CIENCIA

JUICE: explorando Júpiter y sus lunas heladas como nunca antes

Júpiter es el mayor de los planetas del Sistema Solar, con sus 70.000 kilómetros de diámetro y una masa superior a la suma de la del resto de planetas. Es un gigante gaseoso, compuesto principalmente de helio e hidrógeno, sin superficie sólida, cuya atmósfera ocupa una gran parte de su volumen total y posee una magnetosfera extensa formada por un campo magnético de gran intensidad.

El sistema joviano se compara a menudo con un Sistema Solar en miniatura debido a que se encuentra rodeado por un importante sistema de anillos y gran cantidad de satélites (ochenta registrados hasta la fecha). De estos últimos, destacan por su tamaño Ío, Europa, Ganímedes y Calisto.

Ío es el objeto con mayor actividad volcánica de todo el Sistema Solar y se cree que, bajo la superficie de los otros tres - Europa, Ganímedes y Calisto-, pueden hallarse océanos de agua salada. La presencia de agua líquida es una característica imprescindible para que un cuerpo sea candidato a albergar vida, algo que, de momento, solo se ha hallado en un lugar en el universo: la Tierra.

Europa es de gran interés por su potencial para tener una zona habitable en la subsuperficie, Ganímedes destaca por ser la única luna de nuestro sistema que genera su propio campo magnético y Calisto está muy poco evolucionado geológicamente, por lo cual su estudio puede revelar información única sobre su formación inicial y sobre el origen del sistema joviano. Estos tres satélites conforman las llamadas lunas heladas de Júpiter, que, junto al planeta en sí, son los objetivos principales de la nueva misión JUICE de la Agencia Espacial Europea.

La misión JUICE

JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) fue seleccionada en 2012 como la primera misión a gran escala del programa Cosmic Vision 2015-2025 de la ESA. Esta misión en concreto busca dar algunas respuestas a dos de los temas en los que se basa el programa: ¿Cuáles son las condiciones para la formación de planetas y la aparición de la vida? y ¿cómo funciona el Sistema Solar?

JUICE estudiará la aparición de mundos habitables alrededor de gigantes gaseosos y utilizará el sistema de Júpiter como arquetipo de los numerosos planetas gigantes que ahora se sabe que orbitan alrededor de otras estrellas. Actualmente, solo se ha hallado vida en la Tierra, pero encontrarla en otras partes del universo ha sido siempre uno de los grandes objetivos de la ciencia espacial.

A fin de investigar las condiciones para la formación de planetas y la aparición de la vida y averiguar cómo funciona el Sistema Solar, la misión explorará la “zona habitable” del gigante gaseoso, caracterizando los océanos, las capas de hielo, la composición, la superficie, el entorno y la actividad de Ganímedes, Europa y Calisto. Asimismo, en un sentido más amplio, estudiará el sistema de Júpiter, caracterizando su atmósfera, su entorno magnético, su sistema de anillos y otros de sus satélites (incluyendo Ío).

La misión se lanzará en abril de 2023, desde el Puerto Espacial Europeo de Kourou, en la Guayana Francesa, a bordo de un cohete Ariane 5 y, una vez en el espacio, una serie de sobrevuelos gravitatorios del sistema Tierra-Luna (2024), de Venus (2025) y de la Tierra (2026, 2029), intercalados por las continuas órbitas alrededor del Sol, pondrán a la nave en ruta hacia Júpiter, al que llegará en julio de 2031.

Entre julio de 2031 y noviembre de 2034 realizará 35 sobrevuelos de las lunas heladas (2 de Europa, 12 de Ganímedes y 21 de Calisto) y, ese diciembre, entrará en órbita alrededor de Ganímedes, convirtiéndose en la primera nave espacial en orbitar la luna de otro planeta. Se estima que, para finales de 2035, la órbita de JUICE decaerá y esta se precipitará hacia la superficie del satélite.

No será hasta unos seis meses antes de la llegada al planeta cuando comenzará la misión científica en sí: se tomarán imágenes de Júpiter desde la distancia, que se publicarán poco después. En febrero de 2032 tendrá lugar el primer sobrevuelo científico de una luna joviana (Ganímedes) y la primera aproximación a Júpiter: entonces se tomarán y difundirán las primeras imágenes realmente interesantes. Se estima que los primeros resultados científicos llegarán en 2032.

