Todo sobre Ío, el objeto con más actividad volcánica del Sistema Solar

Aproximadamente hace 40 años, la nave espacial Voyager 1 pasó por una de las lunas más grandes de Júpiter y reveló algo sorprendente: la luna rocosa, denominada Ío, es un gran ente volcánico, ya que cuenta con los primeros volcanes en erupción vistos en otro lado que no sea la Tierra. Algunos de sus cientos de ardientes cráteres son, muchas veces, más extensos que las ciudades más grandes del planeta Tierra. Las poderosas erupciones de Ío pueden producir nubes de humo de proporciones épicas y, en ocasiones, alcanzan alturas de 482 kilómetros.

Ahora, los científicos, luego de visualizar cinco años de imágenes tomadas desde la cima de un volcán hawaiano, han descubierto el atlas más detallado hasta el momento de esta inusual luna. Su trabajo, publicado recientemente en la revista The Astronomical Journal, nos recuerda cuán lejos hemos llegado desde que el Voyager nos brindó aquellas primeras y granuladas imágenes de columnas en Ío.

Asimismo, la investigación confirmó que Ío es aún más extraña y más difícil de explicar de lo que todos pensábamos. Los volcanes no parecen estar en los lugares correctos, las erupciones más fuertes parecen darse únicamente en solo un hemisferio, y Loki Patera, una depresión repleta de lava de 13 mil kilómetros cuadrados, se rehúsa categóricamente a seguir cualquier norma. 

A pesar de que la nueva información trae aparejada este y otros misterios, es también un “regalo para la comunidad científica planetaria”, afirma Ashley Davies, coautora del estudio y vulcanóloga del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. Después de todo, las abundantes, pero geoquímicamente primitivas erupciones en Ío son similares a las que se dieron alguna vez en la Tierra, por lo que observar a Ío es una manera de entender la gran cantidad de erupciones que hubo aquí en los últimos 500 millones de años aproximadamente.

“Es una ventana al pasado de la Tierra”, afirma Davies.

Ir con la corriente

A diferencia de los picos y las fumarolas, el vulcanismo de Ío no es impulsado por el calor sobrante que quedó atrapado en su formación o por el deterioro de componentes radioactivos presentes de forma natural en sus rocas. Por el contrario, es el resultado de las extrañas jugarretas orbitales.

Ío, junto con Europa, Ganímedes y Calisto, es una de las denominadas lunas galileanas de Júpiter. Con un pequeño telescopio, puedes ver estas lunas más grandes, descubiertas por Galileo Galilei en 1610. Y resulta que, por cada órbita que Ío hace alrededor del gigante gaseoso, Europa hace dos y Ganímedes cuatro. Este patrón de resonancia orbital significa que la órbita de Ío es forzosamente más elíptica de lo que debería ser, y los resultantes remolcadores gravitacionales entre las lunas hacen que las fluctuaciones de la superficie sólida de Ío lleguen hasta 100 metros.

Combinado con la atracción gravitatoria de Júpiter, este ballet orbital genera una gran cantidad de calor por fricción dentro de Ío que, en última instancia, produce un montón de magma, algo que un informe de 1979 predijo incluso antes de que se hayan vistos nubes de humo volcánicas en su superficie.

Gracias a este extraño vulcanismo, Ío es un mundo de extremos estrafalarios. Su efímera e inestable atmósfera es demasiado delgada para atrapar el calor, por lo que la temperatura promedio en superficie en Ío es de -130 °C. En cambio, algunas de sus coladas lávicas pueden alcanzar 1648 °C, más caliente que cualquier cosa que veamos en la Tierra hoy en día.

A pesar de que Ío tiene 4,5 mil millones de años aproximadamente, su abundante producción de lava significa que su superficie no tiene más de un par de millones de años, agrega Alfred McEwen, geólogo planetario de la Universidad de Arizona. En general, sus volcanes toman la forma de calderos dentro de la corteza, conocidos como pateras. A veces, contienen coladas lávicas, otras las desparraman y otras expulsan material al cielo.

Con tanta complejidad volcánica por descifrar, la líder del estudio, Katherine de Kleer, científica planetaria del Instituto de Tecnología de California, se dirigió a los observatorios Keck y Gemini sobre Mauna Kea en Hawái, esperando ver con lujo de detalles cómo se modificaba el comportamiento de Ío con el tiempo. Dado que muchas personas quieren usar estos telescopios, en ocasiones, solo pudo ver a Ío por escasos 20 minutos, pero, hacer esto por cinco años, le permitió crear una base de datos considerable.

Como siempre, Loki Patera captó toda la atención. El volcán más persistentemente poderoso de Ío es el responsable del asombroso 10% de la potencia calorífica total de la luna. Al combinar la información antigua con las nuevas observaciones, parece que el volcán se ilumina y se oscurece cada 460 o 480 días, lo que de Kleer dice se registra con variaciones repetidas en la órbita con forma de elipse de Ío.

