete Falcon, en comparación con los 82 vuelos en total.
Ha habido un total de 174 vuelos orbitales del LC-39A. Nueve de ellos eran cohetes Falcon Heavy, y los 72 restantes eran cohetes Falcon 9. También ha habido 11 lanzamientos de Saturn 5 desde esta plataforma.
El propulsor de primera etapa Falcon 9 que respalda esta misión, número de cola B1077 en la flota de SpaceX, se lanzó por duodécima vez. Anteriormente apoyó misiones como el vuelo Crew-5 para el Programa de tripulación comercial de la NASA, el satélite geoestacionario GPS 3 Space Vehicle 06 y una nave espacial Northrop Grumman Cygnus en la misión NG-20 a la Estación Espacial Internacional.
Aproximadamente 8,5 minutos después del despegue, B1077 aterrizó en el dron SpaceX, “Simplemente lea las instrucciones”. Este es el aterrizaje número 78 de JRTI y el aterrizaje número 298 de SpaceX hasta la fecha. Esto se produce pocos días después de que el B1062 alcanzara el estatus de líder de vuelo con 20 lanzamientos en total.
Los 23 satélites Starlink a bordo se suman a los 5.809 actualmente en órbita, según el astrónomo y experto en seguimiento orbital Jonathan McDowell. SpaceX ha lanzado 564 satélites Starlink en lo que va de 2024 y este será su vuelo número 26 este año para agregar más.
Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han hecho el sorprendente descubrimiento de emisiones de metano provenientes de una enana marrón o «estrella fallida».
El descubrimiento sugiere que la enana marrón exhibe auroras e incluso podría estar orbitada por una exoluna no descubierta, dijeron los investigadores.
El descubrimiento de la enana marrón JWST es sorprendente, porque no se espera que estos mundos fríos y aislados sean lo suficientemente calientes como para que el metano emita luz infrarroja.
Estos descubrimientos son el resultado de un programa JWST para estudiar 12 enanas marrones. Sugieren que estas estrellas perdidas pueden generar auroras similares a las luces del norte y del sur de la Tierra, así como a las que se ven sobre Júpiter y Saturno. La ausencia de una estrella cerca de esta enana marrón solitaria puede significar que las auroras polares sobre ella son generadas por una luna activa oculta.
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El equipo de estudio estudió la enana marrón fría CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935), ubicada a 47 años luz de la Tierra. Aunque la masa de W1935 está poco limitada, oscilando entre 6 y 35 veces la de Júpiter, se sabe que tiene una temperatura superficial de aproximadamente 400 grados Fahrenheit (204 grados Celsius). Esta es aproximadamente la temperatura a la que hornearías galletas con chispas de chocolate (¿brownies fallidos?).
«Se espera gas metano en planetas gigantes y enanas marrones, pero normalmente lo vemos absorbiendo luz, no brillando», dijo Jackie Faherty, líder del equipo y líder educativo del Museo Americano de Historia Natural. dijo en un comunicado. «Al principio estábamos confundidos acerca de lo que estábamos viendo, pero finalmente se convirtió en pura emoción por el descubrimiento».
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¿Por qué fallan algunas estrellas?
Las enanas marrones reciben su desafortunado apodo de «estrellas fallidas» porque, aunque se formaron directamente a partir de una nube de gas y polvo que colapsa como una estrella, no tienen suficiente masa para desencadenar la fusión nuclear de hidrógeno en helio en su núcleo.
Este es el proceso que define lo que es una estrella de secuencia principal, por lo que las enanas marrones –que tienen masas mayores que las de los planetas más grandes pero más pequeñas que la estrella más pequeña– técnicamente “no logran” alcanzar este estatus.
Faherty y sus colegas estaban observando varias enanas marrones con JWST cuando notaron que W1935 era similar, pero con una diferencia intrigante: emite metano, algo nunca antes visto alrededor de una estrella fallida.
El modelado de W1935 reveló que esta enana marrón en particular también exhibe lo que se llama una «inversión de temperatura». Este es un fenómeno en el que la atmósfera de un planeta se enfría a niveles más profundos. Esto es algo que suele verse en planetas que orbitan estrellas que calientan sus atmósferas de arriba a abajo, pero no se esperaba para W1935 porque la enana marrón está aislada y no hay ninguna fuente de calor externa.
«Nos quedamos gratamente sorprendidos cuando el modelo predijo claramente una inversión de temperatura», dijo en el comunicado Ben Burningham, miembro del equipo y científico de la Universidad de Hertfordshire. «Pero también tuvimos que descubrir de dónde venía este calor extra en la atmósfera superior».
Para resolver este misterio, el equipo estudió más cerca de casa a los gigantes gaseosos del sistema solar, Júpiter y Saturno. Ambos gigantes gaseosos emiten metano y ambos tienen atmósferas que demuestran una inversión de temperatura.
Para Júpiter y Saturno, la causa de las emisiones de metano y la inversión de temperatura son las auroras boreales, lo que llevó a Faherty y al equipo a concluir que esto es lo que el JWST había detectado alrededor de W1935. La gran pregunta es: ¿qué está impulsando el inicio de W1935?
Esto es un problema porque el viento solar (el flujo de partículas cargadas del sol) es el principal impulsor de las auroras en Júpiter, Saturno y la Tierra. Estas cargas chocan con los campos magnéticos de los planetas y viajan a lo largo de las líneas de campo, interactuando con las partículas de la atmósfera. Esto calienta las capas superiores de la atmósfera y provoca la emisión de luz cerca de los polos del planeta. Sin embargo, sin una estrella anfitriona que azote a W1935 con vientos estelares, este proceso no puede ser el principal impulsor de la aurora de la enana marrón solitaria.
Sin embargo, las auroras de Júpiter y Saturno tienen un impulsor secundario menor, en forma de partículas cargadas que fluyen hacia los gigantes gaseosos siguiendo a sus lunas activas que arrojan material al espacio. Por ejemplo, Io, la luna de Júpiter, es el cuerpo más volcánico del sistema solar, y arroja lava a decenas de kilómetros al espacio, mientras que Encelado, la luna de Saturno, arroja géiseres al espacio que contienen vapor de agua y otros materiales que se congelan y burbujean simultáneamente cuando entran en contacto con el espacio.
Así, la aurora de W1935 sin estrella ni viento estelar indica que la enana marrón podría estar orbitada por una luna activa.
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Se necesitarán más pruebas antes de que los científicos puedan confirmar por primera vez la existencia de una luna enana marrón. Hasta entonces, estos primeros indicios proporcionan información sobre la influencia del JWST desde que comenzó a enviar sus observaciones del universo a la Tierra en el verano de 2022.
«Cada vez que un astrónomo apunta con el JWST a un objeto, existe la posibilidad de realizar un nuevo descubrimiento sorprendente», concluyó Faherty. «Las emisiones de metano no estaban en mi radar cuando comenzamos este proyecto, pero ahora que sabemos que pueden estar ahí y la explicación es tan atractiva, estoy buscándola constantemente. Es parte de la forma en que avanza la ciencia».
La investigación del equipo fue publicado hoy (17 de abril) en la revista Nature.