Finaliza el largo viaje de Galileo

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

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ANDÉN

En la década de 1970, cuando las naves Pioneer y Voyager pasaron junto a Júpiter, recibieron datos interesantes pero limitados, ya que no podían detenerse en ellas. Entonces, en la NASA propusieron poner en marcha un proyecto que visitara Júpiter y sus satélites. Se trataba de estudiar la atmósfera de Júpiter, de comprobar si el satélite Io tenía volcanes activos, de estudiar de cerca la superficie helada europea...

Viaje de Galileo

Galileo fue lanzado en 1989 por la transbordadora espacial Atlantis. La nave espacial no disponía de suficiente energía para dirigirla a Júpiter y se valió del impulso de la Tierra y del campo gravitatorio de Venus. Una vez giró alrededor de Venus y dos veces alrededor de la Tierra, se dirigió a Júpiter. Las pequeñas cantidades de plutonio que se utilizaron para realizar estas maniobras provocaron el rechazo de muchas personas.

Sistema de Júpiter estudiado por Galileo. De arriba abajo las lunas Io, Europa, Ganímedes y Calisto, y a la izquierda la Gran Mancha Roja de Júpiter. La Gran Mancha Roja es la tormenta más conocida de la atmósfera de Júpiter y los astrónomos llevan casi 300 años investigando. De norte a sur es mayor que el diámetro de la Tierra y de este a oeste es el doble que el de la Tierra.

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Rodeando Venus y la Tierra, probó los instrumentos y realizó las primeras fotografías. Los primeros errores también ocurrieron entonces. La gran antena de Galileo no se abrió tal y como estaba previsto y hubo que reprogramar todo el sistema para poder recibir toda la información a través de la antena pequeña.

Los descubrimientos de Galileo comenzaron antes de llegar a Júpiter. Al atravesar el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, descubrió el asteroide Gaspra y el pequeño satélite Dactyl del asteroide Ida. Y en 1994 vio antes que nadie cómo se redujo el cometa Shoemaker Levy contra Júpiter. Los astrónomos de la Tierra esperan a que Júpiter gire para ver las zonas del choque.

Tras un viaje de seis años, Galileo llegó al sistema de Júpiter en julio de 1995, cuando liberó la sonda que llevaba atada. Cuatro meses después de que la zona gravitatoria de Júpiter capturara a la sonda, entró en la atmósfera del gigante gaseoso. Antes de evaporarse, recorrió 135 kilómetros de la atmósfera (atmósfera superior de Júpiter) y estuvo recibiendo datos durante 59 minutos.

Sorpresas en la atmósfera de Júpiter

El azar intencionadamente provocó que la sonda cayera en la zona conocida como ‘mancha caliente’ y que los científicos recogieran datos que no esperaban, al detectar aguas y temperaturas mucho más bajas de lo esperado. Posteriormente, cuando Galileo realizó mediciones globales, descubrieron que en la atmósfera de Júpiter se intercalan regiones húmedas y secas que caían en una de las sondas más secas.

Fotografía realizada el 26 de junio de 1996. Los científicos han observado en las fotos de Galileo estructuras como los cúmulos que provocan tormentas en la Tierra (los brillantes puntos blancos de los cuadros; el más pequeño tiene decenas de kilómetros). La sonda lanzada a la atmósfera de Júpiter midió vientos de 500 km/h y se cree que las cabezas de trueno pueden ser la fuente de energía del inmenso viento que circula por Júpiter. En la imagen se ven las nubes altas y densas en blanco, las nubes altas y finas rosas y las nubes bajas en azul. (Foto: ANDÉN).

Gracias a los datos recogidos por la sonda y Galileo, los investigadores han podido conocer algunos detalles de la atmósfera de Júpiter. Por ejemplo, está dividida en tres capas: en el exterior se encuentran las nubes de amoniaco helado, en el centro los cristales de amonio y sulfuro de hidrógeno y, en la parte inferior, el agua helada y tal vez también el agua líquida.

En cuanto a las tormentas, se ha podido medir la velocidad de los vientos provocados –500 km/h– y determinar las causas que las conducen. Parece ser que se debe a la circulación vertical creciente del agua y al movimiento descendente del viento seco. Y son súper violentos. La mancha roja de Júpiter es conocida desde hace tiempo, pero Galileo ha encontrado rivales: dos manchas blancas que funcionan como un único sistema. Juntos forman una tormenta igual al diámetro de la Tierra.

Descubrimiento por satélite y descubrimiento

Al ser un gigante gaseoso, Júpiter no tiene una superficie sólida como la Tierra, pero su temperatura y presión en el interior son muy elevadas y, al parecer, puede tener un núcleo de ‘hidrógeno líquido metálico’. El hidrógeno en esta situación, en lugar de tener un gas que se mueve libremente, es una matriz especial capaz de producir enormes corrientes eléctricas.

Fotos de Galileo en la órbita 9 a Io. Se pueden ver dos picos volcánicos, uno en el límite izquierdo de la luna y otro en el centro. El límite tiene 140 kilómetros de altura y fue detectado por el Hubble.

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Júpiter tiene un campo magnético muy potente y esto puede deberse a su núcleo tan especial. El campo magnético de Júpiter se extiende a 975 millones de kilómetros del planeta, más allá de la órbita de Saturno, y ha servido para investigar sus satélites. Galileo ha estudiado principalmente los satélites Io, Europa, Ganímedes y Calisto.

