Jupiter's moon Io, the most volcanically active world in the solar system, as seen by the #JunoMission on Oct. 15. More at https://t.co/Ql7aCQvRqY

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— NASA Solar System (@NASASolarSystem) October 17, 2023

La foto fue captada por la sonda Juno el 15 de octubre, cuando pasaba cerca del quinto satélite natural del planeta. De acuerdo con la agencia espacial, “esta es la mejor imagen de Ío desde los tiempos del orbitador Galileo”. En dicha luna se encuentran cientos de volcanes que entran regularmente en erupción con lava de silicato, tiñendo su superficie con remolinos de manchas claras y oscuras, así como con grandes franjas de color rojo fundido.

Se trata de la tercera luna más grande de Júpiter, atrapada entre las fuerzas gravitatorias del planeta y sus lunas jovianas cercanas, Europa y Ganímedes, lo que genera el calor que impulsa su intensa actividad volcánica. La sonda Juno fue lanzada el 5 de agosto de 2011 para estudiar la formación y el desarrollo del planeta y ya ha orbitado Júpiter 49 veces.

“La mayoría de las manchas oscuras que se ven en la superficie de Ío son resultado de erupciones volcánicas”, detalla la agencia espacial estadounidense, que destaca algunos cambios superficiales que han aparecido con el tiempo, como un pequeño campo de flujo de 3.200 kilómetros cuadrados en East Girru.

Otro de los cambios es el enrojecimiento de Chors Patera, un cráter volcánico en forma de cuenco. “Los materiales rojizos de Ío son indicativos de la presencia de azufre de cadena corta y suelen estar asociados a vulcanismo de silicato de alta temperatura”, explica la NASA. Juno fue lanzado el 5 de agosto de 2011 para estudiar la formación y el desarrollo del planeta y ya ha orbitado alrededor de Júpiter 49 veces.

El trabajo, publicado en la revista Nature Communications, se basa en un estudio de los procesos físicos que controlan el movimiento de los granos, junto con un análisis de las imágenes tomadas por la misión de la sonda espacial Galileo de la NASA, que permitió la creación de los primeros mapas detallados de los satélites naturales del planeta. A pesar de que estudios previos de Ío describían que su superficie contenía algunas características similares a dunas, concluían que no podían serlo, ya que las fuerzas de los vientos en esta luna son débiles debido a la presencia de una atmósfera de baja densidad.

Ahora, tras analizar los datos recabados durante 14 años por la misión Galileo, que revelaron que la superficie de la luna es una mezcla de flujos de lava negra solidificada y arena, con corrientes de lava “efusivas” que fluyen y “nieves” de dióxido de azufre, los especialistas se valieron de ecuaciones matemáticas para simular las fuerzas sobre un solo grano de basalto o escarcha y calcular su trayectoria. El autor principal de la publicación, George McDonald, explicó que cuando la lava fluye hacia el dióxido de azufre debajo de la superficie de la luna, su ventilación es “lo suficientemente densa y rápida como para mover granos en Ío y posiblemente permitir la formación de características a gran escala como dunas”.

Una vez que los investigadores formularon un mecanismo por el cual podrían formarse las dunas, estudiaron las fotos de la superficie de Ío para obtener más pruebas y comprobaron que el espaciado de las crestas y las proporciones de altura a anchura observadas eran consistentes con las tendencias de las dunas vistas en la Tierra y otros planetas. “Nuestros estudios apuntan a la posibilidad de que Ío sea como un nuevo ‘mundo de dunas'”, concluyó McDonald.

La segunda posición es para la Luna de Júpiter Europa, que debajo de su gruesa capa de hielo, posee un enorme océano global con más agua que todos lo mares, ríos y lagos de la Tierra juntos. El número tres, pertenece a la Lina de Saturno Titán, que es extremadamente rico en materiales orgánicos, por lo que ya es posee todas materias primas necesarias para la vida. Y también puede tener un océano de agua subterráneo.

Here's a list about aliens, space, and technology that you didn't know you needed. https://t.co/aFAK47d7v3

— MIT Technology Review (@techreview) June 17, 2021

El cuarto sitio es otra Luna de Saturno, Encelado, la cual expulsa al espacio columnas que contienen agua salada, amoníaco y moléculas orgánicas como metano y propano, provenientes de un océano global interior. La plaza número cinco la ocupa Venus, que podría albergar formas de vida flotando en su atmósfera. Debido a que el año pasado científicos detectaron gas fosfina en ella, la cual es producida en la Tierra por microorganismos.

