Nuevas imágenes de radio del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) muestran por primera vez el efecto directo de la actividad volcánica en la atmósfera de la luna de Júpiter Io.
Io es la luna más volcánicamente activa de nuestro sistema solar. Alberga más de 400 volcanes activos, arrojando gases de azufre que le dan a Io sus colores amarillo-blanco-naranja-rojo cuando se congelan en su superficie.
Aunque es extremadamente delgado, aproximadamente mil millones de veces más delgado que la atmósfera de la Tierra, Io tiene una atmósfera que puede enseñarnos sobre la actividad volcánica de Io y brindarnos una ventana al interior de la exótica luna y lo que está sucediendo debajo de su colorida corteza.
Investigaciones anteriores han demostrado que la atmósfera de Io está dominada por gas de dióxido de azufre, que en última instancia se obtiene de la actividad volcánica. "Sin embargo, no se sabe qué proceso impulsa la dinámica en la atmósfera de Io", dijo Imke de Pater de la Universidad de California, Berkeley. "¿Es actividad volcánica o gas que se ha sublimado (ha pasado de estado sólido a gaseoso) de la superficie helada cuando Io está a la luz del sol?"
Para distinguir entre los diferentes procesos que dan origen a la atmósfera de Ío, un equipo de astrónomos utilizó ALMA para tomar instantáneas de la luna cuando entraba y salía de la sombra de Júpiter (a esto lo llaman un “eclipse”).
Este video muestra imágenes de la luna Io de Júpiter en radio (hecha con ALMA) y luz óptica (hecha con las misiones Voyager 1 y Galileo). Las imágenes de ALMA se tomaron cuando Io pasó a la sombra de Júpiter en marzo de 2018 (eclipse), y de la sombra de Júpiter a la luz solar en septiembre de 2018. Estas imágenes de radio muestran por primera vez columnas de dióxido de azufre (en amarillo) que se elevan desde los volcanes en Io. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et al .; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA
“Cuando Io pasa a la sombra de Júpiter y está fuera de la luz solar directa, hace demasiado frío para el gas de dióxido de azufre y se condensa en la superficie de Io. Durante ese tiempo, solo podemos ver dióxido de azufre de origen volcánico. Por lo tanto, podemos ver exactamente qué parte de la atmósfera se ve afectada por la actividad volcánica ”, explicó Statia Luszcz-Cook de la Universidad de Columbia, Nueva York.
Gracias a la exquisita resolución y sensibilidad de ALMA, los astrónomos pudieron, por primera vez, ver claramente las columnas de dióxido de azufre (SO2) y monóxido de azufre (SO) que se elevaban desde los volcanes. Basándose en las instantáneas, calcularon que los volcanes activos producen directamente entre el 30 y el 50 por ciento de la atmósfera de Io.
Las imágenes de ALMA también mostraron un tercer gas saliendo de los volcanes: cloruro de potasio (KCl). “Vemos KCl en regiones volcánicas donde no vemos SO2 o SO”, dijo Luszcz-Cook. "Esta es una fuerte evidencia de que los depósitos de magma son diferentes bajo diferentes volcanes".
Io es volcánicamente activo debido a un proceso llamado calentamiento por marea. Io orbita a Júpiter en una órbita que no es del todo circular y, como nuestra Luna siempre mira hacia el mismo lado de la Tierra, el mismo lado de Io siempre mira a Júpiter. La atracción gravitacional de las otras lunas de Júpiter, Europa y Ganímedes, provoca enormes cantidades de fricción interna y calor, dando lugar a volcanes como el Loki Patera, que se extiende por más de 200 kilómetros (124 millas) de ancho. "Al estudiar la atmósfera y la actividad volcánica de Io, aprendemos más no solo sobre los volcanes en sí, sino también sobre el proceso de calentamiento de las mareas y el interior de Io", agregó Luszcz-Cook.
Una gran incógnita sigue siendo la temperatura en la atmósfera inferior de Io. En investigaciones futuras, los astrónomos esperan medir esto con ALMA. “Para medir la temperatura de la atmósfera de Io, necesitamos obtener una resolución más alta en nuestras observaciones, lo que requiere que observemos la luna durante un período de tiempo más largo. Solo podemos hacer esto cuando Io está a la luz del sol, ya que no pasa mucho tiempo en un eclipse ”, dijo de Pater. “Durante tal observación, Io girará decenas de grados. Necesitaremos aplicar un software que nos ayude a crear imágenes sin manchas. Hemos hecho esto anteriormente con imágenes de radio de Júpiter hechas con ALMA y Very Large Array (VLA) ”.
Mas información: Imke de Pater, et. al. ALMA Observations of Io Going into and Coming out of Eclipse. Planetary Science Journal (2020). DOI: 10.3847/PSJ/abb93d
Nota original: National Radio Astronomy Observatory