En cuatro artículos previos, consideramos los satélites Galileicos y el hecho de que la flexión de las mareas, debida a sus órbitas resonantes, proporciona calor para vulcanismo en Io y pudiera resultar en la presencia de agua líquida debajo de la helada superficie de Europa. También sumarizamos la evidencia de agua líquida en Europa basados en evidencia geológica de las imágenes de Europa tomadas por las naves espaciales Voyager y Galileo y con base en modelos térmicos del interior de Europa. En este artículo consideraremos los resultados del campo magnético desde Galileo y sus implicaciones en al estructura bajo superficie de Europa. |

La evidencia geológica es tentadora, pero incompleta – sugiere que el agua líquida podría estar presente, pero también permite la posibilidad de que las extrañas características que vemos en la superficie de Europa podrían haberse formado, todas, a través del movimiento de hielo blando, sin agua líquida en lo más mínimo. Los modelos térmicos presentan una imagen muy semejante – sabemos que existen alrededor de 100 Km. de material con la densidad del agua en la superficie de Europa, pero no podemos estar seguros si está totalmente sólida, o si algo (¡o la mayor parte!) de ella es líquida. Los modelos teóricos que ven el comportamiento del interior de Europa con el paso del tiempo, sugieren la posibilidad de que la convección pudiera transportar rápidamente todo el calor de la capa de agua líquida y causar que se congelase sólidamente, pero también es posible que una capa líquida pudiera mantenerse a través del tiempo geológico.

A la vista de toda esta incertidumbre, sería difícil decir nada más inequívoco de que es factible un océano líquido en Europa. Sin embargo, una nueva línea de evidencia de una fuente inesperada, nos viene de los resultados del estudio de los campos magnéticos hecho por la nave Galileo que ha sugerido que lo “posible” deberá reemplazarse por “probable” y ahora sabemos de que es probable que Europa tenga un océano líquido debajo de la helada superficie. ¿Cómo es esto posible?

Europa no tiene un campo magnético propio, pero Júpiter tiene un campo magnético muy fuerte. La magnetosfera Joviana se extiende hacia el exterior hasta 10 radios de Júpiter (R_J), entre las órbitas de Europa (9.4 R_J) y Ganímedes (15 R_J. Así que los satélites Io y Europa realmente orbitan a Júpiter dentro de su campo magnético. Sin embargo, el campo magnético no es simétrico alrededor del centro de Júpiter – está inclinado casi diez grados con respecto a su eje de rotación y también está compensado por alrededor de 1 R_J desde el centro de Júpiter. Debido a esta compensación a medida que Júpiter gira, Europa experimenta un campo magnético variable en tiempo durante un período de 11.23 horas. El campo también varía a medida que Europa orbita alrededor de Júpiter, pero el período de rotación de Júpiter (y por lo tanto la rotación de su campo magnético) es un efecto mucho más fuerte.

Sabemos por las leyes de electromagnetismo que un campo magnético de tiempo variable inducirá un campo eléctrico. Este campo eléctrico causa una corriente que fluye hacia el interior de Europa, con una dirección que cambia en una escala de tiempo de la mitad del período de rotación. Esta rotación de corriente crea un campo magnético secundario con una dirección que es aproximadamente opuesta al campo magnético primario de Júpiter. A esto se le llama un campo magnético inducido.
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Los datos del magnetómetro en Galileo (un instrumento que mide la fuerza y dirección de los campos magnéticos) mostraron que Europa tiene un campo magnético inducido que varía en dirección y fuerza en respuesta a la posición de Europa dentro del fuerte campo magnético de Júpiter. La variación periódica en la dirección muestra que el campo no es debido a un dipolo interno permanente, significando que el campo no se crea en el interior de Europa (a diferencia del campo magnético de la Tierra).

La fuerza y la respuesta del campo inducido en Europa puede decirnos respecto de su estructura bajo la superficie. Los resultados medidos por el magnetómetro de Galileo requieren de una capa global conductora cercana a la superficie. La capa que más probablemente llena estos requisitos es una capa global de agua salada, con un contenido salino de no menos de ~0.02 veces la salinidad de los océanos en la Tierra.. Los resultados del magnetómetro permiten un rango de soluciones con diferentes valores para la conductividad del océano, la profundidad debajo de la superficie a la cual está localizado y el espesor de la capa. Por ejemplo, si suponemos un océano en Europa con una conductividad igual a la de los océanos terrestres, entonces esa capa debería de ser por lo menos de varios kilómetros de grosor y localizada a no más de 200 Km. bajo la superficie de Europa.

Los datos del campo magnético procedentes de la nave espacial Galileo pusieron un sustancial juego de restricciones respecto de la estructura de la superficie bajo Europa. Por ejemplo, los datos para Europa no se pueden explicar por bolsas localizadas de agua salada y en cambio requieren de una concha completamente esférica de agua líquida. Una capa de hielo congelado, aún si tuviese bolsas de agua salobre, no podría mostrar la respuesta observada porque los iones en el hielo sólido serían insuficientemente móviles.

Es posible que un tipo de capa conductora distinta de un océano global salado podría ser la responsable del campo magnético inducido, pero la explicación del océano salado da la impresión de ser la más plausible. En particular, la fuerza observada del campo inducido no es consistente con las corrientes inducidas en un núcleo metálico; la fuerza de campo del dipolo inducido disminuye con el cubo de la distancia y el núcleo está demasiado lejos para proveer el campo observado. Los datos tampoco son consistentes con un campo inducido en la ionosfera de Europa; la ionosfera es demasiado tenue para mantener las corrientes eléctricas necesarias para explicar la fuerza del campo. Una capa bajo la superficie de un material conductor diferente, en lugar de agua salada, es posible, pero tales capas (como sería el grafito) son inverosímiles dado lo que conocemos al respecto de la composición y formación de Europa.

Sorprendentemente, los datos del magnetómetro de Galileo sugieren que Calisto y Ganímedes pueden tener igualmente océanos bajo la superficie. Estos podrían existir en un estrato entre medio de dos fases de agua helada, de modo que no podrían proporcionar la astrobiológica y más interesante fase de contacto roca / agua (con posibilidades de respiraderos hidrotermales) que podría estar presente en el fondo del océano en Europa.

Los resultados del campo magnético de Europa, por lo tanto, nos proporcionan en la actualidad la mejor evidencia de la presencia de agua líquida debajo de la helada superficie de Europa. Estos resultados, aunque intrigantes, no serán confirmados hasta que se haga un descubrimiento directo de tal océano. Estas mediciones requerirán de instrumentos especializados en una nave espacial que está en órbita en Europa. En un futuro artículo trataremos sobre estas mediciones (incluyendo altimetría, gravedad de alta resolución y radar de sonidos) y los planes actuales para volar a Europa con instrumentos para lograr estas y otras mediciones.