Un montaje de Júpiter y su luna Io, capturado desde New Horizons en Febrero de 2007. Crédito: NASA / APOD / Johns Hopkins U. APL, SWRI.
Imagen de la luna volcánica Io de Júpiter, tomada por la nave espacial Galileo en 1997.
Crédito: NASA / JPL / Universidad de Arizona.
Los telescopios espaciales son herramientas poderosas para explorar nuestro Universo, pero ¡podemos lograr algo de ciencia notable usando observaciones basadas en tierra! Un nuevo estudio explora las lecciones aprendidas de los cinco años de monitoreo de la luna volcánica Io de Júpiter desde el suelo.
Este conjunto de imágenes de Keck, tomadas en un lapso de 30 minutos, muestra el rango de filtros utilizados para observar Io durante esta campaña.
Crédito: de Kleer et al.
2019.
Un paisaje dramático
La luna más interna de Júpiter, Io, es un mundo dramático y agitado de actividad acalorada. La órbita de la luna no es muy circular significa que recibe un tirón gravitatorio variable de Júpiter, lo que genera fricción y calienta el interior de la luna. Este calor luego se escapa de la superficie de Io en forma de respiraderos volcánicos activos, tremendas explosiones y flujos de lava hirviendo.
El monitoreo continuo de todas estas actividades, los puntos críticos de Io o las ubicaciones de emisión térmica, es esencial para comprender cómo se disipa el calor en esta luna violentamente activa. Tuvimos la oportunidad de explorar el volcanismo de Io de cerca, ya que las misiones Voyager, Galileo, Cassini y New Horizons han pasado por la luna, revelando más de 150 volcanes activos en la superficie de Io. Pero estos breves sobrevuelos no brindan las importantes observaciones a largo plazo y alta cadencia de los puntos calientes (hotspots) de Io necesarios para rastrear verdaderamente su actividad.
¡Afortunadamente, la Astronomía Espacial no es la única solución!
Vista desde el suelo
Durante los últimos cinco años, los científicos han monitoreado cuidadosamente la emisión térmica de Io usando los telescopios Keck y Gemini North ubicados en Hawai.
¿Crees que sus observaciones no podrían ser tan útiles como los datos de cerca de los telescopios espaciales? ¡Piensa otra vez! La poderosa óptica adaptativa de Keck y Gemini North permitió alcanzar una resolución de distancias en el infrarrojo de 100 a 500 km en la superficie de Io una escala no muy lejana a la resolución alcanzada por el espectrómetro de mapeo de infrarrojo cercano de la nave Galileo durante sus sobrevuelos.
Además, la programación flexible de Gemini North y un programa de observación dedicado en Keck hicieron posible que el equipo reuniera 271 noches de observaciones de Io durante 5 años. En un nuevo estudio dirigido por Katherine de Kleer (Instituto de Tecnología de California), el equipo ahora detalla lo que han aprendido de esta campaña.
Lecciones aprendidas de los puntos calientes (hotspots)
Distribución espacial de la emisión térmica de puntos calientes (hotspots) detectada en Io en 2013–2018.
Crédito: de Kleer et al. 2019.
Cinco años de observación han producido un total de 980 detecciones de más de 75 puntos calientes (hotspots) únicos. Algunos puntos de interés de estas observaciones:
- Las erupciones más brillantes son generalmente de corta duración (duran solo unos pocos días) y muy calientes (por encima de 800 K, o casi 1,000 ° F). También casi todos se agrupan en el hemisferio posterior de Io: el lado de la luna ubicado lejos de su dirección de movimiento. Esta tendencia sigue sin explicación.
- Se han detectado varios puntos calientes (hotspots) nuevos en los últimos tres años. Algunos de estos probablemente existían antes pero solo emiten esporádicamente; otros pueden haber surgido más recientemente.
- Las 113 detecciones del extremadamente activo Loki Patera sugieren una periodicidad de este volcán de ~ 470 días, un comportamiento que podría estar relacionado con las propiedades orbitales de Io.
Los autores han puesto a disposición todos sus datos de puntos calientes para descarga pública e invitan a la comunidad astronómica a ampliar su trabajo. Entre el análisis futuro de estos datos y las observaciones adicionales de Io, ciertamente podemos esperar más información sobre este mundo caliente y dinámico.
Fuente: AAS Nova.
Artículo original: “Five Years Watching Volcanoes on Another World.” Susanna Kohler. July 22, 2019.”
Paper:“Io’s Volcanic Activity from Time Domain Adaptive Optics Observations: 2013–2018,” Katherine de Kleer et al . 2019 AJ 158 29. doi:10.3847/1538-3881/ab2380.
Material relacionado:
Secuencia de cinco cuadros de imágenes de una erupción del volcán Tvashtar de Io capturada por New Horizons en 2007. La pluma alcanza una altura estimada de unos 290 km.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory .
