Las lunas de Júpiter podrían estar calentándose unas a otras

El empuje y atracción gravitacional de las lunas de Júpiter podría explicar un mayor calentamiento que el del gigante gaseoso Júpiter solo. 

Las cuatro lunas más grandes de Júpiter en orden de distancia a Júpiter: Io, Europa, Ganímedes y Calisto.
Crédito: NASA

Las lunas de Júpiter están calientes.

Bueno, más calientes de lo que deberían estar, por estar tan lejos del Sol. En un proceso llamado calentamiento por mareas, los tirones gravitacionales de las lunas de Júpiter y del planeta mismo estiran y aplastan las lunas. Lo hacen lo suficiente como para calentarlas. Como resultado, algunas de las lunas heladas contienen interiores lo suficientemente cálidos como para albergar océanos de agua líquida. En el caso de la luna rocosa Io, el calentamiento de las mareas derrite la roca produciendo magma.

Los investigadores creían anteriormente que Júpiter era responsable de la mayor parte del calentamiento de las mareas asociado con el interior líquido de las lunas. Pero un nuevo estudio encontró que las interacciones luna-luna pueden tener más peso en el calentamiento que el debido a Júpiter solo. El estudio fue publicado en Geophysical Research Letters.

«Es sorprendente porque las lunas son mucho más pequeñas que Júpiter. No esperarías que fueran capaces de crear una respuesta de marea tan grande», dijo el autor principal del artículo, Hamish Hay. Él es becario postdoctoral en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California. Hizo la investigación cuando era un estudiante de posgrado en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona .

Comprender cómo las lunas se influyen entre sí es importante porque puede arrojar luz sobre la evolución del sistema lunar en su conjunto. Júpiter tiene casi 80 lunas, las cuatro más grandes de las cuales son Ío, Europa, Ganímedes y Calisto.

Un balance entre el calentamiento interno y la pérdida de calor.

«Mantener los océanos subsuperficiales contra la congelación durante tiempos geológicos requiere un delicado equilibrio entre el calentamiento interno y la pérdida de calor. Sin embargo tenemos varias pruebas de que Europa, Ganímedes, Calisto y otras lunas deberían ser mundos oceánicos», dijo el coautor Antony Trinh . Él es becario de investigación postdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario. «Io, la luna Galileana más cercana a Júpiter, muestra una actividad volcánica generalizada, otra consecuencia del calentamiento de las mareas. Es un volcanismo con una intensidad más alta probablemente experimentada por otros planetas terrestres, como la Tierra, en su historia temprana. Queremos comprender la fuente de todo este calor, por su influencia en la evolución y habitabilidad de los mundos del Sistema Solar y más allá «.

Resonancia de marea

El truco para el calentamiento por las mareas es un fenómeno llamado resonancia de las mareas.

«La resonancia crea mucho más calor», dijo Hay. «Básicamente, si empujas cualquier objeto o sistema y lo sueltas, se tambaleará a su propia frecuencia natural. Si sigues empujando el sistema a la frecuencia correcta, esas oscilaciones se hacen cada vez más grandes, al igual que cuando empujas una hamaca. Si empujas la hamaca en el momento adecuado, la oscilación aumentará, pero si te equivocas en la sincronización el movimiento de la hamaca se amortigua».

La frecuencia natural de cada luna depende de la profundidad de su océano.

«Estas resonancias de marea se conocían antes de este trabajo, pero solo se conocían por las mareas debidas a Júpiter. Éste solo puede crear este efecto de resonancia si el océano es realmente delgado. Es decir menos de 300 metros o menos de 1,000 pies), lo cual es poco probable», dijo Hay. «Cuando las fuerzas de las mareas actúan sobre un océano global, se crea un maremoto en la superficie que termina propagándose alrededor del ecuador. Lo hace con una cierta frecuencia o período».

Según el modelo de los investigadores, la influencia de Júpiter sola, no puede crear mareas con la frecuencia adecuada para resonar con las lunas. Esto es porque se cree que los océanos de las lunas son demasiado gruesos. Solo cuando los investigadores agregaron la influencia gravitacional de las otras lunas, comenzaron a ver las fuerzas de las mareas acercándose a las frecuencias naturales de las lunas.

Supongamos que las mareas generadas por otros objetos en el sistema lunar de Júpiter coinciden con la frecuencia de resonancia de cada luna. Entonces las lunas comienzan a experimentar más calentamiento que el debido a las mareas elevadas por Júpiter solo. En los casos más extremos, esto podría resultar en el derretimiento del hielo o roca internamente.

Para que las lunas experimenten la resonancia de las mareas, sus océanos deben tener decenas a cientos de kilómetros de espesor. Lo que está dentro del rango de las estimaciones actuales de los científicos. Sin embargo, hay algunas salvedades en los hallazgos de los investigadores.

Su modelo asume que las resonancias de las mareas nunca se vuelven demasiado extremas, dijo Hay. Él y su equipo quieren volver a esta variable en el modelo y ver qué sucede cuando eliminan esa restricción.

Hay, también espera que los estudios futuros puedan inferir la verdadera profundidad de los océanos dentro de estas lunas.

Este estudio fue financiado por el programa Habitable Worlds de la NASA.

Fuente: University of Arizona.

Artículo original: «Jupiter’s Moons Could be Warming Each Other«. By Mikayla Mace, University Communications.

Material relacionado

Esta imagenfue tomada por la nave espacial New Horizons. Muestra a Io orbitando a Júpiter, con uno de los muchos volcanes de Io en erupción. 
Fue capturada en 2007 cuando New Horizons se dirigía a Plutón. 

Créditos de la imagen:  NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute / Goddard Space Flight Center.

Sobre el calentamiento por marea

Entendiendo el calentamiento por Marea: el caso de Io y su volcanismo

Erupciones volcánicas en Io.

Una explicación del calentamiento por marea utilizando para ello el caso de Io y Júpiter se presenta en el siguiente video educativo. Muestra cómo la resonancia orbital de Io con Europa y Ganímedes, ayudan a mantenerla.

El calentamiento de las mareas se explora como el mecanismo responsable del vulcanismo en la luna Io de Júpiter. Crédito: University of Nebraska, Lincoln, (UNL).

Una explicación con buenas ilustraciones se encuentra a continuación.

Para una explicación en profundidad del calentamiento por marea ver:

Curiosidades

Las Lunas Océanicas de Júpiter:

Europa:

Calisto:

Ganímedes:

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