Casi 20 años después del final de la misión Galileo de la NASA a Júpiter, los científicos dirigidos por el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar MPS en Alemania han descubierto un nuevo secreto de los extensos conjuntos de datos de la misión. Por primera vez, la investigaciónEl equipo pudo determinar sin lugar a dudas que los iones de alta energía que rodean al gigante gaseoso como parte de su cinturón de radiación interno son principalmente iones de oxígeno y azufre. Se cree que se originaron en erupciones volcánicas en la luna Io de Júpiter. Cerca de la órbita delAmaltea, que orbita Júpiter más hacia el interior, el equipo descubrió una concentración inesperadamente alta de iones de oxígeno de alta energía que no puede explicarse por la actividad volcánica de Io. Una fuente de iones previamente desconocida debe estar trabajando aquí. Los resultados del estudio se publicaron hoy.en el diarioLa ciencia avanza.
Los planetas como la Tierra, Júpiter y Saturno, con sus propios campos magnéticos globales, están rodeados por los llamados cinturones de radiación: atrapadas en el campo magnético, partículas cargadas que se mueven rápidamente, como electrones, protones e iones más pesados, zumban formando así elcinturones de radiación invisibles en forma de toro. Con sus altas velocidades que alcanzan casi la velocidad de la luz, las partículas pueden ionizar otras moléculas cuando chocan, creando un entorno peligroso que también puede ser peligroso para las sondas espaciales y sus instrumentos.El gigante gaseoso Júpiter tiene los cinturones de radiación más extremos del Sistema Solar.En su nueva publicación, investigadores del MPS, el Instituto de Tecnología de California EE.UU., el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins EE.UU., el Laboratorio de Instrumentación y PartículasPhysics Portugal y la Academia de Atenas Grecia ahora presentan el estudio más completo hasta la fecha de los iones pesados en los cinturones de radiación internos de Júpiter.
Al igual que el campo magnético masivo de Júpiter, sus cinturones de radiación se extienden varios millones de kilómetros en el espacio; sin embargo, la región dentro de la órbita de la luna de Europa, un área con un radio de aproximadamente 670 000 kilómetros alrededor del gigante gaseoso, es el escenario de la energía más altadensidades y velocidades de partículas. Vista desde Júpiter, Europa es el segundo de los cuatro grandes satélites jovianos llamados "lunas galileanas" en honor a su descubridor del siglo XVII. Io es la luna galileana más interna. Con las sondas espaciales Pioneer 11 a mediados de la década de 1970, Galileodesde 1995 hasta 2003, y actualmente Juno, tres misiones espaciales se han aventurado hasta ahora en esta parte más interna de estos cinturones de radiación y han realizado mediciones in situ". Lamentablemente, los datos de Pioneer 11 y Juno no nos permiten concluir sin lugar a dudas quétipo de iones que la nave espacial encontró allí", dice el científico de MPS Dr. Elias Roussos, autor principal del nuevo estudio, al describir el estado actual de la investigación. "Por lo tanto, sus energías y origentampoco está claro hasta ahora", añade.Solo los datos ahora redescubiertos de los últimos meses de la misión Galileo son lo suficientemente detallados para mejorar esta situación.
Aventurándose en los cinturones de radiación internos
La nave espacial Galileo de la NASA llegó al sistema de Júpiter en 1995. Equipada con el contador de iones pesados HIC, aportado por el Instituto de Tecnología de California, y el detector de partículas energéticas EPD, desarrollado y construido por el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins en colaboraciónCon el MPS, la misión pasó los siguientes ocho años proporcionando información fundamental sobre la distribución y la dinámica de las partículas cargadas alrededor del gigante gaseoso.Sin embargo, para proteger a la nave espacial, inicialmente voló únicamente a través de las regiones exteriores menos extremas de los cinturones de radiación.Solo en 2003, poco antes del final de la misión, cuando se justificaba un mayor riesgo, Galileo se aventuró en la región más interna dentro de las órbitas de las lunas Amaltea y Tebas.Vistas desde Júpiter, Amaltea y Tebas son la tercera y cuarta lunas de laplaneta gigante Las órbitas de Io y Europa se encuentran más hacia el exterior.
"Debido a la exposición a una fuerte radiación, era de esperar que los datos de medición de HIC y EPD de la región interna del cinturón de radiación se corrompieran gravemente. Después de todo, ninguno de estos dos instrumentos fue diseñado específicamente para operaren un ambiente tan duro", Roussos describe sus expectativas cuando comenzó a trabajar en el estudio actual hace tres años. Sin embargo, el investigador quería verlo por sí mismo. Como miembro de la misión Cassini de la NASA, había sido testigo de las órbitas finales de Cassini, igualmente atrevidas.en Saturno dos años antes y analizó los datos únicos de esa fase final de la misión. "La idea de la misión Galileo completada hace mucho tiempo siguió viniendo a mi mente", recuerda Roussos. Para su propia sorpresa, entre muchos conjuntos de datos inutilizables también había algunosque podría ser procesado y analizado con mucho esfuerzo.
iones de oxígeno enigmáticos
Con la ayuda de este tesoro científico, los autores del estudio actual ahora han podido determinar por primera vez la composición de iones dentro de los cinturones de radiación internos, así como las velocidades de los iones y la distribución espacial. En contraste con elcinturones de radiación de la Tierra y Saturno, que están dominados por protones, la región dentro de la órbita de Io también contiene grandes cantidades de los iones de oxígeno y azufre, mucho más pesados, y los iones de oxígeno prevalecen entre los dos.la órbita de Amaltea sugiere que se introducen en gran medida desde una región más distante de los cinturones de radiación", dice Roussos. La luna Io con sus más de 400 volcanes activos, que arrojan repetidamente grandes cantidades de azufre y dióxido de azufre al espacio, y aen menor medida, Europa, son probablemente las principales fuentes.
Más adentro, dentro de la órbita de Amalthea, la composición de iones cambia drásticamente a favor del oxígeno. "La concentración y la energía de los iones de oxígeno allí son mucho más altas de lo esperado", dice Roussos. En realidad, la concentración debería estar disminuyendo en esta región,como las lunas Amaltea y Tebas absorben los iones entrantes; las órbitas de las dos pequeñas lunas forman una especie de barrera iónica natural. Este comportamiento se conoce, por ejemplo, por los cinturones de radiación del sistema de Saturno con sus muchas lunas.
La única explicación para el aumento de la concentración de iones de oxígeno es, por lo tanto, otra fuente local en la región más interna de los cinturones de radiación. La liberación de oxígeno tras las colisiones de los iones de azufre con las partículas de polvo fino de los anillos de Júpiter constituye una posibilidad, comoLas simulaciones por computadora de los investigadores muestran. Los anillos, que son mucho más débiles que los de Saturno, se extienden aproximadamente hasta la órbita de Tebas. Sin embargo, también es concebible que las ondas electromagnéticas de baja frecuencia en el entorno magnetosférico de los cinturones de radiación más internoscalentar iones de oxígeno a las energías observadas.
"Actualmente, no es posible distinguir a favor de ninguna de estas posibles fuentes", dice Roussos. Sin embargo, ninguno de estos dos mecanismos candidatos tiene paralelos con la producción de partículas de alta energía en entornos estelares o extrasolares, lo que establece además queLos cinturones de radiación de Júpiter se extienden hacia el ámbito astrofísico, un hecho que el investigador espera que justifique su futura exploración con una misión espacial dedicada.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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