Las primeras mediciones del subsuelo del mundo más volcánico del sistema solar revelan calor que asciende desde abajo.
La misión Juno de la NASA ha proporcionado las primeras mediciones de la temperatura bajo la superficie de Io, la luna de Júpiter, revelando un calentamiento significativo en el subsuelo superficial del mundo con mayor actividad volcánica del sistema solar. Recopilados durante dos sobrevuelos cercanos, los datos también muestran que la mayor parte de la superficie de Io es notablemente lisa y está compuesta de material de muy baja densidad.
Publicados el miércoles en la revista Journal of Geophysical Research: Planets, estos hallazgos abren nuevos caminos de observación tanto para mundos volcánicos como helados más allá de nuestro planeta.
El vulcanismo extremo de Io se alimenta del calentamiento por mareas. La luna se estira y comprime constantemente por la inmensa gravedad de Júpiter mientras recorre su órbita ligeramente elíptica, generando una producción de calor interno muchas veces mayor que la de la Tierra. Hasta ahora, prácticamente todo lo que se sabía sobre ese calor provenía de observaciones infrarrojas, que solo detectan la temperatura de la superficie superior. Los últimos hallazgos se derivan de los datos recopilados por el instrumento Radiómetro de Microondas (MWR) de la nave espacial.
“El radiómetro de microondas de Juno observó directamente la emisión de calor de Io al analizar su interior”, afirmó Scott Bolton, coautor del estudio e investigador principal de Juno en el Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio. “El sorprendente descubrimiento de que pudimos observar el interior de la superficie de una luna rocosa tiene importantes implicaciones para el estudio de los volcanes terrestres. Juno nos ha enseñado que, si observamos con un instrumento tipo MWR cerca de un volcán en la Tierra, podríamos encontrar una señal similar en el gradiente de temperatura subsuperficial, lo que nos proporcionaría nueva información sobre el funcionamiento de los volcanes terrestres”.
Fuego, hielo
El radiómetro de microondas de Juno fue diseñado por Bolton para observar el interior de las nubes de Júpiter e investigar la dinámica y la composición de la atmósfera profunda del gigante gaseoso. Las seis antenas de microondas del MWR funcionan como un solo instrumento, detectando simultáneamente microondas en un amplio rango de longitudes de onda, desde aproximadamente media pulgada hasta 20 pulgadas (1,3 a 51 centímetros). Durante la fase extendida de la misión, el instrumento MWR ha brindado la oportunidad de observar tres de las lunas galileanas del planeta: Ganímedes, Europa e Ío.
«La técnica es novedosa, ya que cada longitud de onda explora diferentes profundidades, lo que proporciona una nueva forma de caracterizar la atmósfera profunda de los planetas gigantes y las cortezas subsuperficiales de las lunas heladas y rocosas», afirmó Bolton. «En Ganímedes y Europa, exploramos decenas de kilómetros bajo la superficie, asumiendo que sus capas de hielo eran principalmente agua pura, pero la capacidad de sondear la roca volcánica de Ío fue un descubrimiento inesperado».
Durante los sobrevuelos del 30 de diciembre de 2023 y el 3 de febrero de 2024, la sonda Juno, alimentada por energía solar, se acercó a unos 1500 kilómetros (930 millas) de la superficie lunar.
“El instrumento midió la emisión térmica de Io a profundidades que van desde unos pocos centímetros hasta decenas de metros. En todos los puntos que analizamos, encontramos que la temperatura aumentaba en más de 40 grados Fahrenheit a tan solo unos metros de la superficie, un gradiente mucho más pronunciado del que puede explicarse únicamente por el calentamiento solar”, afirmó Shannon Brown, autora principal del artículo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.
Los datos sugieren dos posibles explicaciones. En primer lugar, el calor podría estar ascendiendo de forma constante a través de una corteza conductora. Si bien este flujo de calor de fondo —medido entre 1 y 3 vatios por metro cuadrado— es relativamente suave a escala local (aproximadamente equivalente a una pequeña luz nocturna encendida bajo cada metro cuadrado), en toda la superficie lunar representa una liberación de energía hasta 30 veces superior al promedio terrestre. Alternativamente, la señal podría provenir de flujos de lava en enfriamiento, cubiertos por una capa de corteza solidificada de entre 9 y 11 metros de espesor, que abarca aproximadamente el 10 % de la superficie lunar en cualquier momento dado.
“Ío ofrece una perspectiva única para comprender cómo funciona el calentamiento por mareas en todo el cosmos, un proceso fundamental que proporciona energía y calor a mundos alejados de su estrella madre”, afirmó Bolton. “Este proceso no solo puede crear el cuerpo volcánico más activo del sistema solar, como es el caso de Ío, sino que también alimenta los océanos subterráneos de las lunas de planetas gigantes, como Europa y Ganímedes. Hasta ahora, solo podíamos observar el calor que escapaba por la superficie o a través de erupciones. Ahora podemos caracterizar cómo se desplaza el calor desde el interior hacia la superficie”.
Grandes llanuras de Ío
Otro dato importante obtenido de los dos sobrevuelos es la extrema suavidad de la superficie de Ío. Antes de estos hallazgos, la luna era conocida por sus altas montañas, pero el instrumento MWR indica que, además de esta topografía visible, la superficie presenta extensas zonas lisas que se extienden a lo largo de 100 kilómetros o más. Gracias a que Juno sobrevoló regiones superpuestas de Io desde diferentes ángulos, el equipo pudo cartografiar cómo la superficie refleja las microondas, de forma similar a como un pasajero de avión podría ver el océano reflejarse con la luz del sol solo en ángulos específicos.
«Lejos de sus montañas, la superficie se asemeja más a las Grandes Llanuras de Norteamérica, y aunque Io es un cuerpo rocoso, su material superficial tiene una densidad muy baja, más parecida a la piedra pómez o a ceniza volcánica esponjosa que a roca sólida», explicó Brown.
Más información sobre Juno
El JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, gestiona la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Instituto de Investigación del Suroeste. Juno forma parte del Programa Nuevas Fronteras de la NASA, gestionado por el Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la agencia en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Lockheed Martin Space, en Denver, construyó y opera la nave espacial.
Más información sobre Juno en https://www.nasa.gov/juno
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech