En octubre de 2018, el telescopio espacial James Webb (JWST) se pondrá en órbita. Como parte del programa del Telescopio Espacial de Próxima Generación de la NASA, el JWST pasará los próximos años estudiando cada fase de la historia cósmica. Esto implicará sondear la primera luz del Universo (causada por el Big Bang), las primeras galaxias en formarse y los planetas extrasolares en los sistemas estelares cercanos.
Además de todo eso, el JWST también se dedicará a estudiar nuestro Sistema Solar. Como anunció recientemente la NASA, el telescopio utilizará sus capacidades infrarrojas para estudiar dos "Mundos oceánicos" en nuestro Sistema Solar: la luna Europa de Júpiter y la luna Encelado de Saturno. Al hacerlo, se agregará a las observaciones realizadas previamente por la NASA Galileo yCassini orbitadores y ayuda a guiar futuras misiones a estas lunas heladas.
Las lunas fueron elegidas por científicos que ayudaron a desarrollar el telescopio (también conocido como observadores de tiempo garantizado) y, por lo tanto, tienen el privilegio de estar entre los primeros en usarlo. Europa y Encelado se agregaron a la lista de objetivos del telescopio ya que uno de los objetivos principales del telescopio es estudiar los orígenes de la vida en el Universo. Además de buscar exoplanetas habitables, la NASA también quiere estudiar objetos dentro de nuestro propio Sistema Solar.
Uno de los principales focos estará en los penachos de agua que se han observado rompiendo las superficies heladas de Encelado y Europa. Desde 2005, los científicos han sabido que Encelado tiene columnas que periódicamente brotan de su región polar meridional, arrojando agua y productos químicos orgánicos que reponen el anillo E de Saturno. Desde entonces, descubrió que estos penachos llegan hasta el océano interior que existe debajo de la superficie helada de Encelado.
En 2012, los astrónomos que utilizaron el telescopio espacial Hubble detectaron columnas similares procedentes de Europa. Estos penachos fueron vistos provenientes del hemisferio sur de la luna, y se estima que alcanzan hasta 200 km (125 millas) en el espacio. Estudios posteriores indicaron que estos penachos eran intermitentes, y presumiblemente llovieron agua y materiales orgánicos desde el interior hacia la superficie.
Estas observaciones fueron especialmente interesantes ya que reforzaron el caso de que Europa y Encelado tengan océanos interiores de agua cálida que podrían albergar vida. Se cree que estos océanos son el resultado de la actividad geológica en el interior causada por la flexión de las mareas. Basado en la evidencia reunida por el Galileo y Cassini orbitadores, los científicos han teorizado que estas plumas superficiales son el resultado de estos mismos procesos geológicos.
La presencia de esta actividad también podría significar que estas lunas tienen respiraderos hidrotermales ubicados en los límites del núcleo-manto. En la Tierra, se cree que los respiraderos hidrotermales (ubicados en el fondo del océano) han jugado un papel importante en el surgimiento de la vida. Como tal, su existencia en otros cuerpos dentro del Sistema Solar se ve como una posible indicación de vida extraterrestre.
El esfuerzo para estudiar estos "Mundos oceánicos" será dirigido por Gerónimo Villanueva, un científico planetario del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Como explicó en un reciente comunicado de prensa de la NASA, él y su equipo abordarán ciertas preguntas fundamentales:
¿Están hechos de hielo de agua? ¿Se está liberando vapor de agua caliente? ¿Cuál es la temperatura de las regiones activas y el agua emitida? Las mediciones del telescopio Webb nos permitirán abordar estas preguntas con una precisión y precisión sin precedentes ".
El equipo de Villanueva es parte de un esfuerzo mayor para estudiar el Sistema Solar, que está dirigido por Heidi Hammel, vicepresidenta ejecutiva de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA). Cuando describió la campaña de JWST "Ocean World" a Space Magazine por correo electrónico:
“Buscaremos firmas de actividad de penacho en estos mundos oceánicos, así como en lugares activos. Con la cámara de infrarrojo cercano de NIRCAM, tendremos la resolución espacial suficiente para distinguir las regiones generales de las lunas que podrían estar "activas" (creando plumas). También usaremos espectroscopía (examinando colores específicos de luz) para detectar la presencia de agua, metano y varias otras especies orgánicas en el material de la columna ”.
Para estudiar Europa, Villanueva y sus colegas tomarán imágenes de alta resolución de Europa utilizando la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) de JWST. Estos se utilizarán para estudiar la superficie de la luna y buscar puntos calientes que sean indicativos de plumas y actividad geológica. Una vez que se localiza un penacho, el equipo determinará su composición utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano de Webb (NIRSpec) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI).
Para Enceladus, el equipo analizará la composición molecular de sus plumas y realizará un análisis amplio de las características de su superficie. Debido a su pequeño tamaño, la alta resolución de la superficie no será posible, pero esto no debería ser un problema ya que Cassini El orbitador ya mapeó gran parte de su superficie. Todo dicho, Cassini ha pasado los últimos 13 años estudiando el sistema de Saturno y concluirá la fase "Grande Finale" de su misión este 15 de septiembre.
Se espera que estas encuestas encuentren evidencia de firmas orgánicas en los penachos, como metano, etanol y etano. Para ser justos, no hay garantías de que las observaciones del JWST coincidan con las plumas procedentes de estas lunas, o que las emisiones tengan suficientes moléculas orgánicas en ellas para ser detectables. Además, estos indicadores también podrían ser causados por procesos geológicos.
Sin embargo, el JWST seguramente proporcionará evidencia que permitirá a los científicos caracterizar mejor las regiones activas de estas lunas. También se anticipa que podrá identificar ubicaciones que serán de interés para futuras misiones, como la misión Europa Clipper de la NASA. Consistente en un orbitador y un módulo de aterrizaje, esta misión, que se espera lanzar en algún momento de la década de 2020, intentará determinar si Europa es habitable.
Como explicó el Dr. Hammel, el estudio de estas dos "Lunas del Océano" también tiene como objetivo avanzar nuestra comprensión sobre los orígenes de la vida en el Universo:
“Se cree que estas dos lunas oceánicas proporcionan ambientes que pueden albergar vida basada en el agua tal como la conocemos. En este punto, el tema de la vida en otros lugares es completamente desconocido, aunque hay mucha especulación. JWST puede acercarnos a comprender estos entornos potencialmente habitables, complementando las misiones de naves espaciales robóticas que están actualmente en desarrollo (Europa Clipper) y que pueden planificarse para el futuro. Al mismo tiempo, JWST examinará los entornos potencialmente más distantes y potencialmente habitables de los planetas alrededor de otras estrellas. Estas dos líneas de exploración, local y distante, nos permiten hacer avances significativos en la búsqueda de vida en otros lugares ".
Una vez desplegado, el JWST será el telescopio espacial más poderoso jamás construido, y contará con dieciocho espejos segmentados y un conjunto de instrumentos para estudiar el Universo infrarrojo. Si bien no está destinado a reemplazar el telescopio espacial Hubble, en muchos sentidos es el heredero natural de esta misión histórica. Y ciertamente se espera que se expanda en muchos de los mayores descubrimientos del Hubble, entre los cuales se encuentran los que están aquí en el Sistema Solar.
Asegúrese de ver este video sobre los tipos de datos espectrográficos que proporcionará el JWST en los próximos años, cortesía de la NASA:
