Hace cuarenta años, una nave espacial Voyager tomó las primeras imágenes de primer plano de Europa, una de las 79 lunas de Júpiter. Estas revelaron grietas marrones que cortan la superficie helada de la luna, lo que le da a Europa la apariencia de un globo ocular venoso. Las misiones al sistema solar exterior en las décadas posteriores han acumulado suficiente información adicional sobre Europa para convertirlo en un objetivo prioritario de investigación en la búsqueda de vida de la NASA.

Lo que hace que esta luna sea tan atractiva es la posibilidad de que posea todos los ingredientes necesarios para la vida. Los científicos tienen evidencias de que uno de estos ingredientes, el agua líquida, está presente debajo de la superficie helada y que a veces puede irrumpir en el espacio en enormes géiseres. Pero nadie ha podido confirmar la presencia de agua en estos penachos midiendo directamente la propia molécula de agua. Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, ha detectado el vapor de agua por primera vez sobre la superficie de Europa. El equipo midió el vapor mirando a Europa a través de uno de los telescopios más grandes del mundo en Hawai.

Confirmar que hay vapor de agua en Europa ayuda a los científicos a comprender mejor el funcionamiento interno de la luna. Por ejemplo, ayuda a apoyar una idea, en la que los científicos confían, de que hay un océano de agua líquida, posiblemente el doble de grande que el de la Tierra, que se derrama debajo de la capa de hielo de esta luna de kilómetros de espesor. Algunos científicos sospechan que otra fuente de agua para los penachos podría ser depósitos poco profundos de hielo de agua derretida no muy por debajo de la superficie de Europa. También es posible que el fuerte campo de radiación de Júpiter esté eliminando partículas de agua de la capa de hielo de Europa, aunque la investigación reciente argumentó en contra de este mecanismo como la fuente del agua observada.

“Elementos químicos esenciales (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre) y fuentes de energía, dos de los tres requisitos para la vida, se encuentran en todo el sistema solar. Pero el tercero, el agua líquida, es algo difícil de encontrar más allá de la Tierra ", dijo Lucas Paganini, científico planetario de la NASA que dirigió la investigación de detección de agua. "Si bien los científicos aún no han detectado el agua líquida directamente, hemos encontrado la siguiente mejor opción: el agua en forma de vapor".

Paganini y su equipo detectaron suficiente liberación de agua de Europa (2.360 kilogramos, por segundo) para llenar una piscina olímpica en cuestión de minutos. Sin embargo, los científicos también descubrieron que el agua aparece con poca frecuencia, al menos en cantidades lo suficientemente grandes como para detectarla desde la Tierra, dijo Paganini: “Para mí, lo interesante de este trabajo no es solo la primera detección directa de agua sobre Europa, sino también la falta de ella dentro de los límites de nuestro método de detección ".

De hecho, el equipo de Paganini detectó una señal débil pero distinta de vapor de agua solo una vez durante 17 noches de observaciones entre 2016 y 2017. Al observar la luna desde el Observatorio WM Keck en la cima del volcán inactivo Mauna Kea en Hawai, los científicos vieron moléculas de agua en el hemisferio principal de Europa, o el lado de la luna que siempre está orientado en la dirección de la órbita de la luna alrededor de Júpiter. (Europa, como la luna de la Tierra, está gravitacionalmente bloqueada por su planeta anfitrión, por lo que el hemisferio principal siempre mira hacia la dirección de la órbita, mientras que el hemisferio posterior siempre mira hacia la dirección opuesta).

Utilizaron un espectrógrafo en el Observatorio Keck que mide la composición química de las atmósferas planetarias a través de la luz infrarroja que emiten o absorben. Las moléculas como el agua emiten frecuencias específicas de luz infrarroja a medida que interactúan con la radiación solar.

"Esta primera identificación directa del vapor de agua en Europa es una confirmación crítica de nuestras detecciones originales de especies atómicas, y destaca la aparente escasez de grandes columnas en este mundo helado", dijo Lorenz Roth, astrónomo y físico del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo.

La investigación de Roth, junto con otros hallazgos previos de Europa, solo han medido componentes del agua sobre la superficie. El problema es que detectar vapor de agua en otros mundos es un desafío. Las naves espaciales existentes tienen capacidades limitadas para detectarlo, y los científicos que usan telescopios terrestres para buscar agua en el espacio profundo deben tener en cuenta el efecto distorsionador del agua en la atmósfera de la Tierra. Para minimizar este efecto, el equipo de Paganini utilizó modelos matemáticos y computacionales complejos para simular las condiciones de la atmósfera de la Tierra para poder diferenciar el agua atmosférica de la Tierra de los datos de Europa devueltos por el espectrógrafo Keck.

"Realizamos diligentes controles de seguridad para eliminar posibles contaminantes en observaciones terrestres", dijo Avi Mandell, científico planetario de Goddard en el equipo de Paganini. "Pero, eventualmente, tendremos que acercarnos a Europa para ver qué está pasando realmente".

Los científicos pronto podrán acercarse lo suficiente a Europa para resolver sus preguntas persistentes sobre el funcionamiento interno y externo de este mundo posiblemente habitable. La próxima misión Europa Clipper, que se lanzará a mediados de la década de 2020, completará medio siglo de descubrimiento científico que comenzó con una foto modesta de un globo ocular misterioso y venoso.

Cuando llegue a Europa, el orbitador Clipper realizará un estudio detallado de la superficie de Europa, el interior profundo, la atmósfera delgada, el océano subsuperficial y los respiraderos activos potencialmente incluso más pequeños. Clipper intentará tomar imágenes de cualquier penacho y tomar muestras de las moléculas que encuentra en la atmósfera con sus espectrómetros de masas. También buscará un sitio fructífero del que un futuro módulo de aterrizaje pueda recolectar una muestra. Estos esfuerzos deberían desbloquear aún más los secretos de Europa y su potencial para la vida.