imagen compuesta de Io y Júpiter (imagen de Júpiter de la nave espacial Cassini, imagen de Io de la nueva investigación). Los penachos de dióxido de azufre de los volcanes de Io se ven en amarillo. Imagen vía ALMA (eso / NAOJ / NRAO) / I. de Pater et al./ NRAO / AUI NSF/ S. Dagnello/ NASA/ ESA / UC Berkeley.
Io, una de las cuatro grandes lunas Galileanas de Júpiter, es el cuerpo volcánicamente más activo de nuestro sistema solar, incluso más que la Tierra., Tiene más de 400 volcanes activos y a menudo se describe como infernal. Io también tiene una atmósfera extremadamente delgada, compuesta principalmente de dióxido de azufre (SO2). Los volcanes de este pequeño mundo regularmente arrojan dióxido de azufre a su atmósfera. Aún así, los científicos no estaban seguros de si la atmósfera proviene del dióxido de azufre caliente que proviene directamente de los volcanes, o del dióxido de azufre frío que se acumula en la superficie de Io y se congela antes de sublimarse en la atmósfera. Ahora han determinado que son ambas cosas.
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Usando el telescopio ALMA en Chile, investigadores de la Universidad de California, Berkeley han anunciado que hasta la mitad del dióxido de azufre en la atmósfera de Io proviene directamente de sus volcanes. Los resultados han sido publicados en dos nuevos artículos revisados por pares aceptados para su publicación en la revista Planetary Science, que se pueden leer aquí y aquí.
El astrónomo Imke de Pater, quien dirigió el estudio, dijo en una declaración:
no se sabía qué proceso impulsa la dinámica en la atmósfera de Io., ¿Es actividad volcánica, o gas que se sublima de la superficie helada cuando Io está bajo la luz del sol? Lo que mostramos es que, en realidad, los volcanes tienen un gran impacto en la atmósfera.
La respuesta, resulta, es ambas.
parte del dióxido de azufre de hecho se congela en la superficie, encontraron los investigadores. Esto sucede cuando Io pasa a través de la sombra de Júpiter cada 42 horas. Cuando Io estaba siendo observado por los investigadores el 20 de marzo de 2018, notaron que las emisiones de radio del dióxido de azufre disminuyeron exponencialmente., Esto significaba que la atmósfera inferior de Io, de 6-12 millas (10-20 km) de altitud, colapsó y se congeló en la superficie.
la temperatura durante este período cayó a -270 grados Fahrenheit (-168 grados Celsius), lo suficientemente fría como para que el dióxido de azufre se congelara. La superficie de Io es típicamente de -230 grados Fahrenheit (-150 grados Celsius). Frío, pero no lo suficiente para que el dióxido de azufre se congele.
el 2 y 11 de septiembre de 2018, las emisiones de dióxido de azufre aumentaron nuevamente dentro de los 10 minutos después de que Io emergiera de la sombra de Júpiter de vuelta a la luz solar., De Pater dijo:
tan pronto como Io entra en la luz solar, la temperatura aumenta, y se obtiene todo este hielo SO2 sublimándose en gas, y se reforma la atmósfera en unos 10 minutos, más rápido de lo que los modelos habían predicho.
eso explica de dónde proviene parte del dióxido de azufre congelado. Pero los investigadores notaron algo más también. ALMA detectó abundante dióxido de azufre sobre los volcanes, así como bajos niveles de gas a nivel mundial en la atmósfera de Io., Esto sugirió que el gas más extendido se originaba de volcanes invisibles o «sigilosos». Emiten dióxido de azufre, pero no otro humo o partículas que se pueden ver fácilmente.
en este momento, los investigadores piensan que el gas extra proviene de tales volcanes furtivos, aunque no pudieron descartar completamente la posibilidad de que pudiera ser dióxido de azufre que no se está condensando completamente en la superficie., Como señaló de Pater:
el SO2 que vemos con ALMA cuando Io está en eclipse está en un nivel muy bajo, y no podemos decir si eso es vulcanismo sigiloso o causado por SO2 que no se condensa completamente.
Io, visto por la nave espacial Galileo el 19 de septiembre de 1997. Imagen vía NASA / JPL / University of Arizona/ NASA Photojournal.
observaciones anteriores del Observatorio Keck del pasado mes de julio, sin embargo, apoyaron el escenario de vulcanismo sigiloso., Keck detectó abundante monóxido de azufre (SO) sobre los volcanes, así como extendido en la atmósfera. Los investigadores dicen que la luz solar rompe el enlace azufre-oxígeno en el dióxido de azufre que ha sido expulsado cientos de kilómetros por encima de la superficie, creando el monóxido de azufre. De Pater dijo:
pero luego, cuando miramos el SO con Keck, solo podemos explicar las emisiones de SO, que están extendidas en la superficie, a través de este vulcanismo sigiloso, porque la excitación del SO requiere una temperatura muy alta.,
al observar Io en su órbita alrededor de Júpiter mientras se movía dentro y luego fuera de la sombra de Júpiter, los investigadores fueron capaces de averiguar cuánto de los depósitos de dióxido de azufre de la luna provenían de la congelación en la superficie y cuánto provenía del sigilo u otros volcanes. Statia Luszcz-Cook de la Universidad de Columbia en Nueva York dijo:
Cuando Io pasa a la sombra de Júpiter, y está fuera de la luz solar directa, es 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 cuánto de la atmósfera se ve afectada por la actividad volcánica.
