IVO: una sonda para explorar el mundo más volcánico del sistema solar

Por Daniel Marín, el 5 febrero, 2020. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA • Sistema Solar ✎ 50

Una de las mayores sorpresas de la exploración espacial fue descubrir que Ío, el satélite de Júpiter es el mundo más volcánico del sistema solar. ¿Cómo es posible que un cuerpo del tamaño de nuestra Luna sea tan activo? La respuesta es que no lo sabemos exactamente. Sí, el mecanismo fundamental lo entendemos: son las famosas fuerzas de marea entre Júpiter y Europa —otro satélites galileano—, que estiran y contraen la luna de tal forma que su interior se calienta. Lo que sucede es que, como suele ocurrir en ciencia, se nos escapan muchos detalles. Y ya sabemos que el diablo está en los detalles. Este mecanismo de calentamiento es fundamentalmente diferente al que produce la actividad geológica  en los planetas rocosos como la Tierra o Venus, que se produce sobre todo por la presencia de isótopos radiactivos que hay en el interior de cada mundo.

IVO, una sonda dotada de tres paneles solares, podrá estudiar Ío (© James Tuttle Keane (Caltech), and the Io Volcano Observer science team (CC-BY)).

Desgraciadamente, la naturaleza ha querido que estudiar Ío sea muy complicado. Primero, porque se halla justo en medio de los cinturones de radiación más letales del sistema solar (sí, letales para máquinas también). Precisamente, este cinturón de radiación que rodea la órbita de Ío se debe a la combinación de la potente magnetosfera de Júpiter y las partículas que expulsa el propio satélite al espacio a través de sus volcanes. Esta particularidad impide que una nave espacial pase mucho tiempo en sus cercanías si no quiere que se fría su electrónica. El segundo inconveniente es que Ío comparte sistema con Europa, una de las prioridades de la comunidad científica por su océano subterráneo. Resulta difícil justificar el envío de una sonda a Júpiter que estudie Ío y no pase por Europa.

Ío (NASA).
Modelos del calentamiento de Ío. El de la derecha es el favorito (NASA).

Y, sin embargo, en los últimos años hemos tenidos varias propuestas de sondas para explorar Ío. La más popular es IVO (Io Volcano Observer). Esta propuesta nació hace diez años y, en un principio, su diseño incorporaba ASRG (generadores de radioisótopos RTG de tipo Stirling), pero pronto se vio que este requerimiento aumentaba el coste de la misión de forma prohibitiva (los RTG son caros, no solo por el plutonio que llevan, sino por todos los procedimientos de seguridad y limitaciones que implica su uso). Pero ya en 2010 se presentó una versión de IVO dotada de paneles solares con el objetivo de reducir costes. La mejora en la tecnología de paneles solares en las últimas décadas ha permitido que la sonda Juno —actualmente en órbita de Júpiter— y las futuras Europa Clipper y JUICE lleven todas ellas paneles solares. IVO se presentó en 2010 como una misión de tipo Discovery, las más baratas que gestiona la agencia. No fue elegida ese año, ni tampoco en 2015. Pero el equipo de la misión no ha desfallecido y ha vuelto a proponer la sonda para la selección Discovery de 2019.

DIseño de IVO con ASRG de 2009 (McEwen et al.).
Diseño de IVO de 2010 con paneles solares (NASA).

La misión ha evolucionado y su diseño recuerda ahora más al de la sonda Juno, con tres paneles solares, aunque no se han hecho público demasiados detalles técnicos (el mundo de las propuestas de misiones espaciales da para una novela). El objetivo fundamental de la misión es entender cómo funciona precisamente el calentamiento de marea. Para atraer el interés de toda la comunidad de investigadores planetarios, IVO deberá estudiar cómo se calienta Ío con el objetivo de explicar también el calentamiento de otros satélites del sistema solar potencialmente habitables, como Europa y Encélado. En concreto, deberá estudiar cómo se transporta ese calor hacia la superficie y cómo se distribuye el calentamiento entre las partes sólidas y líquidas del interior del satélite, además de determinar si la energía generada en el interior por calentamiento de marea está en equilibrio con la con el calor emitido desde la superficie. Con respecto a Ío, el objetivo de IVO es intentar deducir su estructura interna mediante el análisis de la señal de radio que emite la sonda (la misma técnica que emplea, por ejemplo, Juno para estudiar el interior de Júpiter) y averiguar si esta luna posee un manto de magma que separa la corteza del núcleo. ¿Es un manto profundo y espeso o, por el contrario, está a poca profundidad y es poco grueso?

El volcán Tvashtar activo visto por la New Horizons (NASA/JHU-APL/SwRI).
Cambios provocados por el volcán Pele vistos por la sonda Galileo (NASA).
El volcán Tvashtar visto por Galileo (NASA).

La órbita de IVO se basará en la experiencia de Juno y por eso estará inclinada unos 45º con respecto al ecuador joviano con el fin de limitar la dosis de radiación a 20 kilorad por sobrevuelo. De esta forma, la dosis total recibida a lo largo de la misión de diez órbitas será solo una décima parte de lo que recibiría Europa Clipper. IVO incluye una cámara de alta resolución similar a la cámara EIS (Europa Imaging System) de Europa Clipper, un instrumento de plasma, varios magnetómetros, un espectrómetro infrarrojo y un espectrómetro de masas idéntico al de la sonda europea JUICE. De ser seleccionada, IVO despegaría en 2026 y llegaría a Ío en 2031 tras varias asistencias gravitatorias. Durante los cuatro años de misión primaria realizaría diez sobrevuelos de Ío.

Trayectoria de algunos de los sobrevuelos de Ío por parte de IVO (NASA).

En definitiva, una misión muy interesante para estudiar un mundo más interesante aún. En la revisión de 2015 la NASA evaluó positivamente la propuesta y concluyó que podría llevarse a cabo dentro del presupuesto de una misión Discovery, pero también decidió que era una misión de prioridad 2 porque sus objetivos científicos no estaban directamente relacionados con la habitabilidad o la historia del sistema solar. La propuesta actual cuenta con la colaboración de Alemania y Suiza y, como hemos visto, ha incluido la habitabilidad como uno de sus objetivos, aunque sea de forma indirecta. Este mes de febrero se anunciarán los finalistas a la nueva misión Discovery y sabremos al fin si IVO tiene alguna oportunidad.

Emblema de la misión (NASA).

Referencias:

  • https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC-DPS2019/EPSC-DPS2019-996-1.pdf


50 Comentarios

  1. Una sonda que solo fuese una cámara, un espectrómetro de masas y un magnetómetro, y punto. No se necesita más para aguantar unas cuantas órbitas alrededor de Io, sacar buenas imágenes de volcanes en erupción para llenar de fondos de pantalla millones de ordenadores, y de paso probar nuevas tecnologías resistentes a la radiación.

    Es una pena, pero creo que nunca veremos algo similar durante este siglo.

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