La luna de Júpiter Ganímedes podría ser un detector gigante de materia oscura
Ocultas bajo su corteza helada, Ganímedes podría guardar cicatrices cósmicas invisibles: huellas de proyectiles de materia oscura que atravesaron la luna más grande de Júpiter. Un archivo natural de miles de millones de años que, gracias a las próximas misiones espaciales, podría revelar secretos del universo.
Por Enrique Coperías
Una vista de Ganímedes desde la nave espacial Juno de la NASA. Cortesía: JunoCam/NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kalleheikki Kannisto
Uno de los grandes misterios de la física contemporánea es la naturaleza de la materia oscura. Ese 85% del universo que no brilla, queque no emite, absorbe o refleja luz u otra radiación electromagnética, y que, sin embargo, mantiene cohesionadas a las galaxias con su gravedad invisible.
Décadas de experimentos en laboratorios subterráneos, detectores en la Antártida o satélites en órbita han tratado de cazar sus supuestas partículas elementales. Y, sin embargo, el resultado es siempre el mismo: un silencio absoluto.
El nuevo estudio, publicado en el archivo en línea para las prepublicaciones de artículos científicos arXiv y firmado por William DeRocco, físico teórico de la Universidad de Maryland y de la Johns Hopkins, en Estados Unidos, propone una idea sorprendente y un tanto audaz: usar la luna helada Ganímedes, el satélite más grande de Júpiter, como si fuera un gigantesco detector de materia oscura.
La hipótesis de la materia oscura macroscópica
La propuesta parte de un cambio de perspectiva. En lugar de imaginar la materia oscura como diminutas partículas que apenas interaccionan con nada, ¿y si estuviera formada por objetos macroscópicos, compactos y muy masivos, algo así como pepitas cósmicas que cruzan el espacio a velocidades vertiginosas?
En ese caso, cada cierto tiempo uno de esos objetos podría estrellarse contra un planeta, un asteroide o una luna, dejando tras el impacto cicatrices visibles durante millones de años. Y Ganímedes, con su superficie helada y antiquísima, podría conservar esas heridas como un archivo geológico del paso de la materia oscura.
Esta luna joviana, de silicatos y hielo de agua en cantidades aproximadamente iguales, no solo es la mayor luna del Sistema Solar, con un diámetro superior al de Mercurio. También es un mundo fascinante: bajo su corteza helada se esconde un océano subterráneo de agua líquida, probablemente salada, de cientos de kilómetros de grosor.
Una corteza inmutable
Sobre ese océano se apoya una corteza que ha permanecido, en buena parte, inmutable durante los últimos dos mil millones de años. Esa longevidad convierte a Ganímedes en una especie de fósil cósmico: un lugar donde las huellas de impactos, fracturas y procesos geológicos no se borran con rapidez, como sí ocurre en la Tierra o en Europa, su hermana más activa.
Los registros muestran que su superficie combina dos tipos de terreno:
✅ Regiones muy oscuras y antiguas, de unos 4.200 millones de años
✅ Regiones más claras y jóvenes, de alrededor de 2.000 millones.
Ese mosaico es perfecto para los intereses de los físicos: ofrece un lienzo estable donde distinguir impactos poco comunes de los habituales choques de asteroides.
La materia oscura, un proyectil cósmico
La hipótesis que explora DeRocco se centra en lo que él denomina materia oscura macroscópica. No hablamos de partículas subatómicas, sino de conglomerados densísimos que pueden tener masas que van desde 100.000 toneladas hasta cien billones de toneladas. Ejemplos teóricos hay varios:
✅ Agujeros negros primordiales, restos del big bang.
✅ Grumos de materia exótica llamados strangelets.
✅ Configuraciones cuánticas denominadas solitones.
Si uno de estos proyectiles atravesara el Sistema Solar, lo haría a la velocidad típica de los objetos que orbitan en la Vía Láctea: unos 270 kilómetros por segundo. Eso es decenas de veces más rápido que la velocidad a la que navegan los asteroides habituales. La diferencia energética es abismal: un trozo de materia oscura de un metro de radio impactando a esa velocidad liberaría más energía que muchas bombas nucleares.