El campo magnético de un cuerpo es el reflejo de su interior. Para conocer la estructura interna de los satélites, Galileo ha analizado la interacción entre el campo magnético de Júpiter y los satélites. Y es que dependiendo de lo que atraviese por el campo magnético sufrirá algún cambio. Así se ha sabido que Ganimedes tiene un campo magnético propio, que puede haber agua líquida en el interior de Europa, y quizás también en el interior de Calisto.

Mediante la medición de la polarización de la luz se ha estudiado la composición y estructura de la superficie de los satélites y se ha podido conocer la temperatura de la superficie mediante la medición de la luz infrarroja que emite. Para investigar el interior, además de los cambios en el campo magnético, se han aprovechado del efecto Doppler. Cada vez que Galileo pasaba junto a Júpiter o a un satélite, el empuje de la gravedad hacía aflorar y en la Tierra, debido al efecto Doppler, se medía el cambio de frecuencia de la señal de radio. Dado que el empuje de la gravedad depende de la cantidad de roca que tenga el satélite, el cambio de la señal de radio permite conocer la estructura de los satélites.

Misión repetida

Portada del satélite Europa. Se cree que bajo la gruesa superficie de hielo puede haber un océano de agua salada. NASA prepara en los próximos años la misión Europa Orbiter para estudiar Europa.

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La misión de Galileo tenía que durar dos años, tenía que finalizar sus trabajos el 7 de diciembre de 1997, pero debido al buen funcionamiento de la nave espacial y al deseo de recibir más datos, se aceptó alargar la misión durante dos años. Durante estos dos años analizó de cerca el hielo europeo, los volcanes de Io y las tormentas de Júpiter. Se descubrió entonces que bajo la superficie de hielo de Europa puede haber un océano de agua salada.

Estos descubrimientos en Europa son la principal causa de la destrucción de Galileo. La NASA está preparando una misión que estudiará Europa para comprobar si hay agua líquida y si puede estar viva, pero antes de despegar no se esterilizó la nave espacial Galileo, por lo que no quieren que choques contra Europa.

El impacto accidental de las naves espaciales en contra de la Luna Europa amenaza con producir contaminación biológica en este satélite, lo que podría desmoronar el proyecto de la NASA. El combustible necesario para poner la antena de Galileo de cara a la Tierra se está agotando y quieren destruirla bajo control.

Supuesta estructura de Io, Europa, Calisto y Ganímedes (empezando por arriba y por la izquierda y girando en el sentido de las agujas del reloj). Tras los descubrimientos de Galileo, los científicos cambian la creencia que tenían sobre el interior de Calisto. A diferencia de las otras lunas, se pensaba que Calisto no tenía capa, pero parece que el hielo y las capas de roca están algo separadas. Ganímedes parece tener tres capas: núcleo metálico, manto de roca y corteza con abundante hielo. En cuanto a Europa, tiene un núcleo metálico que ocupa la mitad y una capa de hielo de unos cien kilómetros de espesor. Se considera que puede haber agua líquida en el tramo. (Foto: ANDÉN).

Al final de la segunda misión, Galileo se acercó al satélite Io, el satélite más cercano a Júpiter. Como temían que la radiación violenta de Júpiter destruyera los ordenadores de la nave espacial, lo dejaron para el final de Io, pero se superó la radiación y se encontraron volcanes activos.

Algunos son más calientes que los de la Tierra, lo que hace sospechar que de la superficie de Io se vierten silicatos ricos en magnesio. Los volcanes de la Luna Io fueron descubiertos en 1979, y desde entonces no han hecho más que sorprender. Galileo se ha acercado más que nunca a Io, detectando datos que hasta ahora no podían verse.

Así, la NASA decidió ampliar su misión hasta el año 2001 para recabar más datos de los satélites Io y Europa e investigar cómo afecta la radiación a una nave espacial cercana a Júpiter. Finalmente, en septiembre de 2003 entra y se destruye en la atmósfera de Júpiter.

Últimas tareas

Antes de retirarse, los astrónomos de la NASA le han conducido a una nueva visita a los volcanes de la luna para sacar las últimas fotos. Con esta última visita esperan ver cómo han cambiado algunos volcanes en los últimos años.

En noviembre de 2002, en vía de extinción, Júpiter se acerca mucho y pasa a unos 500 kilómetros del pequeño satélite Amaltea, en el interior de Júpiter. Entonces analizará la masa y densidad de la Luna, que hasta ahora, según estudios, es diez veces menor que Io. Asimismo, los astrónomos esperan que Galileo dé la clave para explicar las violentas tormentas de Júpiter y los volcanes de Io antes de su destrucción.

Los satélites de Júpiter analizados por Galileo y sus fotos de portada. En las imágenes globales se pueden distinguir 20 kilómetros de estructuras. A través de ellos se investigan los fenómenos a gran escala, como la actividad tectónica y volcánica. Las fotografías centrales tienen una resolución 10 veces mayor y son adecuadas para el estudio de las características regionales. Por ejemplo, calderas volcánicas de Io (puntos negros), grietas de Europa creadas supuestamente por rayas y orificios de Calisto por los impactos de cometas y asteroides. En las fotos inferiores se pueden diferenciar estructuras de 20 metros, por lo que se utilizan para investigar su composición y procedencia física. (Foto: ANDÉN). Para ver bien la foto ir al pdf.