La luna de Júpiter, sus volcanes en el lugar equivocado
La luna de Júpiter Io es, el más activo volcánicamente, en el Sistema Solar , con cientos de volcanes, algunas fuentes de lava en erupción hasta 250 kilómetros de altura. Sin embargo, las concentraciones de actividad volcánica se desplazan significativamente de donde se espera que a partir de modelos que predicen cómo se calienta el interior de la Luna, según los investigadores de la NASA y la Agencia Espacial Europea.
Esta secuencia de cinco marco de imágenes de la misión New Horizons de la NASA captura la columna gigante del volcán Tvashtar de Io. Snapped por Long Range Reconocimiento de Imágenes de la sonda (LORRI) cuando la nave sobrevoló Júpiter en 2007, esta película por primera vez de una pluma de Io muestra claramente el movimiento de la nube de escombros volcánicos, que se extiende 330 kilometros (205 millas) por encima de la luna de superficie. Sólo la parte superior de la columna es visible desde este punto de vista. La fuente de la pluma es de 130 km (80 millas) por debajo del borde del disco de Io, en el lado lejano de la luna. Naturaleza hiperactiva de Io se acentúa por el hecho de que otros dos penachos volcánicos son también visibles en el borde del disco de Io: Masubi en la posición siete, y una muy leve penacho, posiblemente de la Zal volcán, en el 10:00 posición. Jupiter ilumina el lado nocturno de Io, y la característica más prominente visible en el disco es la forma de herradura oscura del volcán Loki, probablemente un enorme lago de lava. Boosaule Mons, que a 18 km (11 millas) es la montaña más alta de Io y una de las montañas más altas del sistema solar, se asoma por encima del borde del disco en el lado derecho. Las cinco imágenes fueron obtenidas durante un período de 8 minutos de duración, con dos minutos entre bastidores, 23:50-23:58 Tiempo Universal el 1 de marzo de 2007. Io fue de 3,8 millones de kilómetros (2.4 millones millas) de New Horizons.
Crédito: Instituto de la NASA / Johns Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada / Southwest Research
Crédito: Instituto de la NASA / Johns Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada / Southwest Research
Io está atrapado en un tira y afloja entre el de Júpiter enorme gravedad y la más pequeña, pero precisamente el tiempo tira de dos lunas vecinas que orbitan más lejos de Júpiter - Europa y Ganímedes . Io orbita más rápido que las otras lunas, completando dos órbitas cada vez que Europa termina uno y cuatro órbitas para cada uno hace Ganymede. Este tiempo normal significa que Io siente la atracción gravitacional más fuerte de sus lunas vecinas en la misma posición orbital, lo que distorsiona la órbita de Io en una forma oval. Esto a su vez provoca Io que flexione mientras se mueve alrededor de Júpiter.
Por ejemplo, como Io se acerca a Júpiter, la poderosa gravedad del planeta gigante se deforma la luna hacia ella y luego, como Io mueve más lejos, la fuerza gravitacional disminuye y la luna se relaja. La flexión de la gravedad hace que el calentamiento por marea - de la misma manera que se puede calentar hasta un punto en una percha de alambre doblando repetidamente, la flexión crea fricción en el interior de Io, que genera el tremendo calor que alimenta extrema actividad volcánica de la Luna.
Este es un mapa del flujo de calor predicho en la superficie de Io de diferentes modelos de calentamiento de marea. Las áreas rojas son donde se espera que más calor en la superficie mientras que las áreas azules son donde se espera que menos calor. La figura A muestra la distribución esperada de calor en la superficie de Io, si el calentamiento por marea se produjo principalmente en el manto profundo, y la figura B es el patrón de flujo de calor superficial esperada si la calefacción se produce principalmente dentro de la astenosfera. En el escenario del manto profundo, el flujo de calor de la superficie se concentra principalmente en los polos, mientras que en el escenario de calentamiento astenosférico, el flujo de calor de la superficie se concentra cerca del ecuador de crédito:. NASA / Christopher Hamilton
La pregunta es sobre exactamente cómo afecta el calentamiento por marea interior de la Luna. Algunos proponen que se calienta el interior profundo, pero la opinión predominante es que la mayor parte del calentamiento se produce dentro de una capa relativamente poco profundas debajo de la corteza, llamada la astenosfera. La astenosfera es donde la roca se comporta como masilla, deformando poco a poco con el calor y la presión.
La pregunta es sobre exactamente cómo afecta el calentamiento por marea interior de la Luna. Algunos proponen que se calienta el interior profundo, pero la opinión predominante es que la mayor parte del calentamiento se produce dentro de una capa relativamente poco profundas debajo de la corteza, llamada la astenosfera. La astenosfera es donde la roca se comporta como masilla, deformando poco a poco con el calor y la presión.
"Nuestro análisis apoya la idea predominante de que la mayor parte del calor se genera en la astenosfera, pero nos pareció que la actividad volcánica se encuentra entre 30 y 60 grados Este, desde donde se espera que sea", dijo Christopher Hamilton de la Universidad de Maryland, College Parque. Hamilton, que está estacionado en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, es el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 1 de enero en la Tierra and Planetary Science Letters.
Hamilton y su equipo realizó el análisis espacial utilizando el nuevo mapa, global geológica de Io, producido por David Williams, de la Universidad Estatal de Arizona, Tempe, Arizona, y sus colegas, a partir de datos de la nave espacial NASA. El mapa proporciona el inventario más completo de los volcanes de Io hasta la fecha, permitiendo así que los patrones de actividad volcánica que se exploran en detalle sin precedentes. Suponiendo que los volcanes están situados por encima de donde se produce el calentamiento más interna, el equipo probó una gama de modelos de interiores mediante la comparación de ubicaciones observados de actividad volcánica predicho a patrones de calentamiento de marea.