Pero a diferencia de un asteroide, que se desintegra en el choque, un objeto de materia oscura sería tan denso y compacto que perforaría el hielo como si fuera una taladradora cósmica. A su paso abriría un túnel, un agujero de bala, que después colapsaría dejando un cráter peculiar acompañado de la expulsión hacia la superficie de materiales de las capas profundas. En casos extremos, el proyectil podría atravesar de lado a lado la luna, y dejaría un cráter de entrada y otro de salida: una cicatriz inconfundible.
Diferencias con los impactos convencionales
DeRocco dedica buena parte de su análisis a distinguir lo que haría un impacto de materia oscura frente a un choque normal de asteroide. La clave no está solo en la energía, sino en la forma de depositarla. Un asteroide libera su energía en un punto relativamente localizado y destruye la roca en superficie. Un proyectil de materia oscura, en cambio, actúa como una línea explosiva: va inyectando energía a lo largo de todo su recorrido bajo el hielo.
Eso significa que no solo abriría un cráter, sino que además podría arrastrar material desde decenas de kilómetros de profundidad. En Ganímedes, eso se traduce en algo extraordinario: la posibilidad de que aparezcan en la superficie sales hidratadas, cloruros o formas exóticas de hielo de alta presión que normalmente solo existen en el océano interior.
Ya se han encontrado indicios de este tipo de sales en la superficie gracias a misiones como las de la NASA Galileo y Juno, pero un impacto de materia oscura dejaría un patrón especialmente claro: un cráter de pocos kilómetros de diámetro relleno de compuestos anómalos, imposibles de explicar solo con procesos geológicos conocidos.
De las fórmulas a las simulaciones
Para no quedarse en la especulación, DeRocco combina cálculos analíticos con simulaciones numéricas mediante iSALE, un programa especializado en modelar impactos. Los resultados son llamativos: si un proyectil con un radio de apenas un metro impactara y se inrodujera en Ganímedes, podría generar un cráter final de unos seis kilómetros de diámetro.
Durante el proceso, decenas de millones de kilos de hielo profundo serían expulsados hacia arriba en forma de un chorro de Worthington. Este es un surtidor de líquido que se eleva hacia arriba cuando un objeto impacta en una superficie líquida o cuando colapsa una cavidad bajo el fluido. Es el típico pico de agua que aparece después de que cae una gota en un vaso.
Lo más notable es que este material no se perdería al espacio: la gravedad de Ganímedes lo haría caer de nuevo, cubriendo el entorno del cráter con sales y restos de agua transformada por el impacto. La marca sería visible y, con suerte, distinguible de la de un simple asteroide.
El mapa de lo posible
El estudio delimita en qué condiciones podrían darse esos impactos detectables. Si el proyectil tiene más de 10^17 gramos de masa, la probabilidad de que haya chocado con Ganímedes en los últimos dos mil millones de años es casi nula.
Pero en rangos más bajos, sí cabría esperar varios impactos a lo largo de su historia reciente.
En el gráfico que acompaña al artículo científico, DeRocco dibuja un mapa de ese espacio de posibilidades: zonas donde el proyectil solo perfora la corteza superficial, regiones donde alcanza el océano, y un área extrema donde atravesaría la luna de lado a lado. La hipótesis más excitante es esta última, porque implicaría dos cráteres casi opuestos en la superficie, señales gemelas de un único proyectil de materia oscura.
Regiones donde los impactos de materia oscura podrían dejar huellas detectables en Ganímedes: en morado claro, cuando atraviesan la corteza de 12 km de hielo; en morado oscuro, cuando perforan toda la luna y generan cráteres de entrada y salida. Cortesía: William DeRocco
La promesa de JUICE y Europa Clipper
La teoría, por sí sola, es sugerente, pero necesita pruebas. Y ahí entran en escena dos misiones espaciales que, de forma indirecta, podrían convertirse en los primeros detectores de este tipo de materia oscura: la sonda europea JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), lanzada en 2023 y actualmente en camino, y la misión estadounidense Europa Clipper, cuyo lanzamiento está previsto para mediados de esta década.
