La luna ‘Io’ de Júpiter tiene espléndidas dunas

Dunas potenciales en la luna Io de Júpiter. Un análisis indica que el material oscuro (abajo a la izquierda) son flujos de lava colocados recientemente, mientras que las características lineales repetidas que dominan la imagen son dunas potenciales. Las áreas blancas y brillantes pueden ser granos recién colocados a medida que los flujos de lava vaporizan la escarcha adyacente.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Rutgers.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo la luna más interna de Júpiter, Io, tiene crestas serpenteantes tan grandes como las que se pueden ver en películas como «Dune». Ahora, un estudio de investigación de Rutgers ha proporcionado una nueva explicación de cómo se pueden formar las dunas incluso en una superficie tan helada y turbulenta como la de Io.

El estudio, publicado en la revista Nature Communications, se basa en un estudio de los procesos físicos que controlan el movimiento de los granos, junto con un análisis de imágenes de la misión de 14 años de la nave espacial Galileo de la NASA, que permitió la creación de los primeros mapas detallados de las lunas de Júpiter. Se espera que el nuevo estudio amplíe nuestra comprensión científica de las características geológicas de estos mundos similares a planetas.

«Nuestros estudios apuntan a la posibilidad de Io como un nuevo ‘mundo de dunas’«, dijo el primer autor George McDonald, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Rutgers. “Hemos propuesto, y probado cuantitativamente, un mecanismo por el cual los granos de arena pueden moverse y, a su vez, podrían formarse dunas allí”.

La comprensión científica actual dicta que las dunas, por su naturaleza, son colinas o crestas de arena amontonadas por el viento. Y los científicos en estudios previos de Io, mientras describían que su superficie contenía algunas características similares a dunas, concluyeron que las crestas no podían ser dunas ya que las fuerzas de los vientos en Io son débiles debido a la atmósfera de baja densidad de la luna.

“Este trabajo nos dice que los entornos en los que se encuentran las dunas son considerablemente más variados que los paisajes desérticos clásicos e interminables en partes de la Tierra o en el planeta ficticio Arrakis en ‘Dune’”, dijo McDonald.

La misión Galileo, que duró de 1989 a 2003, registró tantas primicias científicas que los investigadores hasta el día de hoy todavía están estudiando los datos que recopiló. Una de las principales ideas obtenidas de los datos fue el alto grado de actividad volcánica en Io, tanto que sus volcanes resurgen repetida y rápidamente en el pequeño mundo.

La superficie de Io es una mezcla de flujos de lava negra solidificada y arena, corrientes de lava «efusivas» que fluyen y «nieves» de dióxido de azufre. Los científicos utilizaron ecuaciones matemáticas para simular las fuerzas sobre un solo grano de basalto o escarcha y calcular su trayectoria. Cuando la lava fluye hacia el dióxido de azufre debajo de la superficie de la luna, su ventilación es «lo suficientemente densa y rápida como para mover granos en Io y posiblemente permitir la formación de características a gran escala como dunas», dijo McDonald.

Una vez que los investigadores idearon un mecanismo por el cual podrían formarse las dunas, miraron las fotos de la superficie de Io tomadas por la nave espacial Galileo para obtener más pruebas. El espaciado de las crestas y las proporciones de altura a anchura que observaron eran consistentes con las tendencias de las dunas vistas en la Tierra y otros planetas.

«Un trabajo como este realmente nos permite comprender cómo funciona el cosmos», dijo Lujendra Ojha, coautor y profesor asistente en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra. “Al final, en Ciencia Planetaria, eso es lo que estamos tratando de hacer”.

El documento también incluyó a autores de la Universidad de Oregón, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de Texas A&M y el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California.

Fuente: Rutgers, Universidad Estatal de Nueva Jersey.

Artículo original:Jupiter’s Moon Has Splendid Dunes‘. Kitta MacPherson. April 19, 2022.

Material relacionado

Un montaje de Júpiter y su luna Io, capturado por New Horizons en Febrero de 2007. Una columna de humo emanaba del 
volcán Tvashtar de Io. Más información.

Crédito: NASA / APOD / Johns Hopkins U. APL, SwRI.