Los datos de telemetría de JUICE llegarán a Tierra a través de las antenas de Espacio Profundo de la ESA al Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC), donde los transformarán en datos brutos, que, posteriormente, serán calibrados por el equipo científico de cada instrumento, transformados a formato estándar y almacenados en el Planetary Science Archive (PSA), alojado en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA, donde estarán a disposición de todos durante décadas, garantizando así el retorno científico a largo plazo y el apoyo a futuras misiones.

JUICE se ha construido sobre la base del legado científico y tecnológico de anteriores misiones planetarias y allanará el camino para la futura exploración del Sistema Solar exterior. Su trabajo complementará directamente los resultados de las misiones Juno (2011-2025) y Europa Clipper (2024), ambas de la NASA.

Juno han revolucionado nuestra comprensión actual del gigante gaseoso y de la formación del Sistema Solar y está planteando cuestiones que JUICE y Europa Clipper tratarán de responder. Aunque Juno en ningún momento coincidirá con estas misiones, su trabajo se ha utilizado para mejorar su preparación: optimizar las estrategias y la planificación de la observación, las prioridades científicas y el diseño de la misión. Por su parte, Europa Clipper y JUICE sí trabajarán simultáneamente y, por ello, los equipos científicos de ambas misiones están coordinándose para maximizar sus futuros resultados. 

La nave, sus instrumentos y el papel del IAA

JUICE es una misión liderada por la ESA, con participación de la NASA, la JAXA y la ISA, y construida por Airbus Defence and Space. La nave transportará diez instrumentos de última generación (nueve dirigidos por socios europeos y uno por la NASA), con los equipamientos de teledetección, geofísica e in situ más potentes jamás lanzados al Sistema Solar exterior:

-   El paquete de teledetección está formado por los instrumentos JANUS -un sistema de cámara óptica-, MAJIS -un espectrómetro de imágenes visibles e infrarrojas-, UVS -un espectrógrafo de imágenes UV- y SWI -un instrumento de ondas submilimétricas-.

-   El paquete geofísico incluye un altímetro láser (GALA) y un radar sonda (RIME) para explorar la superficie y el subsuelo de las lunas, y un experimento radiocientífico (3GM) para sondear las atmósferas de Júpiter y sus satélites y medir su campo gravitatorio.

-   El paquete in situ contiene un potente conjunto de instrumentos para estudiar el entorno de partículas (PEP), un magnetómetro (J-MAG) y un instrumento de ondas de radio y plasma (RPWI), que incluye sensores de campos eléctricos y magnéticos y cuatro sondas de Langmuir.

También llevará un experimento llamado PRIDE (Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment), que realizará mediciones precisas utilizando radiotelescopios terrestres, y un monitor de radiación (RADEM).

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha logrado cultivar durante años un gran prestigio y dilatada experiencia en la construcción de diferentes componentes de la tecnología de las naves espaciales interplanetarias, especialmente en lo que a fuentes de alimentación se refiere. En el caso de JUICE, forma parte de los consorcios que han construido JANUS y GALA, proporcionando fuentes de alimentación para ambos instrumentos.

Además, para JANUS, ha desarrollado la electrónica de control y ha diseñado y fabricado, en colaboración con la empresa SENER Aeroespacial, la rueda de filtros, una pieza de apenas 724 gramos y 142 milímetros de diámetro que alberga trece filtros científicos. El trabajo de miniaturización que se utilizó para esta rueda se está aplicando ahora a futuras misiones de la ESA.

Júpiter es el mayor de los planetas del Sistema Solar, con sus 70.000 kilómetros de diámetro y una masa superior a la suma de la del resto de planetas. Es un gigante gaseoso, compuesto principalmente de helio e hidrógeno, sin superficie sólida, cuya atmósfera ocupa una gran parte de su volumen total y posee una magnetosfera extensa formada por un campo magnético de gran intensidad.

El sistema joviano se compara a menudo con un Sistema Solar en miniatura debido a que se encuentra rodeado por un importante sistema de anillos y gran cantidad de satélites (ochenta registrados hasta la fecha). De estos últimos, destacan por su tamaño Ío, Europa, Ganímedes y Calisto.