"Hemos realizado el primer análisis estadístico riguroso de la distribución de los volcanes en el nuevo mapa geológico mundial de Io", dijo Hamilton. "Hemos encontrado una sistemática hacia el este desplazamiento entre localidades volcán observados y predijo que no pueden conciliarse con los modelos de calentamiento de marea cuerpo sólido existentes."
Las posibilidades para explicar el desplazamiento incluyen un más rápido que la rotación esperada para Io, una estructura interior que permite magma que viajar grandes distancias desde donde el calentamiento se produce la mayor parte de los puntos en los que es capaz de entrar en erupción en la superficie, o un componente que falta en el calentamiento de marea existentes modelos, como las mareas de fluidos de un océano de magma subterráneo, según el equipo.
Esta es una imagen compuesta de Io y Europa tomada 02 de marzo 2007 con la nave espacial New Horizons. Aquí Io (arriba) se roba el show con su hermosa pantalla de la actividad volcánica. Tres plumas volcánicas son visibles. Más llamativo es el enorme de 300 kilómetros (190 millas) de alto que entraba desde el volcán Tvashtar en la posición de las 11 en el disco de Io. Dos plumas mucho más pequeñas también son visibles: la del volcán Prometeo, en la posición de las 9 en el borde del disco de Io, y desde el volcán Amirani, visto entre Prometeo y Tvashtar lo largo del terminador de Io (la línea que divide el día y la noche) . El penacho Tvashtar ve azul debido a la dispersión de la luz por pequeñas partículas de polvo expulsadas por los volcanes, de forma similar a la aparición de humo azul. Además, el brillo rojo contrastante de lava caliente se puede ver en la fuente de la pluma Tvashtar. Esta imagen fue tomada de un rango de 4,6 millones de kilómetros (2,8 millones millas) de Io y 3.8 millones de kilómetros (2.4 millones millas) de Europa. A pesar de las lunas aparecen juntos en este punto de vista, un abismo de 790.000 kilometros (490.000 millas) que los separa. Lado nocturno de Io está iluminado por la luz reflejada de Júpiter, que está fuera del marco de la derecha. Lado de la noche de Europa es oscuro, en contraste con Io, porque este lado de Europa se enfrenta lejos de Júpiter.
Crédito: Instituto de la NASA / Johns Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada / Southwest Research
Crédito: Instituto de la NASA / Johns Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada / Southwest Research
El magnetómetro de Galileo misión de la NASA detecta un campo magnético alrededor de Io, lo que sugiere la presencia de un océano global de magma debajo de la superficie. Como Io orbita a Júpiter, que se mueve en el interior vasto campo magnético del planeta. Los investigadores creen que esto podría inducir un campo magnético en Io si tuviera un océano global de magma conductor de la electricidad.
Este es un montaje de Horizons Nuevas imágenes de Júpiter y su luna volcánica Io, tomadas durante el sobrevuelo de la nave Júpiter a principios de 2007. La imagen muestra una gran erupción en curso en el lado nocturno de Io, en el norte de Tvashtar volcán. Brilla lava incandescente roja debajo de un 330 kilómetros penacho (205 kilómetros de altura) volcánica, cuyas partes más superiores están iluminados por la luz solar. La pluma se ve azul debido a la dispersión de la luz por pequeñas partículas en la columna de crédito:. Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada / Suroeste NASA / Johns / Instituto Goddard de Vuelos Espaciales de la Investigación
"Nuestro análisis apoya un escenario océano de magma debajo de la superficie global como una posible explicación de la diferencia entre los lugares volcán predichos y observados de Io", dice Hamilton. "Sin embargo, el océano de magma de Io no sería como los océanos de la Tierra. En lugar de ser una capa completamente fluida, océano de magma de Io, probablemente sería más como una esponja con al menos 20 por ciento de silicato fundido dentro de una matriz de la roca lentamente deformable."
Calentamiento por marea también se cree que es responsable de océanos de agua líquida que puedan existir y . Dado que el agua líquida es un ingrediente necesario para la vida, algunos investigadores proponen que la , si están presentes en una fuente de energía utilizable y un suministro de materias primas también. Estos mundos son demasiado frío para que el agua líquida en su superficie, por lo que una mejor comprensión de cómo funciona la calefacción de marea pueden revelar cómo se podría sostener la vida en lugares inhóspitos de lo contrario todo el Universo.
"Lo inesperado desplazamiento hacia el este de las zonas volcánicas es un indicio de que algo falta en nuestra comprensión de Io", dijo Hamilton. "En cierto modo, ese es nuestro resultado más importante. Nuestra comprensión de la producción de calor de marea y su relación con el volcanismo superficie es incompleta. La interpretación de por qué tenemos el offset y otros patrones estadísticos que observamos está abierta, pero creo que hemos habilitado un montón de nuevas preguntas, lo cual es bueno. "
Vulcanismo de Io es tan extensa que queda completamente resurgió una vez cada millón de años más o menos, en realidad es bastante rápido en comparación con los 4,5 millones de años de edad del sistema solar. Así que para saber más sobre el pasado de Io, tenemos que entender su estructura interior mejor, debido a que su superficie es demasiado joven para registrar su historia completa, de acuerdo con Hamilton.
La investigación fue financiada por la NASA, el programa de la NASA Postdoctoral, administrado por el Oak Ridge Associated Universities, y la Agencia Espacial Europea.