Ciencias

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

Io, vista por la nave espacial Galileo. Crédito: JPL

Ío, ​​Europa y Ganímedes son lunas de Júpiter dispuestas en órbitas. Debido a la atracción gravitacional entre estas lunas, sus órbitas son elípticas en lugar de circulares. En estas órbitas, la gravedad de Júpiter puede 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 lleva ocurriendo actividad volcánica en Ío?

El lugar 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 en Santa Cruz, la Universidad de Nueva York y el Instituto de California. de tecnología. . Ha estado volcánicamente activo durante miles de millones de años (casi 4.500 millones de años).

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

También descubrieron que las lunas Ío, 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 de Júpiter para determinar la duración del vulcanismo.

Debido a que Ío no tiene suficiente agua, el azufre es el material más frecuente en erupción 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 tierra adentro y reemergen en la atmósfera a lo largo de los ciclos volcánicos dinámicos de Ío.

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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 las colisiones con partículas cargadas en su campo magnético. El isótopo más pequeño del azufre, el azufre-32, se agota en proporción a su contraparte más pesado porque prevalece más en la parte superior de la atmósfera, donde ocurren 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.

Aproximadamente 23 átomos de azufre-32 por cada átomo de azufre-34 se formaron durante la formación del sistema solar. 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 implica que ha estado volcánicamente activa durante miles de millones de años mientras perdía azufre continuamente hacia el espacio.

El alcance del vulcanismo de Ío sugiere que la luna se formó relativamente poco después de que Europa y Ganímedes entraran en resonancia orbital. Según simulaciones realizadas durante los últimos veinte años, las lunas galileanas (Ío, Europa y Ganímedes) deberían alcanzar esta resonancia bastante pronto después de su creación, lo que confirma estas predicciones.

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Katherine de Kleer, profesora asistente de ciencia planetaria y astronomía y miembro de la familia Hufstedler, dijo: “El sistema de Júpiter es sólo uno de los muchos ejemplos de lunas, e incluso exoplanetas, que se producen en este tipo de resonancias. El calentamiento de las mareas causado por tales resonancias es una fuente importante de calor para las lunas y puede alimentar su actividad geológica. Es el ejemplo más extremo de eso, por lo que lo utilizamos como laboratorio para comprender el calentamiento de las mareas en general”.

En un estudio, los científicos han creado un modelo sofisticado del sistema de azufre de Ío. Esto les permite determinar escenarios potenciales para la historia de la luna, incluidos algunos en los que Io fue incluso más volcánicamente activo en el pasado que lo que es hoy.

Ex becario postdoctoral Ery Hughes de Caltech él dijo, “Debido a que carece de mucho azufre ligero, la atmósfera que medimos hoy es relativamente 'pesada' en términos de azufre. La clave para lograr un azufre tan pesado en la atmósfera de Ío es enterrar el azufre pesado nuevamente en el interior de Ío para que los volcanes puedan liberarlo repetidamente”.

«Nuestro modelo muestra que el azufre queda atrapado en la corteza de Ío mediante reacciones entre las heladas ricas en azufre, que se depositan desde la atmósfera, y el propio magma, lo que permite que finalmente quede enterrado en las profundidades de Ío».

Los científicos todavía están planeando descubrir qué otros gases pudo haber perdido Io a lo largo de su larga historia dinámica.

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Referencias de revistas:

  1. Ery Hughes, John Eiler y otros. Evidencia isotópica de vulcanismo de larga duración en Io. Ciencia. DUELE: 10.1126/ciencia.adj0625
  2. Ery Hughes, de Kleer y Eiler et al. Uso del ciclo de isótopos de azufre de Io para comprender la historia del calentamiento por mareas. Planetas JGR. DUELE: 10.1029/2023JE008086

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