Io, a terceira maior das luas de Júpiter, é pega em uma dança explosiva e pressurizada.
Orbitando perto de Ganimedes e Europa, duas das outras maiores luas jovianas, e do próprio planeta, a composição mineral de Io é constantemente puxada e empurrada pela gravidade, criando calor friccional nas profundezas da lua. Isso a torna extremamente ativa vulcanicamente —centenas de vulcões e extensas redes de fluxos de lava marcam a superfície de Io.
"Está sendo espremida como uma bola de exercício", disse Jeff Morgenthaler, astrofísico do Instituto de Ciência Planetária.
Apesar de uma série de naves espaciais nas últimas décadas —incluindo as missões Voyager 1 e Galileo—, bem como a observação constante da Terra, existem antigos mistérios sobre o tipo da atividade vulcânica em Io e como a energia ígnea da lua interage com Júpiter e outros corpos próximos.
No ano passado, Morgenthaler, que estuda os gases que Io emite e a nuvem criada pelos gases em torno de Júpiter, percebeu sinais de que estava ocorrendo um tipo diferente de erupção —mais poderosa ou mais persistente.
"É uma observação empolgante", disse Ashley Davies, cientista planetária e vulcanologista do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, que não participou do estudo de Morgenthaler. "Está mostrando que Io é certamente um dos corpos mais energéticos do sistema solar, e não temos ideia de como ele aparecerá quando apontarmos o telescópio para ele."
A observação pode ajudar a orientar o estudo futuro de Io, incluindo os preparativos para a sonda espacial Juno da Nasa, que orbita Júpiter desde 2016 e está programada para voar a poucas centenas de quilômetros da lua joviana em dezembro.
Como Io está distante do sol e tem uma atmosfera muito delgada, sua superfície tem, em média, cerca de 130 °C negativos e é revestida por uma camada gelada de substâncias sulfúricas. As erupções vulcânicas lá, que vêm em muitas formas e intensidades diferentes, podem atingir temperaturas de quase 1.400 °C.
Quando superaquecimento encontra superfrio, moléculas como dióxido de enxofre e sódio podem ser lançadas ao espaço. Algumas das erupções mais explosivas vêm de fissuras na superfície e lançam fontes de lava a 800 metros no espaço. As moléculas carregadas criam o que é conhecido como "toro de plasma" no rastro de Io: uma nuvem de gás ionizado em forma de câmara de pneu que se acumula no campo magnético de Júpiter.
É possível olhar diretamente para os pontos quentes vulcânicos de Io com telescópios infravermelhos. No entanto, desde 2017, Morgenthaler adotou uma abordagem diferente, concentrando-se no toro de plasma da lua por meio do observatório Io Input/Output (IoIO) do Instituto de Ciências Planetárias, no Arizona. Em vez de usar luz infravermelha, Morgenthaler usa IoIO para bloquear a luz de Júpiter e medir o gás ao seu redor.
Davies disse que, embora os telescópios infravermelhos possam nos dizer onde os vulcões estão em erupção em Io e quão poderosos eles podem ser, estudar o toro de plasma pode nos dizer quando uma erupção é quimicamente rica –sinalizando que pode ser mais poderosa, mais persistente ou mais peculiar. Uma erupção poderia empurrar mais gás ionizado para o toro. Outra poderia enviar muito gás neutro. "Isso não acontece sempre, e é uma ligação interessante", disse Davies.
Em cada ano que Morgenthaler monitorou a atividade vulcânica por meio de IoIO ele notou algum tipo de aumento na concentração, ou maior brilho, de gases no toro de plasma. Essas mudanças se correlacionam com explosões vulcânicas, cujas intensidades podem ser medidas pelos níveis de sódio emitidos pela lua. Mas, de setembro a dezembro de 2022, após uma grande explosão vulcânica, ele notou que o toro continha muito menos dióxido de enxofre do que o tamanho da erupção podia sugerir. O toro não estava tão brilhante quanto deveria.
Isso pode significar que a erupção teve uma composição química diferente das outras, ou que diferentes tipos de minerais foram perturbados. Seria como o Monte Saint Helena, no estado de Washington (EUA), um estratovulcão íngreme que pode entrar em erupção de forma explosiva, enviando terra, rocha e sódio para a atmosfera, em vez do Mauna Loa, no Havaí, um vulcão em escudo de inclinação suave que entra em erupção com fluxos de lava líquida. Ou pode significar que o toro estava se difundindo rapidamente em reação à erupção intensa.
É principalmente um chamado para mais pesquisas, disse Morgenthaler. "Estou apenas levantando a bandeira e dizendo: 'Isso aconteceu'", afirmou Morgenthaler após anunciar a observação este mês.
Estudar a anomalia poderá revelar, com mais detalhes, os diferentes tipos de vulcões em Io, bem como as interações entre o toro de plasma e outras grandes luas ao redor de Júpiter. No entanto, muito mais dados terão que ser coletados para ligar todas as peças, inclusive de outros telescópios poderosos na Terra, como o Telescópio Espacial James Webb, e também da sonda espacial Juno.
Por enquanto, para estudar os gases de Io, Morgenthaler disse que seu método, que é barato e pode ser adaptado por pequenas organizações de pesquisa e até mesmo por alguns astrônomos amadores, é frequentemente subutilizado. Mas seu trabalho pode abrir portas para pesquisas semelhantes e amplas que poderão fornecer dados para ajudar a entender o sistema joviano.
Davies disse que esse tipo de pesquisa fragmentada é essencial para a compreensão de Io. "Você pode pensar nela como olhar para diferentes partes de um elefante", disse ele.
O fato de a observação mais recente de Morgenthaler ter sido feita com instrumentos amplamente acessíveis abre a possibilidade de mais estudos, semelhantes e diferentes. "Quanto mais monitoramento conseguirmos, melhor", disse Davies.
Tradução de Luiz Roberto M. Gonçalves
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