El sexto puesto en el sistema solar con mayor probabilidad de poseer vida es la Luna de Júpiter Ganímedes, que también posee un océano global de agua e incluso tiene una atmósfera de oxígeno muy fina. La séptima posición es para la Luna Calisto que también tiene un vasto océano subterráneo, y retiene una fina atmósfera de hidrógeno, dióxido de carbono y oxígeno, que es la más parecida a la Tierra hasta ahora encontrada.

El número ocho pertenece al cuerpo geológicamente más activo del sistema solar, la Luna Io, donde los investigadores creen que puede haber lugares en la superficie o bajo tierra lo suficientemente templados como para mantener vida. El penúltimo lugar es el planeta enano Ceres, que de acuerdo estudios recientes, hay un océano debajo de la superficie y podría extenderse por cientos de kilómetros. Finalmente, el número diez es para la Luna Tritón, que posee agua líquida en su interior, calentada por su interacción con Neptuno.

Estos gases de azufre, una vez congelados y condensados en la superficie, tiñen a Ío de color amarillo, naranja y rojo. Se sabe también a ciencia cierta que esta luna tiene cerca de 400 volcanes activos, que son apreciables en infrarrojo. Sin embargo, se desconoce “qué proceso impulsa la dinámica en la atmósfera de Ío”, según admitió el astrónomo Imke de Pater, de la ‘Universidad de California en Berkeley’ (EE.UU.), en un comunicado.

📡Revelamos efectos de actividad volcánica atmosférica en Io.
Imágenes de una de las lunas de Júpiter, por ALMA en radio, mostraron por primera vez unas plumas de dióxido de azufre (en amarillo) saliendo de los volcanes de Io.
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— Observatorio ALMA desde casa📡 (@ALMAObs_esp) October 21, 2020

Teniendo en cuenta que la emisión de gases volcánicos en esa luna es constante, su atmósfera es sorprendentemente fina. Eso puede deberse al escape atmosférico hacia el planeta gigante bajo el impacto de su gravitación y su enorme campo magnético. Los investigadores citan también otra razón por la cual el dióxido de azufre no se mantiene en el ‘aire’, y es que en la oscuridad, especialmente cuando Ío queda bajo la sombra de su planeta, las temperaturas caen por debajo del punto de congelación de este compuesto.

Solo a la luz del día el dióxido de azufre se deshiela y vuelve a evaporarse a la atmósfera, que en 10 minutos queda llena del gas. Durante los eclipses solares o durante la noche, el vulcanismo sigue siendo una fuente del dióxido de azufre gaseoso, la única durante estos periodos, según explicó la investigadora de la Universidad de Columbia (Nueva York) Statia Luszcz-Cook. “De esa forma —dijo—, podemos ver exactamente qué proporción de la atmósfera se ve afectada por la actividad volcánica”.

La alta capacidad de resolución del ALMA ha permitido observar las columnas de gas que se emanan sobre la superficie en la oscuridad y bajo la luz del Sol, así como calcular que los volcanes producen entre el 30 % y el 50 % de la atmósfera de Ío. A partir de este estudio “se aprende no solo sobre sus volcanes, sino también sobre su interior y los procesos de calentamiento gravitacional”, señala Luszcz-Cook.

Los astrónomos creen que el calor generado por la gravedad que ejerce Júpiter en las lunas, permite que sus océanos de agua, probablemente salada, se mantengan líquidos. Pero una reciente investigación sugiere, que la gravedad producida entre ellas mismas, cuando están cerca unas de otras, genera enormes mareas en estos océanos, lo que ayudaría a mantener su movimiento y por lo tanto a las posibles formas de vida en su interior.

Jupiter’s ocean moons raise one another’s tides https://t.co/CGiErkLmA0 pic.twitter.com/tk1menbCJa

— Scientific American (@sciam) September 8, 2020

A medida que las lunas se mueven alrededor del planeta, producen un fuerte tirón gravitacional que genera tanto calor que estimula la descomposición algunos elementos radioactivos en los satélites y mantiene líquida el agua en su interior. Este fenómeno conocido como resonancias, puede incluso superar a la influencia del mismo Júpiter.

En la Tierra, el punto oceánico más profundo, ubicado en la Fosa de las Marianas, alcanza los 11 km. Pero en Calisto, Europa y Ganímedes, los océanos podrían alcazar cientos de km de profundidad. Y las resonancias lunares provocan mareas masivas en éstos vastos océanos, provocando la energía necesaria para la vida.

Las misiones seleccionadas por su potencial valor científico incluyen los siguientes proyectos: DAVINCI+, para la investigación de la atmósfera de Venus; el Observador de Volcanes de Io, una de las lunas de Júpiter, considerada el cuerpo volcánicamente más activo del sistema solar; TRIDENT, para explorar Tritón, la luna helada de Neptuno Tritón; y VERITAS, que se dedicaría a mapear la superficie de Venus para determinar la historia geológica del planeta.

Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, detalló que “las misiones seleccionadas tienen el potencial de transformar nuestra comprensión de algunos de los mundos más activos y complejos del sistema solar”.

“Explorar cualquiera de estos cuerpos celestes ayudará a descubrir los secretos de cómo llegaron a estar en el cosmos”, agregó. Cada uno de los cuatro proyectos tiene una duración de nueve meses y recibirá tres millones de dólares para desarrollar los conceptos de las potenciales misiones. Después de evaluar los estudios conceptuales, la NASA elegirá dos misiones para su posterior desarrollo.

Sin embargo, nuevos estudios señalan ahora que para que este fenómeno se produzca no es necesaria la presencia de magma. Aunque tampoco descartan su existencia, la clave para la modificación de su atmósfera estaría en la actividad volcánica.

Aljona Blöcker, investigadora de la Universidad de Colonia (Alemania) y líder del estudio, explicó que al analizar una “atmósfera más gruesa con asimetrías” comprobaron que “un campo magnético de un océano de magma no es necesario” para explicar las variaciones halladas en torno a Ío, publicó ‘Space’. Para llegar a esta conclusión, evaluaron la información recolectada por Galileo, que realizó seis sobrevuelos sobre la luna volcánica de Júpiter entre 1999 y 2002 mientras estudiaba el sistema Joviano.

Ío está incluida en la magnetosfera de Júpiter, la más grande del Sistema Solar, donde las atmósferas y campos magnéticos de esa luna volcánica pueden interactuar con la estructura más grande. “Ío no tendría ningún campo magnético si fuera sacada de la magnetosfera de Júpiter y puesta en un espacio vacío”, comentó Blöcker.

Además, Ío presenta más de 150 estructuras volcánicas conocidas, mientras que pudieron ser observadas columnas de polvo y de gas de 16 centros volcánicos que alcanzaron una altura de unos 400 kilómetros, lo que creó la atmósfera irregular, que también es rica en azufre.

En su investigación, también analizaron cómo la pluma de los volcanes Tvashtar, en el polo norte, y Pele, más cercano al centro, afectaron el entorno de plasma de la luna y explicaron los efectos en el campo magnético de la zona ecuatorial, que son más débiles que en el de los polos.

Gracias a estos análisis, los especialistas manifestaron que no es necesaria la presencia de un océano de magma bajo la superficie para producir las variaciones atmosféricas, aunque, según Blöcker, se necesitan más estudios para descartarlo.

El 21 de diciembre, durante el solsticio de invierno, cuatro cámaras de la misión fotografiaron el satélite, que es el objeto más activo geológicamente del Sistema Solar, sujeto a la intensa influencia gravitatoria de Júpiter. JunoCam, la Unidad de Referencia Estelar (SRU), el Mapeador Auroral Infrarrojo Joviano (JIRAM) y el Espectrógrafo de Imágenes Ultravioleta (UVS) observaron Ío durante más de una hora, lo que permitió vislumbrar las regiones polares de la luna y evidenciar una erupción volcánica activa.

La sonda Galileo de la NASA captó pruebas de la actividad volcánica en Ío hace más de 20 años, pero esta es la primera vez que lo hace Juno.

“Sabíamos que estábamos abriendo nuevos caminos con una campaña multiespectral para ver la región polar de Ío, pero nadie esperaba que tuviéramos la suerte de ver una pluma volcánica activa disparando material desde la superficie de la luna. Es un regalo de Año Nuevo que nos muestra que Juno tiene la capacidad de ver plumas claramente”, dijo Scott Bolton, investigador principal de la misión Juno y vicepresidente asociado de la División de Ciencia e Ingeniería Espacial del Southwest Research Institute.

Una de las imágenes, tomadas por JunoCam, mostró el satélite medio iluminado con un punto brillante más allá de la línea de separación entre el día y la noche. “El suelo ya está en la sombra, pero la altura de la pluma le permite reflejar la luz solar, al igual que la forma en que las montañas o las nubes en la Tierra continúan iluminadas después de la puesta del sol”, explicó Candice Hansen-Koharcheck, la líder de JunoCam del Instituto de Ciencias Planetarias.

La segunda imagen fue obtenida por la SRU gracias a la luz solar que se reflejaba en la cercana luna Europa, que ayudó a iluminar a Io y su pluma volcánica. Se cree que el punto más brillante de Ío en la imagen es un distintivo de radiación penetrante, mientras que otros puntos muestran el brillo de la actividad de varios volcanes.

Hasta el momento se han hallado más de 150 volcanes activos en la superficie de esa luna de Júpiter, considerado el cuerpo celeste con más actividad volcánica de nuestro Sistema Solar, pero los científicos esperan descubrir al menos 250 volcanes más.