Manteniendo un ojo terrenal en la insana actividad volcánica de Io

Aunque las misiones espaciales Voyager y Galileo observaron evidencia de actividad volcánica en Io, fue una tenue pluma azul en el borde de la extremidad de Io en una imagen altamente mejorada de Voyager que primero ofreció evidencia de la naturaleza turbulenta de la luna.

¿Te imaginas un astrónomo de sillón? Un grupo de investigadores de California ha dado un paso más al monitorear las intensas erupciones volcánicas en la luna más extraña de Júpiter, Io, desde la comodidad de su hogar.

Io, la más interna de las cuatro lunas más grandes alrededor de Júpiter, o las lunas galileanas, es el objeto volcánicamente más activo del Sistema Solar con más de 400 volcanes activos que escupen columnas de azufre y dióxido de azufre. Los científicos creen que un tira y afloja gravitacional con Júpiter es una de las causas del intenso vulcanismo de Io. Los investigadores señalan que la mayoría de los procesos no se comprenden bien. Si bien las erupciones de Io no se pueden ver directamente desde la Tierra, un equipo dirigido por franco marchis, un investigador del Centro Carl Sagan del Instituto SETI, ha creado una combinación única de conjuntos de telescopios terrestres e imágenes de archivo de las sondas Voyager y Galileo, según un comunicado de prensa. El equipo anunció sus hallazgos en la reunión de la División de Ciencias Planetarias de 2012 celebrada hoy en Reno, Nevada.

“Desde nuestra primera observación de Io en 2001 con el telescopio WM Keck II de 10 m desde la cima de Mauna Kea en Hawái y su sistema AO (óptica adaptativa), nuestro grupo se entusiasmó mucho con la tecnología”, dice Marchis. “También comenzamos a usar AO en el Very Large Telescope en Chile y en el telescopio Gemini North en Hawai. La tecnología ha mejorado a lo largo de los años, y la calidad de imagen y la utilidad de esos instrumentos complejos los ha convertido en parte del conjunto de instrumentos esenciales para los grandes telescopios”.

Una tenue columna azul en una imagen granulada y muy mejorada de la Voyager 1 insinuó por primera vez la naturaleza dinámica de Io. Las cámaras de la Voyager mostraron un terreno extraño de campos volcánicos, manchas oscuras y penachos activos. Los científicos la apodaron «Pizza Moon». La sonda Galileo de la NASA observó más de 160 volcanes activos en varias etapas de erupción durante su recorrido circular por el planeta más grande del sistema solar.

Pero las imágenes nítidas de Galileo cesaron en 2003. Observar un objeto del tamaño de la Luna a la increíble distancia de Júpiter desde la Tierra es un desafío debido a la borrosidad causada por la agitación de la atmósfera terrestre. Desde 2001, todos los grandes telescopios de 8 a 10 metros han sido equipados con óptica adaptativa que corrige ese desenfoque. Desde 2003, Marchis y su equipo han recopilado alrededor de 40 ciclos de observaciones de Io en el infrarrojo cercano que muestran detalles tan pequeños como 100 kilómetros, o 60 millas, en la superficie de la luna.

Observaciones de varias erupciones jóvenes y brillantes detectadas en longitudes de onda cortas (~2,1 micras) en la parte superior y longitudes de onda más largas (~3,2 micras) en la parte inferior desde 2004 usando el telescopio WM Keck de 10 metros (mayo de 2004, agosto de 2007, septiembre de 2007, julio de 2009), el telescopio de 8 metros Gemini North (agosto de 2007) y el telescopio de 8 metros VLT-Yepun de ESO (febrero de 2007), todos con sus sistemas de óptica adaptativa. La firma térmica del estallido de Tvashtar se puede ver cerca del polo norte en imágenes recopiladas en 2007. En agosto de 2007 se vio una nueva erupción en Pillan Patera. En julio de 2009 se detectó una erupción joven y brillante en Loki Patera. Esta es la última erupción brillante que se detectó en nuestra encuesta; desde entonces, la actividad volcánica de Io ha estado inactiva. Crédito: F. Marchis

“Las naves espaciales solo han podido capturar fugaces destellos de los volcanes de Io, Voyager durante unos meses, Galileo unos años y New Horizons unos días. Las observaciones terrestres, por otro lado, pueden continuar monitoreando los volcanes de Io durante largas escalas de tiempo. Cuantos más telescopios miren a Io, mejor cobertura de tiempo podremos obtener”. Dijo Julie Rathbun de la Universidad de Redlands, una científica planetaria que no participó directamente en este estudio pero que ha realizado un seguimiento de Io con el telescopio IRTF de 3 metros de la NASA durante más de 15 años. “Las observaciones de AO de los telescopios de clase 8-10m son una mejora dramática en la resolución espacial con respecto a las observaciones terrestres anteriores. Pronto no solo serán nuestra única forma de monitorear los volcanes de Io, sino la mejor manera. Deberíamos hacer estas observaciones con más frecuencia”.

Simulación de observaciones de Io utilizando el telescopio WM Keck y su sistema AO actual, un sistema AO de próxima generación montado en el telescopio WM Keck (KNGAO) y el Telescopio de Treinta Metros (TMT) equipado con su sistema AO (NFIRAOS). La resolución espacial en el centro de Io proporcionada por estos sistemas AO es respectivamente de 140 km, 110 km y 35 km en la banda H (1,6 micras). Dos centros eruptivos jóvenes etiquetados como A y B pueden detectarse solo en las observaciones de TMT. El instrumento KNGAO detectó la erupción más brillante etiquetada como A. Crédito: F. Marchis

Según el equipo, las observaciones revelan una serie de erupciones jóvenes y enérgicas llamadas arrebatos. Estos eventos se destacan indicando una alta temperatura de erupción. Coincidentemente, el equipo observó el despertar del volcán Tvashtar mientras New Horizons se disparaba más allá de Júpiter en su camino a Plutón. La erupción duró desde abril de 2006 hasta septiembre de 2007. Las observaciones anteriores de Galileo muestran un patrón de erupción similar en 1999 que duró 15 meses.

“La episodicidad de estos volcanes apunta a una recarga regular de las cámaras de almacenamiento de magma”, dijo Ashley Davies, vulcanóloga del Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, y miembro del estudio. «Esto nos permitirá modelar el proceso de erupción y comprender cómo este estilo particular de actividad volcánica elimina el calor del interior profundo de Io».

El equipo encontró cuatro erupciones adicionales, incluido un volcán activo no observado anteriormente en 2004. La nueva explosión esporádica representó alrededor del 10 por ciento de la producción térmica promedio de Io, según Marchis. El estallido fue más enérgico que Tvashtar en 2001. Mientras el equipo continúa estudiando Io, han notado que desde septiembre de 2010, la luna locamente activa ha estado mayormente tranquila. Una docena de erupciones permanentes de baja temperatura salpican el globo, pero el equipo no ha detectado las erupciones jóvenes de estilo fuente de fuego vistas antes.

“El próximo gran salto en el campo de la astronomía planetaria es la llegada de los Telescopios de Espejo Segmentado Gigante, como el Telescopio de Treinta Metros que se espera esté disponible en 2021. Proporcionará una resolución espacial de 35 km en el infrarrojo cercano, equivalente a la resolución espacial de las observaciones globales tomadas por la nave espacial Galileo. Cuando apunten a Io, estos telescopios ofrecerán el equivalente a un sobrevuelo de una nave espacial del satélite”, dijo Marchis.

Fuente: SETI