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Sep 28 2012

La firma térmica de las erupciones volcánicas de Io

Io es la más interna de las cuatro grandes lunas de Júpiter. Su superficie carece totalmente de hielo, y en la medida de donde se sabe, sus volcanes están en un constante estado de erupción. En la siguiente imagen tenemos una vista de la luna tomada por Galileo el 7 de noviembre de 1997. En la parte izquierda de la imagen se puede pareciar una erupción del volcán Zamama.
Io es un cuerpo muy pequeño para tener una actividad volcánica tan activa originada en su interior. Esta actividad tan elevada se debe al calentamiento por marea, que es la respuesta a la disipación de enormes cantidades de energía proveniente de la fricción provocada en el interior del satélite por Júpiter. Laórbita de Io es elíptica y se encuentra en resonancia con las órbitas de Europa y Ganímedes: Io orbita a Júpiter cuatro veces por cada dos que lo hace Europa, y por cada una vez que lo hace Ganímedes. A ser su órbita elíptica, en algunas partes de su  camino de mueve más rápido que en otras.
Pero Io también gira exactamente una vez por cada órbita en un estado conocido como rotación síncrona. La gente suele equiparar esto con “mantener la misma cara vuelta hacia su planeta todo el tiempo,” pero cuando el cuerpo está en una órbita elíptica que no es tan simple. La tasa de rotación es constante, pero la velocidad orbital no lo es, por lo que Io asiente con la cabeza hacia atrás y hacia adelante en su órbita alrededor de Júpiter, al igual que nuestra Luna lo hace a medida que orbita a la Tierra, un efecto llamado libración lunar.

Este movimiento orbital de Io hace que el abultamiento de marea se mueva hacia delante y hacia atrás, deformando el interior de la luna para su acomodamiento al movimiento de la protuberancia, provocando una energía que se disipa en forma de calor. Este calor producido alcanza grandes dimensiones debido a la cercanía de la luna al planeta y a la elipticidad de su órbita. De hecho, Io orbita a Júpiter cada 42,5 horas. El movimiento de la marea de protuberancia producida es suficiente para conducir una actividad volcánica continua a las decenas de volcanes presentes en su superficie, lo que hace de Io, el cuerpo geológicamente más activo del Sistema Solar.
En la siguiente imagen se puede apreciar una toma de Io capturada por casualidad por la New Horizons. La pluma se eleva más de 300 kilómetros sobre la superficie de la luna. La misión de la New Horizons cuando logró divisar esta erupción era la de estudiar los anillos de Júpiter. El equipo científico decidió fotografiar los anillos junto con Io dada la cercanía de la luna a la nave en ese momento, cuando se percató de la emisión.
Los volcanes activos de Io se descubrieron por primera vez en las imágenes de la Voyager. Inicialmente se pensó que las lavas que emanaban de los volcanes estaban compuestas de azufre, debido en parte a los colores brillantes presentes en la superficie de Io, que son una consecuencia de los compuestos de azufre. Ahora, sin embargo, sabemos que los volcanes de Io arrojan roca fundida, al igual que la Tierra. Diana Blaney y sus colegas han estimado que los volcanes de Io escupen cada año más de 500 kilómetros cúbicos de magma líquido caliente, lo que equivale a más de cien veces lo que sale de todos los volcanes terrestres, incluidos los pertenecientes a las dorsales oceánicas invisibles desde la superficie.
Las diferentes naves que han sobrevolado Io, a saber, las Voyager, Galileo, Cassini, y la New Horizons, han aportado diferentes puntos de vista de las espectaculares erupciones volcánicas de Io. Al igual que en la Tierra, hay muchos tipos diferentes volcanes en Io, desde fuentes de fuego, a lagos de lava.
En la siguiente imagen podemos ver una erupción en Tvashtar Catena, una cadena de calderas y fosos caídos formados por erupciones volcánicas. En el borde inferior izquierdo de esta imagen infrarroja se muestra la actividad de la zona en  la que se ve el resplandor de un flujo de lava de más de 60 kilómetros de largo. Esta fotografía tiene aproximadamente 250 kilómetros de ancho. El norte está hacia la parte superior y la iluminación solar proviene del oeste.
También hay pequeños volcanes aislados en forma de cono, como el volcán Zamama. Estos volcanes son considerablemente más planos que los volcanes que estamos acostumbrados a ver en la Tierra debido a la composición más máfica de su lava. Galileo tomó las siguientes imágenes bajo el Sol de Zamama. La imagen de la izquierda fue tomada en octubre de 2001, y la de la derecha, en octubre de 1999. Zamama consiste en un campo de flujo de lava de 140 kilómetros de longitud que se formó entre 1979 y 1996, y en 2007, todavía seguía activo. La lava procede de un volcán de 40 kilómetros de ancho y 1,5 kilómetros de altura. El pico de este volcán está rodeado (como se puede ver en la imagen a la derecha) mediante la radiación de los flujos de lava.
Mediante el estudio de la relación de brillo de un volcán en erupción, los astrónomos pueden determinar no sólo el hecho de que un volcán se encuentre en actividad, sino que pueden discernir el tipo de erupción que está produciendo: fuentes de lava, flujos de lava, lagos de lava, domos de lava, flujos de aislamiento, y las corrientes de alimentación por sonda.
Este avance es muy útil a la hora de planificar futuras misiones a Júpiter. Europa, otro satélite del gigante de gas, interesa mucho a la comunidad científica, por lo que no es descartable una sonda encaminada a estudiar esta luna en un futuro. Esta nave podría sobrevolar Io e incluso trazar un plan de estudio de la luna desde su órbita sobre Europa.
En la siguiente imagen tenemos unas fotografías de Io tomadas por el instrumento de óptica adaptativa del Keck II en junio de este año. Este método de vigilancia de los volcanes de Io también puede ser aplicado a los volcanes terrestres y a las consecuencias climáticas de sus erupciones, así como evaluar los posibles riesgos para vidas humanas.
Más información en el enlace.

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