JUICE y Solar Orbiter, el hielo y el fuego del Sistema Solar

Los misterios del Sol

Solar Orbiter es, en palabras de Luis Sánchez, jefe de desarrollo de Operaciones de Ciencia del orbitador, “una misión clave para entender la relación entre el Sol y la Tierra”. Entre sus principales objetivos figura establecer una relación entre los fenómenos solares y las perturbaciones que éstos crean en el espacio entre la estrella y la Tierra y observar los polos del Sol para poder entender el funcionamiento de los ciclos de actividad solar. “Si entendemos mejor los fenómenos solares y el medio interplanetario, entenderemos mejor la climatología espacial”, explica Sánchez, y se podrán hacer predicciones más precisas. 

El ciclo de actividad solar todavía es uno de los grandes desconocidos del estudio de la estrella. Luis Sánchez apunta que “tenemos conocimientos fenomenológicos, porque los hemos medido desde 1840, pero los mecanismos físicos no se conocen con detalle”. Ni siquiera está muy claro que el ciclo tenga realmente una duración de once años. Javier Rodríguez-Pacheco, investigador principal del instrumento EPD, explica, por ejemplo, que uno de los puntos que se está estudiando es “la influencia en el clima terrestre del ciclo de actividad solar”. Cuando el ciclo tiene una baja actividad (medida según la aparición de manchas solares en su superficie), puede haber consecuencias en la Tierra, con periodos climáticos más fríos, pero Rodríguez-Pacheco apunta que “hace falta tener modelos más precisos para hacer mejores predicciones”. 

Tanto Rodríguez-Pacheco como Sánchez señalan que, actualmente, las predicciones más exactas que se pueden hacer es que un ciclo de actividad va a ser igual a otro, y Solar Orbiter intentará ofrecer más información para mejorar esos modelos. Con su observación de los polos de la estrella, por ejemplo, los científicos podrán tener modelos de la capa de convección solar que no se restrinjan sólo al ecuador. Porque, como explica Luis Sánchez, lo que sí se sabe es que “los movimientos de material en el interior del Sol dirigen el ciclo de actividad”. 

Para ello, Solar Orbiter estará tres años y medio observando la estrella y su entorno, a partir de 2021, y se aproximará en el perihelio a 42 millones de kilómetros del Sol, más cerca que la órbita de Mercurio. Esta cercanía al estrella, y su intenso entorno de radiación, trece veces superior a lo habitual, ha supuesto grandes desafíos tecnológicos para el diseño del satélite. Por ejemplo, el escudo térmico ha requerido el desarrollo de nueva tecnología, sobre todo porque Solar Orbiter va a estar apuntando constantemente al Sol. Dicho escudo está fabricado con varias capas, separadas por colchones de aire, y su capa más externa está realizada con un nuevo material basado en cenizas. Además, en el escudo tiene que haber aberturas para los seis telescopios que van a observar el Sol, y éstos, a su vez, tienen que estar preparados para operar en el fuerte entorno de radiación. 

Además de estos seis instrumentos, Solar Orbiter lleva otros cuatro que se dedicarán a observar el entorno interplanetario y las perturbaciones que la actividad solar crea en él. 

La antena de 35 metros de Cebreros, tendrá un papel muy importante en esta misión, será una de las que reciba los datos de Solar Orbiter, junto con el resto de antenas de espacio profundo de la ESA.

El hielo de Júpiter

En el Sistema Solar, el otro objeto de mayores dimensiones, y con un campo magnético sólo por debajo del solar, es Júpiter, que es el objetivo de la misión JUICE. Su propósito es averiguar “si la vida tal y como la conocemos podría desarrollarse no sólo en las zonas más frías (del espacio), sino en las lunas heladas alrededor de planetas gigantes”, explica Claire Vallat, científica de operaciones de la misión. Para ello, la sonda va a estudiar las tres lunas heladas de Júpiter, Europa, Ganímedes y Calisto, de las que se han detectado indicios de que poseen océanos subterráneos, y que las fuerzas de marea generadas por la gravedad de Júpiter provocan en ellas actividad geológica de diferentes tipos. 

El descubrimiento de exoplanetas con una distribución de masa similar a la del sistema joviano, y de hábitats marinos en la Tierra en los que hay formas de vida que no necesitan fotosíntesis, son dos de las grandes motivaciones para la puesta en marcha de JUICE, que es la primera misión del Sistema Solar exterior que lidera la ESA. Vallat señala que la sonda “observará Júpiter, por un lado, y las tres lunas heladas por otro”, y tendrá por ello dos perfiles a lo largo de su fase de operaciones científicas, una vez que entre en órbita de Júpiter en 2029. Primero, en 2030, realizará dos sobrevuelos cercanos de Europa, a unos 400 kilómetros de su superficie y después, hasta mediados de 2031, observará las altas latitudes de Júpiter. A partir de 2032, JUICE pasará a orbitar Ganímedes hasta 2033, fecha prevista del final de la misión. 

El diseño de las trayectorias de la misión, que aún está en progreso, está muy determinado por el entorno de radiación presente en el sistema joviano. Javier Rodríguez-Pacheco explica que  “en el Sistema Solar, hay lugares en el que el entorno de radiación es mucho mayor que si nos metieramos dentro de un reactor nuclear, y Júpiter es uno de ellos”. Por su parte, Nicolas Altobelli, jefe de Desarrollo de Operaciones para JUICE, apunta que “no se sabe exactamente cuánta radiación se van a encontrar. Cuanto más cerca de Júpiter, más radiación. Por eso, los sobrevuelos de Europa se hacen seguidos, y por eso no se puede quedar en órbita de la luna, porque está demasiado cerca de Júpiter”. 

Solar Orbiter y JUICE son dos misiones de la ESA que van a estudiar los entornos más calientes y más fríos del Sistema Solar a lo largo de las próximas dos décadas. La primera ofrecerá una comprensión más completa de los procesos que impulsan el ciclo de actividad del Sol, y cómo influye en el espacio interplanetario y en la Tierra, mientras la segunda ayudará a ampliar nuestros conocimientos sobre la posibilidad de que se den las condiciones necesarias para la vida en entornos, a priori, menos favorables.