El volcán más grande en la luna de Júpiter Io es súper activo. ¿Pero funciona como un reloj?

agosto 14, 2019

Es estresante pasar el rato cerca del rey del sistema solar, y La luna de Júpiter Io lleva las cicatrices de esa estrecha relación en su superficie, que está marcada por una gran cantidad de volcanes.

Esos volcanes se forman porque la gravedad masiva del planeta estira el interior de Io en un proceso llamado calentamiento de las mareas que derrite la roca en magma líquido, que eventualmente acumula suficiente presión para estallar en la superficie. Un nuevo estudio examina tres décadas de observaciones del flujo y reflujo del el más grande de esos volcanes, que los científicos llaman Loki Patera, en busca de patrones que puedan vincular el horario de actividad del volcán a la órbita de Io alrededor de Júpiter.

"Algunas personas esperan que los volcanes de Io hagan algo como esto y no es demasiado sorprendente", dijo a Space.com la autora principal Katherine de Kleer, científica planetaria del Instituto de Tecnología de California. "Pero también hay otras personas que piensan que los volcanes son tan complicados que no necesariamente seguirían estas tendencias orbitales".

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De Kleer y sus colegas comenzaron por precisar los detalles de la órbita de Io, que demora aproximadamente 1.77 días terrestres. Eso es demasiado rápido para que los científicos desarrollen una comprensión matizada de los impactos de la órbita utilizando telescopios basados ​​en la Tierra, que solo pueden observar cuando Io está en su línea de visión.

Pero hay otros ciclos mucho más lentos, en la escala de cientos de días, que están incrustados dentro de esa órbita, como otras lunas tirar de Io. Esos ciclos también podrían influir en el calentamiento de las mareas que experimenta la luna.

"Ha sido esta búsqueda interesante de patrones en la actividad volcánica; el calentamiento de las mareas debería producir un volcanismo que sigue patrones específicos", dijo De Kleer. "Por lo tanto, debe tener volcanes que se producen en lugares específicos de la superficie y no en otros lugares, y es de esperar que muestren patrones específicos a tiempo también".

Para tratar de darle sentido al volcán, los autores del estudio reunieron todas las observaciones que pudieron encontrar de Loki en las últimas tres décadas. Durante gran parte de esa línea de tiempo, los datos de los científicos fueron esporádicos en el mejor de los casos, pero en 2013, de Kleer y sus colegas hicieron un esfuerzo concertado para maximizar observaciones de Loki.

El resultado es el aspecto más detallado que los científicos han tenido de la actividad del volcán. "Es el conjunto de datos lo más impresionante", dijo a Space.com Julie Rathbun, científica planetaria del Planetary Science Institute que no participó en la nueva investigación pero que también estudia a Loki. "Es realmente difícil obtener todos los datos que queremos desde cero".

El otro factor en el que se centraron De Kleer y sus colegas, los detalles de la órbita de Io alrededor de Júpiter, fue menos difícil de estudiar. Pero no es el tipo de factor al que los vulcanólogos podrían recurrir primero si se han inspirado principalmente en volcanes más cercanos a su hogar, que no se ven fuertemente afectados por calentamiento de mareas.

"Gran parte de la geología se basa en la geología terrestre y no hay muchas cosas en la Tierra que sean impulsadas por las mareas, por lo que no es algo que creo que las personas, especialmente cuando estudian volcanes, estén acostumbradas a buscar", dijo Rathbun. "Cuando se estudian planetas y lunas, las mareas y la periodicidad se encuentran entre las cosas más obvias para medir, son las más fáciles de medir".

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Una imagen de la Voyager 1 muestra un penacho saliendo de Loki Patera.

(Crédito de la imagen: NASA / JPL / USGS)

De Kleer y sus colegas se inspiraron en los ciclos que los científicos han notado en las columnas que fluyen de otra de las lunas de Júpiter, Encelado, que parecen iluminarse y atenuarse junto con la órbita de esa luna.

Encontraron dos ciclos en la actividad de Loki que podrían estar influenciados por el calentamiento de las mareas: uno que dura 454 días y el otro 480 días. Ambos números están cerca de los ciclos en los que la órbita de Io se modifica por las influencias de sus vecinos.

Y de manera realista, ese tipo de ciclo podría tener más sentido en un volcán que un ciclo vinculado directamente a un período orbital tan rápido como el de Io. "Esas son las escalas de tiempo en las que un volcán puede evolucionar", dijo De Kleer. Ella y sus colegas piensan que una posible explicación de lo que está sucediendo en Loki es que la tubería del volcán no puede responder al calentamiento de las mareas a la velocidad del ciclo orbital de 1.77 días, dejando solo ciclos más lentos para afectar el volcán.

Comprender cómo funciona Loki no se trata solo de entender la extraña luna de un planeta masivo. La Tierra e Io son los únicos mundos en nuestro sistema solar donde es fácil estudiar volcanes, y la Tierra no está fuertemente influenciada por el calentamiento de las mareas, pero los científicos creen que ese fenómeno es de vital importancia en el panorama más amplio de la ciencia planetaria, en nuestro solar. sistema y más allá.

"Este tipo de geofísica impulsada por las mareas a escala global no es algo que se tenga en la Tierra", dijo De Kleer. "[Io] es algo así mundo alienígena donde tenemos estos procesos que no puedes estudiar en la Tierra, y si podemos estudiarlos en Io, podemos ampliar nuestra idea de la geofísica de manera más general para que sea menos centrada en la Tierra y abarque más mundos ".

De Kleer y sus colegas esperan continuar revisando regularmente a Loki para resolver cómo los ciclos orbitales de Io están gobernando su actividad. Calcularon cuándo el volcán podría retumbar en función de cada línea de tiempo, y dentro de unos años, esperan reunir suficientes datos para precisar una mejor comprensión de la dinámica de Loki.

"Va a ser muy divertido cuando nos acerquemos a los tiempos pronosticados para que ocurran los brillos", dijo De Kleer. "Podemos ver y notamos de inmediato en las imágenes cuando Loki comienza a iluminarse, y eso siempre es divertido".

La investigación se describe en un papel publicado el 8 de mayo en la revista Geophysical Research Letters.

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