Ío, ​​la luna de Júpiter, ha estado volcánicamente activa durante 4.500 millones de años

Ío, ​​Europa y Ganímedes son las lunas de Júpiter dispuestas en órbitas. Debido a la fuerte atracción gravitacional entre estas lunas, sus órbitas son elípticas en lugar de circulares. En tales órbitas, la gravedad de Júpiter podría calentar el interior de las lunas, contribuyendo al vulcanismo de Io y calentando el océano líquido debajo de la superficie helada de Europa.

¿Cuánto tiempo ha continuado la actividad volcánica en Ío?

El sitio con mayor actividad volcánica del sistema solar es la luna Io de Júpiter, según un estudio reciente realizado por un grupo de científicos planetarios y geólogos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, la Universidad de California Santa Cruz, la Universidad de Nueva York y el Instituto de California de Tecnología. . Ha estado volcánicamente activo durante miles de millones de años, aproximadamente 4.500 millones de años.

Los científicos midieron isótopos de azufre en la atmósfera de Ío. El almacén de elementos químicos volátiles de Io, como el azufre y el cloro, tiene una composición isotópica que registra su evolución reflejando su pérdida de masa y su historia de desgasificación.

También descubrieron que las lunas Io, Europa y Ganímedes han estado involucradas en una danza resonante conocida como resonancia de Laplace durante miles de millones de años.

Los científicos analizaron las sustancias químicas presentes en la atmósfera de la luna joviana para determinar la duración de la actividad volcánica.

Debido a que Ío no tiene suficiente agua, el azufre es la sustancia más común que brota de sus volcanes. Los compuestos de azufre generan un ambiente que contiene un 90% de dióxido de azufre. Los gases cercanos a la superficie se reabsorben hacia el interior y reemergen en la atmósfera durante los ciclos volcánicos dinámicos de Io.

Otro dato es que Io tiene varios isótopos o tipos de átomos de azufre. Es más probable que los isótopos pesados ​​estén en la parte inferior, cerca de la superficie de la luna, mientras que es más probable que los isótopos más ligeros estén en la parte superior.

La atmósfera y la superficie de Júpiter se filtran al espacio a un ritmo de 1 tonelada por segundo como resultado de colisiones con partículas cargadas en su campo magnético. El isótopo inferior de azufre, el azufre-32, se agota proporcionalmente a su homólogo más pesado porque prevalece más en la parte superior de la atmósfera, donde se producen estas colisiones. Determinar el grado de ausencia de azufre ligero podría proporcionar información sobre cuánto tiempo lleva la Luna siendo volcánica.

Para lograrlo, los científicos midieron los isótopos de azufre en Io utilizando el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en Chile, que está rodeado de volcanes.

Durante la formación del sistema solar se formaron alrededor de 23 átomos de azufre-32 por cada átomo de azufre-34. Io tendría la misma proporción ahora si no hubiera cambiado desde entonces. Según un estudio reciente, la luna ha perdido entre el 94 y el 99 por ciento de su azufre original, lo que significa que ha estado volcánicamente activa durante miles de millones de años mientras perdía azufre constantemente en el espacio.

La duración de la actividad volcánica de Ío sugiere que la luna se formó en un período relativamente corto después de que Europa y Ganímedes entraran en resonancia orbital. Según simulaciones realizadas durante los últimos 20 años, las lunas galileanas (Ío, Europa y Ganímedes) deberían alcanzar esta resonancia relativamente pronto después de su creación, lo que confirma esas predicciones.

Katherine De Clare, profesora asistente de ciencia planetaria y astronomía y académica de Hofstadler, dijo: “El sistema joviano es solo uno de los muchos ejemplos de lunas, e incluso exoplanetas, que ocurren en este tipo de resonancia. El calentamiento de las mareas causado por tales resonancias es una fuente importante de calor para las lunas y puede mejorar su actividad geológica. Un ejemplo extremo de esto, por lo que lo usamos como laboratorio para comprender el calentamiento de las mareas en general.

En un estudio, los científicos crearon un modelo sofisticado del sistema de azufre de Ío. Esto les permite identificar posibles escenarios para la historia de la Luna, incluidos algunos en los que Io fue más volcánicamente activo en el pasado que hoy.

Irie Hughes, ex investigadora postdoctoral en Caltech Él dijo, “Dada la ausencia de mucho azufre ligero, la atmósfera que medimos hoy es relativamente 'pesada' en términos de azufre. La clave para conseguir ese azufre pesado en la atmósfera de Ío es enterrar el azufre pesado en el interior de Ío, para que los volcanes puedan liberarlo. libremente”.

«Nuestros modelos muestran que el azufre queda atrapado en la corteza de Ío debido a las interacciones entre el permafrost rico en azufre, que precipita de la atmósfera, y el propio magma, lo que finalmente permite que quede enterrado en el interior de Ío».

Los científicos también planean descubrir qué otros gases pudo haber perdido Io a lo largo de su larga historia dinámica.

Referencias de revistas:

1. Airey Hughes, John Ayler y otros. Evidencia isotópica de actividad volcánica a largo plazo en Ío. Ciencias. Identificación digital: 10.1126/ciencia.adj0625
2. Airey-Hughes, De Clare y Eller et al. Uso del ciclo de isótopos de azufre de Io para comprender la historia del calentamiento de las mareas. JGR- Planetas. Identificación digital: 10.1029/2023JE008086