Primeiro mapa dos vulcões de Io sugere oceano de magma subterrâneo

O novo mapa também destaca os efeitos extraordinários do aquecimento de maré sofrido pela Lua, graças à sua configuração orbital. 

Este novo mapa, o primeiro do gênero, da emissão de calor de Io mostra vulcões na superfície da lua. Ele abrange quase 30 anos de dados. Crédito: Ashley Gerard Davies et al 2024 Planet. Sci. J. 5 121, CC BY 4.0 

Io, um dos satélites galileanos de Júpiter, é o corpo mais vulcanicamente ativo do sistema solar. Imagens de naves espaciais mostraram lava derretida em erupção ao longo de paredes que represam lagos de lava gigantes e plumas imponentes de gás e poeira subindo de amplas caldeiras.

Agora, uma equipe liderada pelo cientista planetário Ashley Davies no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA preparou o primeiro mapa global de fluxo de calor da atividade vulcânica de Io. O novo mapa mostra os locais onde o magma irrompeu do interior da lua. Os resultados, publicados no The Planetary Science Journal , apontam para um possível oceano de magma no interior do satélite e destacam como ressonâncias comuns nas órbitas de corpos celestes podem levar a outros oceanos no sistema solar e além.

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A equipe encontrou 87 pontos quentes previamente desconhecidos usando dados da nave espacial Juno da NASA e mais 14 desses locais a partir de dados coletados com telescópios terrestres. Eles combinaram os novos locais com aqueles previamente conhecidos para mapear um total de 343 fontes de atividade vulcânica na lua.

Os resultados mostram, pela primeira vez, que os vulcões de Io são distribuídos uniformemente em uma escala global, mas que o calor que eles emitem não é. Vulcões nas regiões polares emitem menos calor do que aqueles em latitudes mais baixas. Além disso, os vulcões do polo norte de Io liberam duas vezes mais energia do que aqueles na região polar sul. "Essa foi a maior surpresa", diz Davies — "um verdadeiro quebra-cabeça do qual ainda não chegamos ao fundo".

A distribuição desigual de calor, com mais em latitudes médias do que nos polos, é consistente com modelos que sugerem que o aquecimento em Io está ocorrendo mais perto de sua superfície e derretendo rochas subterrâneas. No entanto, Davies diz que não está claro quão extenso seria o derretimento: "Não sabemos se é um oceano de magma global ou [um] parcial."

Aquecimento de maré

Ganimedes, Europa e Io orbitam em ressonância, fazendo com que as luas experimentem forças de maré toda vez que se alinham. Crédito: WolfmanSF/Wikimedia Commons

Uma das razões pelas quais Io é tão vulcanicamente ativa é que a lua é capturada em um padrão repetitivo de configurações orbitais, chamadas ressonâncias orbitais , com dois outros satélites de Júpiter , Europa e Ganimedes. Em particular, Europa leva o dobro do tempo para orbitar Júpiter do que Io, e Ganimedes leva quatro vezes mais tempo que Io. Devido a essas ressonâncias, as luas experimentam puxões gravitacionais regularmente repetidos uma da outra durante os alinhamentos, o que tornou suas órbitas menos circulares. Portanto, como Io se aproxima e se afasta de Júpiter durante cada revolução, as forças de maré esticam e comprimem a lua, produzindo calor.

“As forças de maré criam atrito”, diz Giacomo Lari, um matemático da Universidade de Pisa, na Itália, e primeiro autor de outro artigo recente sobre as luas de Júpiter, publicado em Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy . E como Júpiter é tão massivo e Io orbita tão perto do planeta, o aquecimento de maré resultante é extremo. O efeito é diminuído, mas ainda presente em Europa, cuja órbita se tornou menos circular e também sofre aquecimento de maré, potencialmente permitindo que um oceano de água exista abaixo de sua crosta gelada.

Júpiter não é o único lugar onde tais efeitos importam: acredita-se que a lua de Saturno, Encélado, também tenha um oceano de água, que pode ser sustentado pelo aquecimento de maré causado por ressonâncias com a lua Dione.

“Entender como as ressonâncias funcionam e como a atividade resultante afetou essas incríveis luas é de vital importância para entender a evolução do sistema solar”, diz Davies. Isso também inclui a história do vulcanismo na Terra, na Lua e em Marte, que provavelmente experimentou atividade semelhante à escala de Io no início, acrescenta Davies.

Três não é muita gente

O artigo de Lari mostrou que as órbitas de Io, Europa e Ganimedes são dominadas pela interação combinada de todos os três corpos, em vez de ressonâncias separadas entre pares de luas — uma descoberta que não era necessariamente óbvia, diz Lari.

Ele acrescenta que as três luas estão atualmente em uma “zona segura” onde as ressonâncias são estáveis, e devem continuar assim por pelo menos um bilhão de anos. Considerando que essa ressonância de três corpos é a única conhecida entre luas no sistema solar, a oportunidade de observar os efeitos de maré é extraordinária.

E os efeitos vão muito além do nosso sistema solar também. Astrônomos descobriram sistemas exoplanetários onde vários planetas principais orbitam em cadeias ressonantes . No futuro, talvez os pesquisadores possam examinar tais sistemas — ou um sistema de exoluas ao redor de um único exoplaneta — para pontos quentes semelhantes que poderiam indicar aquecimento de maré e a formação de magma ou oceanos de água.

E enquanto isso, os novos resultados em Júpiter certamente farão com que os pesquisadores fiquem mais ansiosos.

Fonte: Astronomy.com