Aunque sus objetivos principales son astrobiológicos —buscar indicios de habitabilidad y posibles señales de vida en las lunas heladas de Júpiter—, sus instrumentos son ideales para esta caza paralela. Cámaras capaces de fotografiar la superficie de Ganímedes a resolución de diez metros por píxel, espectrómetros infrarrojos que identificarán sales e hidratos, y radares de penetración de hielo que revelarán la estructura hasta nueve kilómetros de profundidad.
Con esas herramientas, será posible localizar cráteres anómalos, estudiar su composición y distinguir si el material superficial coincide o no con el del subsuelo profundo.
Ciencia especulativa, pero con fundamento
El propio DeRocco es consciente del carácter especulativo de su propuesta. Para que funcione, no solo debe existir este tipo de materia oscura macroscópica, sino que además Ganímedes debe tener diferencias químicas suficientemente marcadas entre sus capas como para que un impacto las revele en superficie. Y, de momento, los modelos sobre la estructura interna de la luna son todavía aproximados.
Aun así, la idea encaja en una tendencia más amplia: usar el Sistema Solar como laboratorio de física fundamental. Ya se han propuesto formas de detectar materia oscura observando estrellas de neutrones, enanas blancas e incluso asteroides.
Lo realmente singular de Ganímedes es que combina dos ventajas: es un objeto enorme y, al mismo tiempo, conserva huellas geológicas durante miles de millones de años. En otras palabras, es un detector cósmico ya construido por la naturaleza, esperando a que alguien lo lea con atención.
Ganímedes, la mayor luna del Sistema Solar, esconde bajo su corteza helada un océano con más agua que todos los mares de la Tierra.
Las observaciones del telescopio Hubble confirmaron su existencia al detectar el efecto del agua salada en el campo magnético de la luna.
Ganímedes se une así a Europa, Titán y Encélado como mundos con océanos subterráneos y prometedores en la búsqueda de vida. Cortesía: NASA / ESA
De las huellas de vida a las huellas del universo
Dentro de unos años, cuando JUICE empiece a enviar imágenes detalladas de Ganímedes, los titulares de los medios de comunicación quizá hablarán de océanos salados, de compuestos orgánicos y de la posibilidad de vida bajo el hielo. Pero quizá, en paralelo, los físicos vuelvan los ojos a los mismos datos en busca de otra cosa: cicatrices extrañas, cráteres inexplicables, señales dobles a ambos lados del satélite.
Si alguna de esas marcas encaja con las predicciones de este estudio, estaríamos ante algo histórico: la primera evidencia indirecta de materia oscura macroscópica.
La idea de que una luna helada pueda servir como un inmenso detector de los secretos del cosmos tiene un aire poético irresistible. Ganímedes, ese mundo lejano que Galileo Galilei vio en 1610 como un simple puntito de luz, podría acabar siendo clave no solo para la búsqueda de vida extraterrestre, sino para resolver uno de los enigmas más profundos de la física moderna: qué es la materia oscura.
Heridas que hablan
Las cicatrices en los cuerpos celestes siempre han sido leídas como historia geológica. Ahora, DeRocco propone leerlas también como huellas de lo invisible. Cráteres que no serían simples recuerdos de pedruscos errantes, sino la firma de algo mucho más profundo: la sustancia que moldea el universo entero.
Si algún día se confirma, podríamos decir que la materia oscura no solo mantiene unidas a las galaxias, sino que también ha dejado marcas visibles en la piel helada de una luna lejana. Y que, gracias a esas heridas oscuras, habremos aprendido a ver lo que hasta ahora se nos escapaba.▪️
Fuente: William DeRocco. Dark wounds on icy moons: Ganymede's subsurface ocean as a dark matter detector. arXiv (2025). DOI:
https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.00054
