Finalitza el llarg viatge de Galileu

2002/04/01 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronautika
• Astronomia

ANDANA

En la dècada de 1970, quan les naus Pioneer i Voyager van passar al costat de Júpiter, van rebre dades interessants però limitades, ja que no podien detenir-se en elles. Llavors, en la NASA van proposar posar en marxa un projecte que visités Júpiter i els seus satèl·lits. Es tractava d'estudiar l'atmosfera de Júpiter, de comprovar si el satèl·lit Io tenia volcans actius, d'estudiar de prop la superfície gelada europea...

Viatge de Galileu

Galileu va ser llançat en 1989 per la transbordadora espacial Atlantis. La nau espacial no disposava de suficient energia per a dirigir-la a Júpiter i es va valer de l'impuls de la Terra i del camp gravitatori de Venus. Una vegada va girar al voltant de Venus i dues vegades al voltant de la Terra, es va dirigir a Júpiter. Les petites quantitats de plutoni que es van utilitzar per a realitzar aquestes maniobres van provocar el rebuig de moltes persones.

Sistema de Júpiter estudiat per Galileu. De dalt a baix les llunes Io, Europa, Ganímedes i Calisto, i a l'esquerra la Gran Taca Vermella de Júpiter. La Gran Taca Vermella és la tempesta més coneguda de l'atmosfera de Júpiter i els astrònoms porten gairebé 300 anys investigant. De nord a sud és major que el diàmetre de la Terra i d'est a oest és el doble que el de la Terra.

ANDANA

Envoltant Venus i la Terra, va provar els instruments i va realitzar les primeres fotografies. Els primers errors també van ocórrer llavors. La gran antena de Galileu no es va obrir tal com estava previst i va caldre reprogramar tot el sistema per a poder rebre tota la informació a través de l'antena petita.

Els descobriments de Galileu van començar abans d'arribar a Júpiter. En travessar el cinturó d'asteroides entre Mart i Júpiter, va descobrir l'asteroide Gaspra i el petit satèl·lit Dactyl de l'asteroide Anada. I en 1994 va veure abans que ningú com es va reduir el cometa Shoemaker Levy contra Júpiter. Els astrònoms de la Terra esperen que Júpiter giri per a veure les zones del xoc.

Després d'un viatge de sis anys, Galileu va arribar al sistema de Júpiter al juliol de 1995, quan va alliberar la sonda que portava lligada. Quatre mesos després que la zona gravitatòria de Júpiter capturés a la sonda, va entrar en l'atmosfera del gegant gasós. Abans d'evaporar-se, va recórrer 135 quilòmetres de l'atmosfera (atmosfera superior de Júpiter) i va estar rebent dades durant 59 minuts.

Sorpreses en l'atmosfera de Júpiter

L'atzar intencionadament va provocar que la sonda caigués en la zona coneguda com a ‘taca calenta’ i que els científics recollissin dades que no esperaven, en detectar aigües i temperatures molt més baixes de l'esperat. Posteriorment, quan Galileu va realitzar mesuraments globals, van descobrir que en l'atmosfera de Júpiter s'intercalen regions humides i seques que queien en una de les sondes més seques.

Fotografia realitzada el 26 de juny de 1996. Els científics han observat en les fotos de Galileu estructures com els cúmuls que provoquen tempestes en la Terra (els brillants punts blancs dels quadres; el més petit té desenes de quilòmetres). La sonda llançada a l'atmosfera de Júpiter va mesurar vents de 500 km/h i es creu que els caps de tro poden ser la font d'energia de l'immens vent que circula per Júpiter. En la imatge es veuen els núvols alts i densos en blanc, els núvols alts i fins roses i els núvols baixos en blau. (Foto: ANDANA).

Gràcies a les dades recollides per la sonda i Galileu, els investigadors han pogut conèixer alguns detalls de l'atmosfera de Júpiter. Per exemple, està dividida en tres capes: en l'exterior es troben els núvols d'amoníac gelat, en el centre els cristalls d'amoni i sulfur d'hidrogen i, en la part inferior, l'aigua gelada i tal vegada també l'aigua líquida.

Quant a les tempestes, s'ha pogut mesurar la velocitat dels vents provocats –500 km/h– i determinar les causes que les condueixen. Sembla ser que es deu a la circulació vertical creixent de l'aigua i al moviment descendent del vent sec. I són súper violents. La taca vermella de Júpiter és coneguda des de fa temps, però Galileu ha trobat rivals: dues taques blanques que funcionen com un únic sistema. Junts formen una tempesta igual al diàmetre de la Terra.

Descobriment per satèl·lit i descobriment

A l'ésser un gegant gasós, Júpiter no té una superfície sòlida com la Terra, però la seva temperatura i pressió a l'interior són molt elevades i, pel que sembla, pot tenir un nucli de ‘hidrogen líquid metàl·lic’. L'hidrogen en aquesta situació, en lloc de tenir un gas que es mou lliurement, és una matriu especial capaç de produir enormes corrents elèctrics.

Fotos de Galileu en l'òrbita 9 a Io. Es poden veure dos pics volcànics, un en el límit esquerre de la lluna i un altre en el centre. El límit té 140 quilòmetres d'altura i va ser detectat per l'Hubble.

ANDANA

Júpiter té un camp magnètic molt potent i això pot deure's al seu nucli tan especial. El camp magnètic de Júpiter s'estén a 975 milions de quilòmetres del planeta, més enllà de l'òrbita de Saturn, i ha servit per a investigar els seus satèl·lits. Galileu ha estudiat principalment els satèl·lits Io, Europa, Ganímedes i Calisto.