Una erupción volcánica en Io, atrapado por Galileo cámaras en 28 de junio de 1997. Imagen vía NASA.
Una mirada más cercana desde Galileo a uno de los volcanes de Io, llamado Pele, ya que estaba en erupción. Imagen vía NASA / JPL / USGS.,
mediante el uso de ALMA, Los científicos pudieron «ver», por primera vez, penachos de dióxido de azufre y monóxido de azufre procedentes de los volcanes de Io. Dos de esos volcanes, Karei Patera y Daedalus Patera, entraron en erupción en marzo, y un tercer volcán estuvo activo en septiembre.
los investigadores calculan ahora que entre el 30% y el 50% de la atmósfera de Io es producida directamente por volcanes activos.
un tercer gas, cloruro de potasio (KCI), también fue detectado por ALMA, y es un componente común de la lava., Según Luszcz-Cook:
vemos KCI en regiones volcánicas donde no vemos SO2 o así. Esta es una fuerte evidencia de que los embalses de magma son diferentes bajo diferentes volcanes.
Katherine de Kleer en el Instituto de tecnología de California agregó:
al estudiar la atmósfera y la actividad volcánica de Io, podemos comprender más sobre los volcanes, el proceso de calentamiento de las mareas y el interior de Io.,
El volcán Loki Patera, como se ve por el Voyager 1 en 1979. La característica oscura en forma de U es un lago de lava de aproximadamente 124 millas (200 km) de ancho. Imagen vía NASA / JPL / USGS / Planetary Science Institute.
vista infrarroja de los volcanes activos de Io desde la nave espacial Juno de la NASA, actualmente orbitando Júpiter. ¡Órale! Imagen vía NASA / JPL-Caltech / SwRI / INAF / the Planetary Society.,
los científicos están ansiosos por aprender más sobre el magma de Io también, y están planeando observar la luna en longitudes de onda de radio adicionales. Estos pueden sondear varios centímetros bajo la superficie y proporcionar pistas sobre de qué está compuesto el magma de Io y su temperatura. También quieren saber más sobre la temperatura de la atmósfera inferior de Io. De Pater dijo:
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 eclipse. Durante tal observación, Io girará decenas de grados. Necesitaremos aplicar un software que nos ayude a crear imágenes sin emparejar. Hemos hecho esto anteriormente con imágenes de radio de Júpiter hechas con ALMA y el Very Large Array.
¿Cómo puede Una luna pequeña como Io, en el sistema solar exterior, tener volcanes activos? Io es volcánicamente activo debido al calentamiento de las mareas. El mismo lado de Io se enfrenta a Júpiter, al igual que el mismo lado de la luna siempre se enfrenta a la Tierra., La atracción gravitacional de Júpiter, así como las lunas Europa y Ganímedes, crea una tremenda fricción y calentamiento dentro de Io.
Io fue observado por última vez de cerca por la misión Galileo de la NASA a finales de la década de 1990 / principios de la década de 2000. el Orbitador Juno actual ha visto Io desde más lejos, pero su misión principal es observar al propio Júpiter en detalle mientras orbita el planeta gigante. Sin embargo, ha tomado algunas imágenes geniales desde la distancia.
Imke de Pater en la Universidad de California, Berkeley, que llevar el nuevo estudio. Imagen vía UC Berkeley.,
los nuevos resultados ayudan a resolver el misterio de cómo se forma la atmósfera de Io y cómo sus volcanes juegan un papel importante en eso. Pero aún quedan muchas preguntas por responder – y otras nuevas por responder – sobre el hotspot volcánico más activo del sistema solar.
conclusión: los volcanes activos producen casi la mitad de la atmósfera de azufre de Io, según nuevas observaciones realizadas con ALMA.
fuente: observaciones de ALMA de Io entrando y saliendo de Eclipse
fuente: observaciones de alta resolución espacial y espectral de The Forbidden 1.,707 um Rovibronic so Emissions on Io: Evidence for Widespread Stealth Volcanism*
Via UC Berkeley
Via NRAO
Paul Scott Anderson ha tenido una pasión por la exploración espacial que comenzó cuando era un niño cuando vio el cosmos de Carl Sagan. Mientras estaba en la escuela era conocido por su pasión por la exploración espacial y la astronomía. Comenzó su blog The Meridiani Journal en 2005, que era una crónica de la exploración planetaria., En 2015, el blog fue renombrado como Planetaria. Aunque está interesado en todos los aspectos de la exploración espacial, su pasión principal es la ciencia planetaria. En 2011, comenzó a escribir sobre el espacio de forma independiente, y ahora escribe para AmericaSpace y futurismo (parte de Vocal). También ha escrito para Universe Today y SpaceFlight Insider, y también ha sido publicado en Mars Quarterly y ha hecho escritura complementaria para la conocida aplicación iOS Exoplanet para iPhone y iPad.