Se observa el colapso de la atmósfera de Ío durante un eclipse de Júpiter

Júpiter e Ío, fotografiados por el telescopio espacial Hubble. Fuente: J. Spencer (Lowell Observatory) y NASA/ESA.

Ío tarda en completar una vuelta en torno a Júpiter 1,7 días terrestres y, cada día, la sombra de Júpiter se cierne sobre el satélite en un eclipse que dura aproximadamente dos horas y que produce un brusco cambio de temperatura. Un grupo de investigadores, con participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha observado varios de estos eclipses y ha registrado un fenómeno único en nuestro Sistema Solar, en el que la atmósfera prácticamente desaparece al comenzar el eclipse para volver a aparecer cuando Ío sale de la sombra de Júpiter.

«La variabilidad de la tenue atmósfera de Ío ya era conocida, y no sabíamos si se debía a la actividad volcánica (recordemos que es el objeto con los volcanes más activos de todo el Sistema Solar) o a un equilibrio térmico con la superficie, es decir, a un intercambio de gas con la superficie», apunta Miguel Ángel López Valverde, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía que participa en el estudio. Como los eclipses de Júpiter producen un cambio importante de temperatura en Ío su estudio representaba la vía más eficaz para solucionar este problema.

Gracias a los datos obtenidos con el telescopio Gemini de ocho metros de diámetro se ha podido monitorizar un eclipse por primera vez: cada día, y durante dos horas, la sombra de Júpiter cubre la pequeña luna y su temperatura cae de los 148 grados bajo cero a los 168 bajo cero. Con el descenso de temperatura, el dióxido de azufre que forma la atmósfera se congela y deposita sobre la superficie, para sublimar y rellenarla cuando Ío sale del eclipse y la luz del Sol calienta los hielos.

«Hemos comprobado que se pierde el 80 % de la atmósfera hasta que Ío sale del eclipse. Esto ha sido toda una sorpresa, porque nunca habíamos observado un colapso atmosférico de estas características, que nos ha permitido además zanjar el viejo problema: la atmósfera no está directamente formada por gases volcánicos, sino por la sublimación de los hielos en superficie» -concluye López Valverde (IAA-CSIC)-. El ciclo puede ser bastante repetitivo, alterado por aportes de los volcanes, que no son del todo despreciables».

Ío: superficie joven y atmósfera tenue 

Concepción artística de Ío antes de comenzar un eclipse y después, con la atmósfera ya colapsada. Fuente: Southwest Research Institute.

Ío, que muestra un tamaño similar al de la Luna, es el más próximo a Júpiter de los cuatro grandes satélites de Júpiter, conocidos como satélites galileanos. Las interacciones gravitatorias entre ellos fuerzan las órbitas hacia una geometría elíptica, de modo que las distancias con respecto a Júpiter se vuelven variables y se generan distorsiones -similares a las mareas que la Luna provoca sobre los océanos terrestres-. Estas fricciones desencadenan una fuerte actividad volcánica en Ío, cuya superficie se rejuvenece con las erupciones, que producen corrientes de lava de cientos de kilómetros y columnas de dióxido de azufre que se elevan hasta cuatrocientos kilómetros.

Ío tarda en completar una vuelta en torno a Júpiter 1,7 días terrestres y, cada día, la sombra de Júpiter se cierne sobre el satélite en un eclipse que dura aproximadamente dos horas y que produce un brusco cambio de temperatura. Un grupo de investigadores, con participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha observado varios de estos eclipses y ha registrado un fenómeno único en nuestro Sistema Solar, en el que la atmósfera prácticamente desaparece al comenzar el eclipse para volver a aparecer cuando Ío sale de la sombra de Júpiter.

«La variabilidad de la tenue atmósfera de Ío ya era conocida, y no sabíamos si se debía a la actividad volcánica (recordemos que es el objeto con los volcanes más activos de todo el Sistema Solar) o a un equilibrio térmico con la superficie, es decir, a un intercambio de gas con la superficie», apunta Miguel Ángel López Valverde, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía que participa en el estudio. Como los eclipses de Júpiter producen un cambio importante de temperatura en Ío su estudio representaba la vía más eficaz para solucionar este problema.

La atmósfera y los focos volcánicos de Ío fotografiados por la nave Galileo (NASA) durante un eclipse de Júpiter. Fuente: NASA/Jet Propulsion Lab.

Gracias a los datos obtenidos con el telescopio Gemini de ocho metros de diámetro se ha podido monitorizar un eclipse por primera vez: cada día, y durante dos horas, la sombra de Júpiter cubre la pequeña luna y su temperatura cae de los 148 grados bajo cero a los 168 bajo cero. Con el descenso de temperatura, el dióxido de azufre que forma la atmósfera se congela y deposita sobre la superficie, para sublimar y rellenarla cuando Ío sale del eclipse y la luz del Sol calienta los hielos.

«Hemos comprobado que se pierde el 80% de la atmósfera hasta que Ío sale del eclipse. Esto ha sido toda una sorpresa, porque nunca habíamos observado un colapso atmosférico de estas características, que nos ha permitido además zanjar el viejo problema: la atmósfera no está directamente formada por gases volcánicos, sino por la sublimación de los hielos en superficie» -concluye López Valverde (IAA-CSIC)-. El ciclo puede ser bastante repetitivo, alterado por aportes de los volcanes, que no son del todo despreciables».

Referencia:

Constantine C. C. Tsang, John R. Spencer, Emmanuel Lellouch, Miguel A. Lopez-Valverde and Matthew J. Richter, ‘The collapse of Io´s primary atmosphere in Jupiter eclipse’. Journal of Geophysical Research: Planets, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/2016JE005025