Otro artículo sobre este trabajo de investigación:
This is our best look yet at the solar system’s most volcanic object. Dr. Robert George Andrews. National Geographic. July 18, 2019.
¿Qué es lo que vió Juno en Io?
Juno Saw One of Io’s Volcanoes Erupting During its Recent Flyby. Matt Williams. Universe Today. January 3, 2019.
¿Qué es lo que observó New Horizons en su pasaje por Júpiter, para recibir asistencia gravitatoria en su viaje a Plutón?
New Horizons Team to Talk Jupiter Science at AGU Fall Meeting. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. December 11, 2007.
¿Cómo se descubrió la actividad volcánica en Io?
Looking for lava in al the wrong places. Brian Koberlein. April 8, 2014.
Una revisión histórica detallada del decubrimiento por su autora:
Discovery of Volcanic Activity on Io. A Historical Review. Linda A. Morabito, Department of Astronomy, Victor Valley College, Victorville, CA.
Pero también la existencia de volcanismo generalizado en Io debido a la disipación de energía de las mareas gravitatorias de Io había sido predicha justo antes de su descubrimiento, en una investigación llevada adelante por Stan Peale en 1979. A efectos de no saltar pasos, dejamos para el siguiente párrafo una entrevista a Peale sobre dicha investigación, realizada por el Prof. David Rothery de la Open University.
La misión Galileo de la NASA capturó esta imagen compuesta de una erupción en la luna Io de Júpiter en 1997. El volcán en erupción es Pillan, cerca del ecuador de Io.
Crédito: NASA/JPL/University of Arizona.
¿Cuál es el proceso que le suministra la energía a Io?
Los siguientes videos lo explican; los dos primeros explican el calentamiento de un cuerpo por la marea gravitatoria causada por otro, mientras que el tercer video explica el caso concreto de Io, para la que en en última instancia, la permanencia del proceso en el tiempo es debida a la resonancia orbital existente entre las Lunas Galileanas.
El profesor David Rothery de “The Open University” explica el calentamiento debido a las mareas gravitatorias:
Tidal heating explained. David Rothery. The Open University.
Where does the energy come from to heat up Jupiter’s moon Io? David Rothery.The Naked Scientists, University of Cambridge. March 7, 2017.
Entrevista al Prof. Stan Peale sobre su trabajo acerca del volcanismo en Io:
StanPeale – May2014. David Rothery. The Open University.
Io es un laboratorio volcánico fascinante donde el calentamiento debido a las mareas produce potentes erupciones volcánicas, un proceso que también afecta a la luna Europa cubierta de hielo. En el siguiente video, Ashley Davies, Volcanólogo en el Jet Propulsion Laboratory, describe cómo estudiar los volcanes en la Tierra conduce a una comprensión más clara de cómo funcionan los volcanes en Io, y cómo estudiarlos mejor desde una nave espacial:
Europlanet webinar: Volcanism on Io. Ashley Davies. Europlanet Society. June 3, 2019.
Sobre la ubicación de los volcanes en Io:
Scientists to Io: Your Volcanoes Are in the Wrong Place. Tricia Talbert. NASA / New Horizons. Last updated: Aug. 7, 2017.
Se han detectado erupciones volcánicas explosivas en Io:
Scientists Discover Stromboli-Like Eruption on Volcanic Moon. JoAnna Wendel. AGU / Eos. 27 December 2017.
A Hellacious Two Weeks on Jupiter’s Moon Io. NASA / JPL, Aug. 4, 2014.
El Toro de Plasma alrrededor de Júpiter producido por Io y el Tubo de Flujo:
Una introducción sencilla que incluye animaciones, se encuentra en:
The Io Plasma Torus. University of Tennessee.
Una interesante presentación del tema se encuentra en:
A Proposal For Juno To Observe The Volcanoes Of Io. Bob King. Universe Today. January 29, 2017.
Un análisis en profundidad lo ofrece el siguiente trabajo:
Io-Jupiter System: A unique case of Moon – Planet Interaction. Anil Bhardwaj and Marykutty Michael. arxiv.org
EL volcanismo de Io es el que regula la magnetosfera de Júpiter:
Io’s volcanism controls Jupiter’s magnetospheric activity. Phys.org/ American Geophysical Union. January 28, 2013.
Curiosidades:
La mayoría de las características volcánicas descubiertas dentro de nuestro Sistema Solar se formaron hace millones de años, cuando éste era más joven y los planetas y las lunas tenían temperaturas internas mucho más altas. La actividad volcánica geológicamente reciente no está tan extendida. Según observaciones desde la Tierra y de naves espaciales, solo cuatro cuerpos en el Sistema Solar presentan actividad volcánica confirmada. El siguiente artículo aborda el tema haciendo una revisión del Vulcanismo en el Sistema Solar:
Active Volcanoes of Our Solar System. Hobart M. King. Geology.com