Se necesita más información para verificar el patrón y, hoy en día, es difícil ver si los volcanes menos poderosos de Ío también tienen un ciclo similar. McEwen señala que es una suposición razonable dado que el brillo en las columnas polares sur en la luna helada de Enceladus también varían con su órbita alrededor de Saturno.

Sin embargo, de Kleer advierte que cada vez que se escribe un informe sobre lo que se cree sucede en Loki Patera, su posterior comportamiento contradice ese informe.

Hace poco más de un año, un equipo liderado por Julie Rathbun, científica sénior del Instituto de Ciencia Planetaria, usó la aparente iluminación y oscurecimiento de Loki Patera para predecir que la próxima erupción comenzaría en mayo de 2018, y estaban en lo cierto. Luego, predijeron que ocurriría una erupción en septiembre de ese año, pero, en cambio, ocurrió un paroxismo colosal a principios de julio, uno que, contra todas las previsiones, finalizó unos días después. 

“¡Tenemos que dejar de nombrar a las cosas como dioses embaucadores!”, bromea Rathburn.

Se cree que la iluminación y el oscurecimiento de Loki Patera podría estar influenciado por el lago de lava que efectivamente se está regenerando. Cuando algunas partes del lago de lava se enfrían, descienden debajo de la superficie, y esto puede causar un patrón de ola aplastante visto en la superficie. Según Davies, lamentablemente, es bastante difícil obtener respuestas satisfactorias al comparar a Loki con lagos de lava modernos terrestres, ya que el patera es demasiado grande para que los mecanismos terrestres se amplíen.

Cuestiones candentes

Asimismo, la información parece confirmar otro mito de Ío: las erupciones brillosas dominan el hemisferio posterior de Ío, el que nunca enfrenta a Júpiter. Hoy, nadie puede explicar realmente esta inclinación volcánica, y de Kleer lo llama “enteramente enigmático a este punto”.

Además, los volcanes no parecen estar donde cualquier modelo diría que debieran estar. Dependiendo de qué parte del interior de Ío está siendo calentada de forma mareomotriz, los modelos predicen que deberías ver más volcanes ya sea cerca de los polos o cerca del ecuador. No obstante, las observaciones muestran que las posiciones reales de los volcanes de Ío no concuerdan con ningún modelo de calentamiento.

Se mantiene el debate respecto de cómo es el infernal subsuelo. Los cercanos sobrevuelos de la nave espacial de Galileo, en la década de 1990 y principios de la década del 2000, nos dieron algunas pistas, y algunos expertos sugieren que un gigantesco océano de magma subterránea acecha debajo de la superficie. Pero es posible también que Ío tenga cavidades de magma en vez de un océano gigante o, incluso, una  capa esponjosa repleta de fluidos.

Asimismo, Ío experimenta erupciones en forma de “estallidos” que son poderosas; básicamente, una explosión duplica la luminosidad de Ío. A pesar de ver tres erupciones en solo dos semanas en 2013, de Kleer no volvió a verlas en los siguientes cinco años. “Eso es extraño”, señala. “¿Dónde están?”.

Nuevas perspectivas

Aunque pareciera que el nuevo estudio dejara más interrogantes que respuestas, el trabajo resalta las muchas maneras en que un mejor entendimiento de Ío nos puede ayudar a descubrir los misterios de la Tierra y de otros cuerpos geológicamente activos.

“La historia de la vulcanología es mirar a los depósitos antiguos y quedarte asombrado”, dice McEwen. “Luego, lo ves hacer erupción y entiendes todo”. En la misma línea, mirar las erupciones en Ío podría ayudarnos a unir la historia de las antiguas erupciones en nuestro hogar. Esto incluye a los Traps siberianos, donde es probable que las erupciones prolongadas y poderosas hayan desencadenado la peor extinción masiva en la historia de la Tierra.

Y, comprender los efectos de la fuente calorífica de Ío podría echar luz a los mundos acuosos como Enceladus. Allí, una fricción mareomotriz ha ayudado a provocar un océano líquido influido por la geotérmica debajo del caparazón de la helada luna, uno que podría ser adecuado para albergar vida.

“Ío realmente cambió nuestra perspectiva sobre el futuro de toda exploración y sobre lo que esperamos encontrar”, menciona Linda Morabito, quien fue la primera en divisar el vulcanismo de Ío mientras trabajaba en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en 1979. Entonces, no es de extrañar que McEwen y sus colegas esperen enviar una nave espacial alrededor de Ío: el perfecto cumplido en primer plano para las observaciones terrestres pioneras que hizo el nuevo estudio sobre el faro del sistema solar.

Nota del editor: Esta historia se ha actualizado para señalar que Ashley Davies es coautora de la nueva investigación de Ío.