Los más de 400 volcanes de Io están teniendo un efecto notable en su atmósfera, mil millones de veces más fina que la de la Tierra.
Io es la luna con mayor actividad volcánica de nuestro Sistema Solar: tiene más de 400 volcanes activos que expulsan gases de azufre. Estos gases la tiñen amarillo, blanco, naranja y rojo cuando se congelan en su superficie.
A pesar de ser extremadamente fina (cerca de 1.000 millones de veces más fina que la atmósfera de la Tierra), la atmósfera de Io puede proporcionarnos información sobre la actividad volcánica de este peculiar satélite, así como su interior y todo lo que sucede debajo de su colorida corteza.
En estudios anteriores se había descubierto que la atmósfera de Io está compuesta principalmente de gas de dióxido de azufre generado por su actividad volcánica. "Sin embargo, no se sabe qué procesos impulsan las dinámicas de la atmósfera de Io", señala en un comunicado Imke de Pater, de la Universidad de California en Berkeley. "¿Es la actividad volcánica o la sublimación del gas [su transición de estado sólido a gaseoso] a partir de la superficie de hielo, cuando Io se expone a la luz del sol?", interroga.
Con el fin de distinguir los distintos procesos que dan origen a la atmósfera de Io, un equipo de astrónomos usó ALMA para obtener imágenes del satélite durante su paso por dentro y por fuera de la sombra de Júpiter (fenómeno conocido como eclipse).
"Al pasar por la sombra de Júpiter y dejar de recibir luz solar directa, Io se vuelve extremadamente fría y el gas de dióxido de azufre se condensa sobre su superficie. Durante ese período, lo único que vemos es dióxido de azufre de origen volcánico. De esa forma, podemos ver exactamente qué proporción de la atmósfera se ve afectada por la actividad volcánica", explica Statia Luszcz-Cook, de la Universidad de Columbia (Nueva York).
¿Por qué tiene tantos volcanes?
Gracias a la gran sensibilidad y capacidad de resolución de ALMA, por primera vez los astrónomos pudieron observar con mucha claridad las plumas de dióxido de azufre (SO2) y monóxido de azufre (SO) emanadas de los volcanes. A partir de las imágenes obtenidas, los científicos calcularon que los volcanes producen directamente cerca del 30-50 % de la atmósfera de Io.
Io presenta actividad volcánica debido a un proceso conocido como calentamiento gravitacional. Io describe alrededor de Júpiter una órbita que no es del todo circular y, al igual que nuestra Luna con respecto a la Tierra, siempre tiene el mismo lado mirando a Júpiter.
La atracción gravitacional de Europa y Ganímedes, otras dos lunas de Júpiter, genera muchísima fricción interna y calor, y de ese fenómeno nacen volcanes como Loki Patera, que se extiende por más de 200 kilómetros. "Al estudiar la atmósfera y la actividad volcánica de Io se aprende no solo sobre sus volcanes, sino también sobre su interior y los procesos de calentamiento gravitacional", explica Statia.
La temperatura de la atmósfera inferior de Io, en tanto, sigue siendo una incógnita. Los astrónomos esperan poder medirla en investigaciones futuras. "Para medir la temperatura de la atmósfera de Io necesitamos realizar observaciones con mayor resolución, y para eso tenemos que observarla durante más tiempo, algo que solo podremos hacer cuando Io se encuentre expuesta a la luz solar, puesto que no pasa mucho tiempo en el eclipse", señala Imke.
"Durante esas observaciones, Io giraría en decenas de grados. Tendríamos que usar software para corregir las imágenes y que no se vean borrosas, como hicimos con las imágenes de radio de Júpiter obtenidas con ALMA y el Very Large Array (VLA)".
Erupciones de 400 kilómetros en una luna de Júpiter
Hace tiempo que conocemos a Ío, el cuerpo con más vulcanismo de nuestro sistema solar. Más de 400 volcanes siembran esta luna y el origen no es otro que un “baile” entre satélites.
Superficie de Io/Foto: /NASAEn este mundo de calderas, el agua escasea especialmente, y no porque no haya lagos, sino porque, directamente, ostenta el récord como cuerpo más seco del Sistema Solar. Ío es un satélite de extremos a quien el punto medio no parece sentarle bien, incluso su superficie baila entre un enorme rango de temperaturas que va desde los -130 grados centígrados hasta los 1600 en sus coladas de roca fundida.
Fuerzas de marea
Con estas cifras tan descomunales podríamos pensar que el interior de Ío es excepcionalmente activo y que en él los procesos de fisión nuclear superan a los de muchos planetas, sobrecalentándolo. Así es, al menos, la forma en que el interior de nuestro planeta “mantiene” su calor, pero en el caso de Ío nos estaríamos equivocando de cabo a rabo. Su secreto es otro y lejos de relacionarse con energía nuclear, tiene que ver con las mareas.
En concreto hablamos de fuerzas de marea, que un cuerpo que no experimenta la misma gravedad en todos sus puntos. Dado que la fuerza de gravedad se reduce con el cuadrado de la distancia, cuando dos objetos masivos están suficientemente cerca, como la Tierra y la Luna, el lado de la Luna que nos “mira” está experimentando más fuerza de gravedad que la cara oculta, frenando o incluso bloqueando su rotación. Esta misma fuerza es la que produce las mareas, deformando nuestros mares, haciendo que se eleven bajo la Luna (y en sus antípodas) y que su nivel baje en el resto del globo. Por eso nuestra luna no gira apenas sobre sí misma, porque sufre un acoplamiento de mareas. Algo parecido ocurre con Ío, pero la Luna no está plagada de volcanes, así que ¿Cuál es la diferencia?
Gracias a esta excepcional sincronía, las fuerzas de marea que experimenta Ío alargan su órbita alejándola de la idea platónica de círculo para convertirla en una elipse. De esta forma, y simplificándolo un poco: esta regularidad hace que la gravedad de los satélites y Júpiter unan fuerzas para deformar a Ío entre todos, generando todo ese calor que lo ha convertido en un mundo de lava.
Las pateras de Ío
Sin embargo, es posible que estemos imaginando algo diferente de lo que realmente podemos encontrar en Ío. Sus volcanes no son esos conos elevados de nuestra Tierra. Si bien es cierto que cuenta con montañas más altas que el Everest, los volcanes de Ío son cráteres hundidos en la roca llamados pateras, y aunque también hay conos volcánicos, estos son infrecuentes y mucho más bajos debido a la poca densidad de su lava, que se esparce por el terreno antes de solidificarse.
En Ío hay más de 400 pateras activas y teniendo menos de un 2% de nuestra masa, expulsa más lava que nuestro planeta y que desde su formación, hace 4500 millones de años, ha tenido tiempo de fundir toda su corteza y su manto aproximadamente ocho veces. Una renovación constante que le ayuda a mantener su corteza casi como nueva, sin restos apenas del impacto de meteoros que nos ayuden a inferir la edad del satélite.
Y a pesar de esta bullente actividad, el 10% de la temperatura de Ío es producida por una única patera. Concretamente la más grande de todas, con un diámetro de 202 kilómetros de pura lava llamada Loki Patera.
El color de la magia en Ío
Todo este vulcanismo proyecta al espacio multitud de gases presentes en la corteza terrestre, en especial dióxido de carbono y compuestos del azufre. Algunos superan la velocidad de escape y caen en las garras gravitatorias de Júpiter. Sin embargo, este planeta cuenta con un enorme escudo magnético que desvía a estas partículas cargadas eléctricamente. Su magnetismo las redirige a través de una suerte de autopistas invisibles llamadas líneas de campo, concentrándolas todas en los polos del planeta y haciéndolas impactar con su profunda atmósfera.
Cuando la erupción es suficientemente poderosa, estas colisiones ocurren por millones y el resultado son cortinas de luces bailando en el cielo, auroras polares en otros mundos muy alejados del nuestro. Por otro lado, si las partículas no consiguen superar la velocidad de escape de Ío, volverán a caer sobre su superficie, pintándola de rojo, blanco, gris y crema en una paleta de otro mundo.
Todo este vulcanismo proyecta al espacio multitud de gases presentes en la corteza terrestre, en especial dióxido de carbono y compuestos del azufre. Algunos superan la velocidad de escape y caen en las garras gravitatorias de Júpiter. Sin embargo, este planeta cuenta con un enorme escudo magnético que desvía a estas partículas cargadas eléctricamente. Su magnetismo las redirige a través de una suerte de autopistas invisibles llamadas líneas de campo, concentrándolas todas en los polos del planeta y haciéndolas impactar con su profunda atmósfera.
Cuando la erupción es suficientemente poderosa, estas colisiones ocurren por millones y el resultado son cortinas de luces bailando en el cielo, auroras polares en otros mundos muy alejados del nuestro. Por otro lado, si las partículas no consiguen superar la velocidad de escape de Ío, volverán a caer sobre su superficie, pintándola de rojo, blanco, gris y crema en una paleta de otro mundo.
Que no te metan cuento:
- Aunque Galileo descubrió los principales satélites de Júpiter no les dio un nombre como tal. Hasta que llegó Simón Marius, Ío, Europa, Ganímedes, Calisto se llamaban con números romanos.
- Katherine de Kleer et al. “Io’s Volcanic Activity from Time Domain Adaptive Optics Observations: 2013–2018” The Astronomical Journal. 2019.
- Robert H. Tyler, Wade G. Henning, and Christopher W. Hamilton. “Tidal heating in a magma ocean within Jupiter’s moon Io” The Astrophysical Journal Supplement Series. 2015.
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