“Misterios sin resolver”. Por qué confunde y entusiasma una nueva visión sobre la luna más explosiva del sistema solar

NUEVA YORK.- Ío, la tercera luna más grande de Júpiter, está atrapada en una danza explosiva y a presión. Con una órbita cercana a la de Ganímedes y Europa, dos de las otras lunas jovianas más grandes, y también del propio planeta, la composición mineral de Ío hace que esté tironeada y empujada constantemente por la gravedad de esos otros cuerpos, lo que genera calor friccional en el profundo interior del satélite. De allí la extrema actividad volcánica de Ío, con cientos de volcanes y extensos ríos de lava que surcan la superficie.

“Está bajo intensa presión todo el tiempo”, dice Jeff Morgenthaler, astrofísico del Instituto de Ciencias Planetarias de Tucson, Arizona.

A pesar de las numerosas naves que volaron cerca de Ío durante las últimas décadas —incluidas las misiones Voyager 1 y Galileo—, y de la permanente observación desde la Tierra, hay misterios sin resolver sobre el tipo de actividad volcánica de la luna joviana y sobre la interacción de esa feroz descarga de energía con Júpiter y otros cuerpos circundantes.

Morgenthaler estudia los gases emitidos por Ío y las nubes que esos gases forman alrededor de Júpiter, y el año pasado detectó señales de un tipo de erupción diferente, más poderosa y persistente que las habituales.

“Es una observación interesante”, dice Ashley Davies, planetóloga y vulcanóloga del Laboratorio de Propulsión Jet de la NASA, que no participa de las investigaciones de Morgenthaler. “Los nuevos datos muestran que Ío es ciertamente uno de los cuerpos más energéticos del sistema solar, y cada vez que uno enfoca el telescopio no sabe con qué se va a encontrar.”

La observación podría orientar los estudios futuros de Ío, como los preparativos para la llegada de la sonda espacial Juno de la NASA, que está orbitando Júpiter desde 2016 y en diciembre volará a pocos cientos de kilómetros de la luna joviana.

Como Ío está lejos del sol y su atmósfera es muy tenue, en su superficie la temperatura promedio es de -130°C, y está cubierta por una capa helada de compuestos sulfurosos. Las erupciones volcánicas, de formas e intensidades diferentes, pueden alcanzar temperaturas de hasta 1400°C. Y cuando lo supercaliente toma contacto con lo superfrío, moléculas como el dióxido de azufre y el sodio salen disparadas al espacio. Las erupciones más violentas provienen de grietas en la superficie y escupen chorros de lava de 1 kilómetro de altura hacia el espacio. Esas moléculas cargadas forman lo que se conoce como “toroide de plasma” en la estela de Ío: una nube de gas ionizado en forma de aro que se acumula en el campo magnético de Júpiter.

Observación directa

Con telescopios infrarrojos es posible observar de manera directa los puntos volcánicos más candentes de Ío. Sin embargo, desde 2017, Morgenthaler ha adoptado un enfoque diferente, y ahora está enfocado en el toroide de plasma de la luna joviana desde del Observatorio Ío Input/Output (IoIO) del Instituto de Ciencias Planetarias de Arizona. En lugar de utilizar luz infrarroja, Morgenthaler usa el IoIO para bloquear la luz de Júpiter y medir el gas a su alrededor.

La vulcanóloga Davies dice que si bien los telescopios infrarrojos pueden decirnos dónde están los volcanes en erupción y qué tan potentes pueden ser, estudiar el toroide de plasma puede revelar si una erupción es químicamente rica, señal de que puede ser más poderosa, más persistente o simplemente más rara. Un tipo de erupción puede lanzar más gas ionizado hacia el toroide, otro puede enviar una gran cantidad de gas neutro. “No siempre sucede, y ese es un vínculo muy interesante”, dice Davies.

Desde que Morgenthaler monitorea la actividad volcánica del satélite a través de IoIO, todos los años advierte algún tipo de aumento en la concentración o brillo de los gases en el toroide de plasma. Y esos cambios se correlacionan con explosiones volcánicas, cuya intensidad se puede medir por los niveles de sodio emitidos por la luna. Pero entre septiembre y diciembre de 2022, después de un gran estallido volcánico, el científico notó que el toroide de plasma contenía mucho menos dióxido de azufre de lo que sugeriría el tamaño de la erupción: el toroide era mucho menos brillante de lo que debía haber sido.

Eso podría indicar que esa erupción había tenido una composición química distinta a las demás, o que algunos minerales habían sufrido alteraciones. Si lo comparamos con la Tierra, se parecería más a una erupción del Monte Santa Helena -un escarpado estratovolcán del noroeste de Estados Unidos que puede entrar en erupción de forma explosiva y envía tierra, rocas y sodio a la atmósfera-,  que a una erupción del Mauna Loa, un “volcán en escudo” de pendiente suave que cuando entra en erupción escupe ríos de lava líquida. Pero también puede significar que el toroide se dispersó rápidamente debido a la intensidad misma de la explosión.

Según Morgenthaler, todo llama a seguir investigando. “Yo solamente estoy avisando: Pasó esto”, dijo Morgenthaler este mes, después de anunciar los datos de su observación.

Estudiar la anomalía podría revelar mayores detalles de los diferentes tipos de volcanes de Ío, así como las interacciones entre el toroide de plasma y las otras inmensas lunas que orbitan alrededor de Júpiter. Para unir todas las piezas, sin embargo, será necesario recopilar muchos más datos, incluso de otros poderosos telescopios en la Tierra, como el Telescopio Espacial James Webb, así como de los que envíe a fines de este año la sonda espacial Juno.

Por el momento, para estudiar los gases de Ío, Morgenthaler usa un método que es barato, poco utilizado, y que según él podría ser adaptado por pequeñas organizaciones de investigación e incluso por algunos astrónomos aficionados. Pero su trabajo le abre la puerta a nuevas investigaciones que ayuden a comprender mejor el funcionamiento del sistema joviano.

Davies dice que este tipo de investigaciones parciales son fundamentales para entender el sistema volcánico de Ío: “Es como mirar por separado las diferentes partes de un elefante.”

El hecho de que Morgenthaler haya logrado estas observaciones con instrumentos ampliamente accesibles abre la posibilidad de realizar más estudios del mismo tipo, con diferentes variantes. “Mientras más monitoreo, más datos podremos obtener”, dice Davies.

Oliver Whang

(Traducción de Jaime Arrambide)