La luna joviana Io registra vuelcos de lava fundida en su mayor cráter

 

La luna joviana Io registra vuelcos de lava fundida en su mayor cráter

Imagen de Loki Patera tomada por la Voyager 1
NASA/JPL/USGS
Actualizado 11/05/2017 10:54:28 CET

   MADRID, 10 May. (EUROPA PRESS) -

   Aprovechando una rara alineación orbital con Europa, se ha obtenido un mapa muy detallado del lago de lava más grande de Io, el cuerpo más volcánicamente activo en el sistema solar.

   El 8 de marzo de 2015, la luna de Júpiter Europa pasó frente a su compañera Io, bloqueando gradualmente la luz de la luna volcánica. Debido a que la superficie de Europa está cubierta de hielo de agua, refleja muy poca luz solar en longitudes de onda infrarrojas, lo que permite a los investigadores determinar con precisión el calor que emana de los volcanes de la superficie de Io.

   Los datos del infrarrojo mostraron que la temperatura superficial del masivo lago fundido de Io aumentó constantemente de un extremo al otro, sugiriendo que la lava se había volcado en dos olas que cada una fue de oeste a este a lo largo de aproximadamente un kilómetro por día.

   Estos vuelcos de lava son una explicación popular para el brillo periódico y oscurecimiento del punto caliente llamado Loki Patera, en honor a un dios nórdico, un cráter volcánico en forma de depresión. Loki Patera, el sitio volcánico más activo en Io, que en sí mismo es el cuerpo más volcánicamente activo en el sistema solar, tiene aproximadamente 200 kilómetros de diámetro. La región caliente Patera tiene una superficie de 21.500 kilómetros cuadrados, más grande que el Lago Ontario, en Estados Unidos.

    Astrónomos observaron por primera vez el cambio de brillo de Io en los años 70, pero sólo cuando las naves espaciales Voyager 1 y 2 volaron por allí en 1979 se hizo evidente que esto se debía a erupciones volcánicas en la superficie. A pesar de las imágenes muy detalladas de la misión Galileo de la NASA a finales de la década de 1990 y principios de 2000, los astrónomos continúan debatiendo si los resplandores de Loki Patera --que ocurren cada 400 a 600 días-- se deben a vuelcos de lava en enormes lagos de lava o erupciones periódicas que extienden los flujos de lava sobre un área extensa.

   "Si Loki Patera es un mar de lava, abarca un área más de un millón de veces la de un típico lago de lava en la Tierra", afirma la autora principal del trabajo que se publica en 'Nature', Katherine de Kleer, estudiante de la UC Berkeley, en Estados Unidos. "En este escenario, las porciones de la corteza fría se hunden, exponiendo el magma incandescente por debajo y causando un brillo en el infrarrojo".

   "Este es el primer mapa útil de toda Loki Patera --añade la coautora Ashley Davies, del 'Jet Propulsion Laboratory' de Pasadena, que ha estudiado los volcanes de Io durante muchos años--. Muestra no una, sino dos olas de resurgimiento que rodean Loki Patera mucho más complejas de lo que se pensaba". "Es un paso adelante en el intento de entender el volcanismo en Io, que hemos estado observando durante más de 15 años, y en particular la actividad volcánica en Loki Patera", resalta Imke de Pater, profesor de Astronomía de UC.

   Las imágenes fueron obtenidas por los espejos gemelos de 8,4 metros del Observatorio del Gran Telescopio Binocular (LBTO, por sus siglas en inglés) en las Montañas del sureste de Arizona, unidos entre sí como un interferómetro usando óptica adaptativa avanzada para eliminar la borrosidad atmosférica. La instalación es operada por un consorcio internacional con sede en la Universidad de Arizona, en Tucson.

   "Dos años antes, LBTO había proporcionado las primeras imágenes en tierra de dos puntos calientes separados dentro de Loki Patera, gracias a la resolución única ofrecida por el uso interferométrico de LBT, que es equivalente a lo que proporcionaría un telescopio de 23 metros", señala el coautor y director de LBTO, Christian Veillet. "Esta vez, sin embargo, la exquisita resolución se logró gracias a la observación de Loki Patera en el momento de una ocultación de Europa", detalla.

   Europa tardó unos 10 segundos en cubrir completamente a Loki Patera. "Había tanta luz infrarroja disponible que podríamos dividir las observaciones en intervalos de un octavo segundo durante los cuales el borde de Europa avanzó sólo unos pocos kilómetros a través de la superficie de Io", relata el coautor Michael Skrutskie, de la Universidad de Virginia, quien dirigió el desarrollo de la cámara infrarroja utilizada para este estudio. "Loki estaba cubierto desde una dirección, pero se veía de otra, necesitando sólo la disposición necesaria para hacer un mapa real de la distribución de la superficie caliente dentro de Patera".

SUAVE VARIACIÓN DE TEMPERATURA EN LA SUPERFICIE DEL LAGO

   Estas observaciones dieron a los astrónomos un mapa térmico bidimensional de Loki Patera con una resolución mejor que 10 kilómetros, diez veces mejor que lo normal con el interferómetro LBT a esta longitud de onda (4,5 micras). El mapa de temperatura reveló una suave variación de temperatura en la superficie del lago, de aproximadamente 270 Kelvin en el extremo occidental, donde el vuelco parecía haber comenzado, a 330 Kelvin en el extremo sureste, donde la lava volcada era más fresca y más caliente.

   Utilizando información sobre la temperatura y la velocidad de enfriamiento del magma derivada de los estudios de los volcanes en la Tierra, Kleer fue capaz de calcular cuánto nuevo magma había sido expuesto recientemente en la superficie. Los resultados -- entre 180 y 230 días antes de las observaciones en el extremo occidental y 75 días antes en el este-- coinciden con datos anteriores sobre la velocidad y el momento del vuelco.

   Resulta interesante que el esparcimiento comenzó en diferentes momentos en dos lados de una isla fría en el centro del lago que ha estado allí desde que la Voyager lo fotografió en 1979. "La velocidad del vuelco también es diferente en los dos lados de la isla, lo que puede tener algo que ver con la composición del magma o la cantidad de gas disuelto en burbujas en el magma --plantea Kleer--. Debe haber diferencias en el suministro de magma en las dos mitades de Patera y lo que está desencadenando el inicio del esparcimiento logra disparar las dos mitades casi al mismo tiempo, pero no exactamente. Estos resultados nos dan una visión del complejo sistema de cañerías que ha bajo Loki Patera".

   Los lagos de lava como Loki Patera se desparraman porque la capa superficial de enfriamiento espesa lentamente hasta que se hace más densa que el magma subyacente y se hunde, tirando de la corteza cercana con ella en una ola que se propaga a través de la superficie. Según Pater, a medida que la corteza se deshace, el magma puede brotar como fuente de fuego, similar a lo que se ha visto en lagos de lava en la Tierra, pero en una escala más pequeña.

   De Kleer y Pater están ansiosos por observar otras ocultaciones de Io para verificar sus hallazgos, pero tendrán que esperar hasta la próxima alineación en 2021. Por ahora, de Kleer está feliz de que el interferómetro que une los dos telescopios, la óptica adaptativa en cada uno y la ocultación única se reunieron como estaba planeado esa noche hace dos años. "No estábamos seguros de que una observación tan compleja fuera a funcionar -reconoce--, pero todos nos sorprendimos y nos alegramos de que funcionara".

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