Conociendo a Io

Imagen de la luna volcánica de Júpiter Io, tomada por la nave espacial Galileo en 1997.
Crédito: NASA/JPL/Universidad de Arizona
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Los telescopios espaciales son herramientas poderosas para explorar nuestro Universo, pero ¡podemos lograr algo de ciencia notable usando observaciones basadas en tierra! Un nuevo estudio explora las lecciones aprendidas de los cinco años de monitoreo de la luna volcánica Io de Júpiter desde el suelo. El trabajo a continuación lo expone y contiene además una selección de recursos sobre Io, cómo se descubrió su actividad volcánica, cómo obtiene su energía, cómo se distribuyen sus volcanes, y la íntima relación entre el volcanismo de Io y la magnetosfera de Júpiter.

Entendiendo la atmósfera de Io

Este video muestra imágenes de la luna Io de Júpiter en radio (hechas con ALMA) y luz óptica (hechas con las misiones Voyager 1 y Galileo). Las imágenes de ALMA se tomaron cuando Io pasó a la sombra de Júpiter en marzo de 2018 (eclipse), y de la sombra de Júpiter a la luz del sol en septiembre de 2018. Estas imágenes de radio muestran por primera vez penachos de dióxido de azufre (en amarillo) que se elevan desde los volcanes en Io.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) obtuvo nuevas imágenes de radio que muestran por primera vez el efecto directo de la actividad volcánica en la atmósfera de Io, una de las lunas de Júpiter.

Con el fin de distinguir los distintos procesos que dan origen a la atmósfera de Io, un equipo de astrónomos usó ALMA para obtener imágenes del satélite durante su paso por dentro y por fuera de la sombra de Júpiter (fenómeno conocido como eclipse). El siguiente artículo lo presenta.

Sobre las Dunas en los cuerpos con atmósfera del Sistema Solar

Las dunas cubiertas de escarcha en un cráter en las llanuras del norte de Marte se ven en esta imagen tomada por la cámara del Experimento científico de imágenes de alta resolución (HiRISE) en el Orbitador de reconocimiento de Marte. 
Crédito:
 NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona.

En la Tierra y en todo nuestro sistema solar, las ondas y las dunas de arena y polvo ofrecen información sobre cómo soplan los vientos, cómo fluyen las corrientes líquidas y cómo vuelan y rebotan las partículas sólidas sobre el terreno.

Los campos de dunas son comunes en las playas y en los desiertos (piense en las imponentes colinas de arena y las ondas sinuosas del Sahara en África o el Karakum en Asia Central, por ejemplo), así como bajo el agua en los lechos de los ríos, lagos y océanos. Las variadas formas, tamaños y orientaciones de las dunas modernas y las conservadas en el registro geológico hablan de las condiciones bajo las cuales se formaron, particularmente la fuerza y ​​los patrones de los vientos y las corrientes oceánicas. Esta información nos ofrece valiosas ventanas a los ambientes y climas en diferentes lugares y en diferentes momentos de la historia de la Tierra.

Lo mismo ocurre con las dunas fuera de la Tierra, lo que hace que estas características sean especialmente interesantes para los científicos que investigan las condiciones planetarias y la evolución en otros lugares. De hecho, el inventario actual de campos de dunas conocidos en el Sistema Solar supera los 8000, incluida la evidencia de actividad eólica en las superficies de cuerpos planetarios más pequeños con atmósferas transitorias. La publicación a continuación lo muestra en detalle.

Video: Mares de arena en el Sistema Solar

Hay cuatro mundos en nuestro Sistema Solar que tienen atmósferas sustanciales y superficies observables: Venus, la Tierra, Marte y Titán. Los efectos de una atmósfera que interactúa con una superficie son claros: cada uno de estos cuerpos planetarios tiene mares de arena que cubren una fracción de su superficie. Escondido dentro de la morfología de estas dunas se encuentra un registro del cambio climático que los científicos apenas comienzan a comprender. La Dra. Lori Fenton lo expone:

Mares de Arena del Sistema Solar – Lori Fenton (SETI Talks), 27 de Marzo de 2011.

Curiosidades

Aquí hay algo que nunca pensamos que veríamos en un cometa: Dunas cambiantes

Dunas y depósitos eólicos en la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Crédito: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).

Las vistas de cerca de la misión Rosetta del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko de forma curiosa ya han cambiado algunas ideas arraigadas sobre los cometas. Pero aquí hay más: hay un «viento» que sopla a través de la superficie del cometa, creando dunas en movimiento. A continuación el desarrollo del hallazgo.

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