El camp magnètic d'un cos és el reflex del seu interior. Per a conèixer l'estructura interna dels satèl·lits, Galileu ha analitzat la interacció entre el camp magnètic de Júpiter i els satèl·lits. I és que depenent del que travessi pel camp magnètic sofrirà algun canvi. Així s'ha sabut que Ganimedes té un camp magnètic propi, que pot haver-hi aigua líquida a l'interior d'Europa, i potser també a l'interior de Calisto.

Mitjançant el mesurament de la polarització de la llum s'ha estudiat la composició i estructura de la superfície dels satèl·lits i s'ha pogut conèixer la temperatura de la superfície mitjançant el mesurament de la llum infraroja que emet. Per a investigar l'interior, a més dels canvis en el camp magnètic, s'han aprofitat de l'efecte Doppler. Cada vegada que Galileu passava al costat de Júpiter o a un satèl·lit, l'embranzida de la gravetat feia aflorar i en la Terra, degut a aquest efecte Doppler, es mesurava el canvi de freqüència del senyal de ràdio. Atès que l'embranzida de la gravetat depèn de la quantitat de roca que tingui el satèl·lit, el canvi del senyal de radi permet conèixer l'estructura dels satèl·lits.

Missió repetida

Portada del satèl·lit Europa. Es creu que sota la gruixuda superfície de gel pot haver-hi un oceà d'aigua salada. NASA prepara en els pròxims anys la missió Europa Orbiter per a estudiar Europa.

ANDANA

La missió de Galileu havia de durar dos anys, havia de finalitzar els seus treballs el 7 de desembre de 1997, però a causa del bon funcionament de la nau espacial i al desig de rebre més dades, es va acceptar allargar la missió durant dos anys. Durant aquests dos anys va analitzar de prop el gel europeu, els volcans de Io i les tempestes de Júpiter. Es va descobrir llavors que sota la superfície de gel d'Europa pot haver-hi un oceà d'aigua salada.

Aquests descobriments a Europa són la principal causa de la destrucció de Galileu. La NASA està preparant una missió que estudiarà Europa per a comprovar si hi ha aigua líquida i si pot estar viva, però abans d'enlairar no es va esterilitzar la nau espacial Galileu, per la qual cosa no volen que xocs contra Europa.

L'impacte accidental de les naus espacials en contra de la Lluna Europa amenaça amb produir contaminació biològica en aquest satèl·lit, la qual cosa podria enfonsar el projecte de la NASA. El combustible necessari per a posar l'antena de Galileu de cara a la Terra s'està esgotant i volen destruir-la sota control.

Suposada estructura de Io, Europa, Calisto i Ganímedes (començant per dalt i per l'esquerra i girant en el sentit de les agulles del rellotge). Després dels descobriments de Galileu, els científics canvien la creença que tenien sobre l'interior de Calisto. A diferència de les altres llunes, es pensava que Calisto no tenia capa, però sembla que el gel i les capes de roca estan una mica separades. Ganímedes sembla tenir tres capes: nucli metàl·lic, mantell de roca i escorça amb abundant gel. Quant a Europa, té un nucli metàl·lic que ocupa la meitat i una capa de gel d'uns cent quilòmetres de gruix. Es considera que pot haver-hi aigua líquida en el tram. (Foto: ANDANA).

Al final de la segona missió, Galileu es va acostar al satèl·lit Io, el satèl·lit més pròxim a Júpiter. Com temien que la radiació violenta de Júpiter destruís els ordinadors de la nau espacial, ho van deixar per al final de Io, però es va superar la radiació i es van trobar volcans actius.

Alguns són més calents que els de la Terra, la qual cosa fa sospitar que de la superfície de Io s'aboquen silicats rics en magnesi. Els volcans de la Lluna Io van ser descoberts en 1979, i des de llavors no han fet més que sorprendre. Galileu s'ha acostat més que mai a Io, detectant dades que fins ara no podien veure's.

Així, la NASA va decidir ampliar la seva missió fins a l'any 2001 per a recaptar més dades dels satèl·lits Io i Europa i investigar com afecta la radiació a una nau espacial pròxima a Júpiter. Finalment, al setembre de 2003 entra i es destrueix en l'atmosfera de Júpiter.

Últimes tasques

Abans de retirar-se, els astrònoms de la NASA li han conduït a una nova visita als volcans de la lluna per a treure les últimes fotos. Amb aquesta última visita esperen veure com han canviat alguns volcans en els últims anys.

Al novembre de 2002, en via d'extinció, Júpiter s'acosta molt i passa a uns 500 quilòmetres del petit satèl·lit Amaltea, a l'interior de Júpiter. Llavors analitzarà la massa i densitat de la Lluna, que fins ara, segons estudis, és deu vegades menor que Io. Així mateix, els astrònoms esperen que Galileu doni la clau per a explicar les violentes tempestes de Júpiter i els volcans de Io abans de la seva destrucció.

Els satèl·lits de Júpiter analitzats per Galileu i les seves fotos de portada. En les imatges globals es poden distingir 20 quilòmetres d'estructures. A través d'ells s'investiguen els fenòmens a gran escala, com l'activitat tectònica i volcànica. Les fotografies centrals tenen una resolució 10 vegades major i són adequades per a l'estudi de les característiques regionals. Per exemple, calderes volcàniques de Io (punts negres), esquerdes d'Europa creades suposadament per ratlles i orificis de Calisto pels impactes de cometes i asteroides. En les fotos inferiors es poden diferenciar estructures de 20 metres, per la qual cosa s'utilitzen per a investigar la seva composició i procedència física. (Foto: ANDANA). Per a veure bé la foto anar al pdf.