Aprovechando una rara alineación orbital entre dos de las lunas de Júpiter, Io y Europa, los investigadores han obtenido un mapa excepcionalmente detallado del lago de lava más grande de Io, el cuerpo con mayor actividad volcánica del sistema solar.
El 8 de marzo de 2015, Europa pasó frente a 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 las longitudes de onda infrarrojas, lo que permite a los investigadores aislar con precisión el calor que emanade volcanes en la superficie de Io.
Los datos infrarrojos mostraron que la temperatura de la superficie del enorme lago fundido de Io aumentó constantemente de un extremo al otro, lo que sugiere que la lava se volcó en dos olas que se extendieron de oeste a este a aproximadamente un kilómetro 3,300 pies por día.
Volcar la lava es una explicación popular para el brillo y la atenuación periódica del punto caliente, llamado Loki Patera en honor al dios nórdico. Una patera es un cráter volcánico en forma de cuenco. El sitio volcánico más activo en Io, que en sí mismo esLoki Patera, el cuerpo con mayor actividad volcánica del sistema solar, mide unos 200 kilómetros 127 millas de diámetro. La región cálida del patera tiene una superficie de 21.500 kilómetros cuadrados, más grande que el lago Ontario.
Los astrónomos terrestres notaron por primera vez el brillo cambiante de Io en la década de 1970, pero solo cuando la nave espacial Voyager 1 y 2 voló en 1979 se hizo evidente que esto se debió a erupciones volcánicas en la superficie. A pesar de imágenes muy detalladas de la misión Galileo de la NASA enA fines de la década de 1990 y principios de la década de 2000, los astrónomos continúan debatiendo si los brillos en Loki Patera, que ocurren cada 400 a 600 días, se deben a la volcadura de la lava en un enorme lago lave, o a erupciones periódicas que esparcen flujos de lava sobre un área grande.
"Si Loki Patera es un mar de lava, abarca un área más de un millón de veces la de un lago de lava típico en la Tierra", dijo Katherine de Kleer, una estudiante graduada de UC Berkeley y autora principal del estudio. "escenario, porciones de corteza fría se hunden, exponiendo el magma incandescente debajo y causando un brillo en el infrarrojo ".
"Este es el primer mapa útil de toda la patera", dijo la coautora Ashley Davies, del Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, que ha estudiado los volcanes de Io durante muchos años ". Muestra no una sino dos olas que resurgen barriendo alrededorla patera. Esto es mucho más complejo de lo que se pensaba anteriormente ".
"Este es un paso adelante al tratar de entender el vulcanismo en Io, que hemos estado observando durante más de 15 años, y en particular la actividad volcánica en Loki Patera", dijo Imke de Pater, profesor de astronomía de UC Berkeley.
De Kleer es autor principal de un artículo que informa sobre los nuevos hallazgos que se publicarán el 11 de mayo en la revista Naturaleza .
El telescopio binocular gira dos ojos hacia Io
Las imágenes fueron obtenidas por los espejos gemelos de 8,4 metros 27,6 pies del Observatorio del Gran Telescopio Binocular en las montañas del sureste de Arizona, unidos entre sí como un interferómetro utilizando una óptica adaptativa avanzada para eliminar el desenfoque atmosférico. La instalación es operada porun consorcio internacional con sede en la Universidad de Arizona en Tucson.
"Dos años antes, el LBTO había proporcionado las primeras imágenes terrestres 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 son 23 metros 75"pie proporcionaría el telescopio", señaló el coautor y director de LBTO, Christian Veillet. "Esta vez, sin embargo, la resolución exquisita se logró gracias a la observación de Loki Patera en el momento de una ocultación por parte de Europa".
Europa tardó unos 10 segundos en cubrir completamente a Loki Patera. "Había tanta luz infrarroja disponible que podíamos dividir las observaciones en intervalos de un octavo de segundo durante los cuales el borde de Europa avanzó solo unos pocos kilómetros a través de la superficie de Io".dijo el coautor Michael Skrutskie, de la Universidad de Virginia, quien dirigió el desarrollo de la cámara infrarroja utilizada para este estudio. "Loki estaba cubierto en una dirección pero revelado desde otra, solo el arreglo necesario para hacer un mapa real de la distribuciónde superficie cálida dentro de la patera "
Estas observaciones dieron a los astrónomos un mapa térmico bidimensional de Loki Patera con una resolución mejor que 10 kilómetros 6.25 millas, 10 veces mejor de lo normal con el interferómetro LBT a esta longitud de onda 4.5 micras. El mapa de temperatura revelóuna variación de temperatura suave en la superficie del lago, desde aproximadamente 270 Kelvin en el extremo occidental, donde parecía haber comenzado el vuelco, hasta 330 Kelvin en el extremo sureste, donde la lava volcada era más fresca y más caliente.
Usando información sobre la temperatura y la velocidad de enfriamiento del magma derivada de los estudios de volcanes en la Tierra, de Kleer pudo calcular qué tan recientemente se había expuesto el nuevo magma en la superficie. Los resultados: entre 180 y 230 días antes de las observaciones enel extremo occidental y 75 días antes en el este: de acuerdo con los datos anteriores sobre la velocidad y el momento del vuelco.
Curiosamente, el vuelco comenzó en diferentes momentos en dos lados de una isla fría en el centro del lago que ha estado allí desde que Voyager lo fotografió en 1979.
"La velocidad de 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 las burbujas en el magma", dijo De Kleer. "Debe haberHay diferencias en el suministro de magma a las dos mitades de la patera, y lo que sea que esté desencadenando el inicio del vuelco se las arregla para activar ambas mitades casi al mismo tiempo pero no exactamente. Estos resultados nos dan una idea del complejo sistema de plomería bajo Loki Patera"
Los lagos de lava como Loki Patera vuelcan porque la corteza de la superficie de enfriamiento se espesa lentamente hasta que se vuelve más densa que el magma subyacente y se hunde, arrastrando la corteza cercana con ella en una ola que se propaga a través de la superficie. Según De Pater, cuando la corteza se rompe, el magma puede brotar como fuentes de fuego, similar a lo que se ha visto en los lagos de lava en la Tierra, pero en menor escala.
De Kleer y de 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, el adaptadorLa óptica de cada uno y la ocultación única se unieron según lo planeado esa noche hace dos años.
"No estábamos seguros de que una observación tan compleja fuera a funcionar", dijo, "pero todos estábamos sorprendidos y contentos de que lo hiciera".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de California - Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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