El CO2 en la superficie de la luna Europa de Júpiter se originó en su océano interior

La luna Europa de Júpiter es un objetivo esencial en la búsqueda de vida en otros lugares del sistema solar porque se cree que, bajo una corteza helada de hielo sólido, se extiende un océano subsuperficial de agua líquida salada. La habitabilidad potencial de ese entorno escondido depende de su composición química, incluida la abundancia de elementos biológicamente esenciales como el carbono.

Investigaciones anteriores han detectado la presencia de hielo sólido de CO2 en la superficie de Europa, pero hasta la fecha no había sido posible determinar si ese dióxido de carbono se originó en el océano subterráneo, si llegó a la luna por el impacto de meteoritos o si se produjo en la superficie a través de interacciones con la magnetosfera del gigantesco Júpiter. La primera opción parece ser la correcta, según dos estudios que se publican esta semana en la revista Science.

Ambos trabajos utilizan las observaciones espectroscópicas en el infrarrojo cercano que ha registrado el telescopio espacial James Webb (JWST) sobre el hielo de esta luna, y ambos indican que su CO2 procede del océano subsuperficial que está más abajo.

En uno de los artículos, la investigadora Samantha Trumbo de la Universidad Cornell y Michael Brown de Caltech (ambos en EEUU) usaron la información del Webb para cartografiar la distribución del dióxido de carbono en Europa y descubrieron que es más abundante en Tara Regio, una región de unos 1.800 kilómetros cuadrados dominada por un «terreno caótico», materiales geológicamente alterados que han vuelto a la superficie recientemente.

La luna Europa de Júpiter captada en 2022 por la sonda Juno. imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

«Esto indica que el CO2 identificado en esta región –uno de los terrenos más jóvenes de la superficie de Europa– procede de una fuente interna de carbono, y proponemos que se formó en el océano interno», señalan los autores. Después, habría salido a la zona exterior en una escala de tiempo geológicamente reciente.

Sin embargo, no descartan la opción de que sea «una formación en la superficie a través de la conversión radiolítica de compuestos orgánicos o carbonatos derivados del océano». En cualquiera de los dos casos, el océano subterráneo contendría carbono.

Misma conclusión en otro estudio

Por su parte, otro equipo independiente de científicos, liderado por Gerónimo Villanueva del centro Goddard de la NASA, utilizaron los mismos datos del Webb para detectar «cuatro características espectrales del hielo de CO2, con unas formas y distribución por la superficie de Europa que indican que está mezclado con otros compuestos y concentrado en Tara Regio».

Los autores también midieron la relación de dos isótopos del carbono, en concreto 12C/13C del hielo del CO2, y con el valor obtenido (83) y otras observaciones «interpretamos que el carbono procede del interior de Europa». Sin embargo, no pudieron distinguir si su fuente es abiótica (por procesos geológicos, por ejemplo) o biogénica, es decir, producida por alguna posible forma de vida.

Además, buscaron plumas o penachos de material volátil que atravesaran la corteza helada de la Luna. Aunque en estudios previos se habían encontrado indicios de estas características, los autores no los encontraron durante las observaciones del Webb. «En la búsqueda de penachos no se detectó agua, monóxido de carbono, metanol, etanol ni emisiones fluorescentes de metano», aclaran en la publicación.

Los investigadores argumentan que la actividad de estas emanaciones de material en Europa pudiera ser infrecuente, o bien que a veces no contengan los gases volátiles que incluyeron en sus búsquedas con el telescopio espacial.

Distribución del CO2 en la luna Europa: imagen en falso color captada por el JWST y tres modelos de bandas de intensidad del dióxido de carbono. Imagen: G. L. Villanueva / Science

Carbono en el océano lunar

En cualquier caso, los resultados de ambos estudios se complementan y refuerzan la conclusión de que el océano subsuperficial de Europa contiene abundante carbono. «En la Tierra, a la vida le gusta la diversidad química: cuanta más diversidad, mejor. Somos vida basada en el carbono. Entender la química del océano de Europa nos ayudará a determinar si es hostil a la vida tal como la conocemos o si podría ser un buen lugar para ella», apunta Villanueva.

Por su parte, Trumbo añade que «ahora creemos que tenemos pruebas observacionales de que el carbono que vemos en su superficie procede del océano. No es algo trivial. El carbono es un elemento biológicamente esencial».

La investigación continúa

Uno de los aspectos que más intrigan a los astrobiólogos es la posibilidad de que exista vida bajo el hielo de algunos de los cuerpos congelados de nuestro sistema solar. Pero, para comprobarlo, necesitamos explorarlos más de cerca. En eso se centrarán algunas de las misiones espaciales más próximas.

La NASA tiene previsto lanzar en octubre de 2024 su nave espacial Europa Clipper, que realizará docenas de sobrevuelos cercanos a esta luna de Júpiter para seguir investigando si pudiera tener condiciones adecuadas para la vida.

Esta se sumará a la misión Juice lanzada a mediados de abril por la Agencia Espacial Europea (ESA) hacia Júpiter y sus tres grandes lunas oceánicas: Ganímedes, Calisto y Europa, precisamente para investigar, en la próxima década, si podrían aparecer mundos habitables alrededor de gigantes gaseosos, y también el sistema de Júpiter en su conjunto como un arquetipo de los numerosos exoplanetas gigantes que orbitan otras estrellas. La contribución de España es bastante significativa en Juice, ya que aporta diez científicos y participa en varios instrumentos (subsistemas de la cámara JANUS, del altímetro láser GALA y del magnetómetro MGA) y la estructura interna del satélite. En concreto, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) contribuye en el hardware de los instrumentos GALA y JANUS. Además del CSIC y el INTA, intervienen varias empresas españolas del sector aeroespacial: Sener, Alter, Airbus-Crisa y Airbus Defense/space, que ha desarrollado 500 kg de estructura interna.

Referencia: Samantha K. Trumbo et al. ‘The distribution of CO2 on Europa indicates an internal source of carbon’. G. L. Villanueva et al. ‘Endogenous CO2 ice mixture on the surface of Europa and no detection of plume activity’. Science, 2023