El Tamiz

Si no eres parte de la solución eres parte del precipitado

El Sistema Solar - Ío

En el último artículo de la serie El Sistema Solar, fragmentado en muchas partes, exploramos el gigante Júpiter; al hacerlo hablamos, además del planeta en sí, acerca de su sistema de anillos y los minúsculos satélites escondidos en él (que espero que recuerdes: Metis, Adrastea, Amaltea y Tebe). Todos aquellos cuerpos muy cercanos al monstruo, como dijimos entonces, compartían algunas características comunes, pero principalmente dos – se trataba de objetos muy pequeños y condenados todos ellos a caer, tarde o temprano, sobre el inmenso planeta cuya gravedad los atrapa. Hoy, sin embargo, empezamos a fijarnos en otros cuerpos que, aunque forman parte del complejo y nutrido sistema joviano, no están tan cerca del padre Zeus ni caen en una espiral nefasta hacia él. Se trata, por fin, de lunas de un tamaño considerable, con una estructura más compleja que las meras rocas al estilo de Metis y compañía, de modo que dedicaremos un artículo a cada una en vez de agruparlas como antes.

Ío

Ío, fotografiada por Galileo. ¿Es posible expresar con palabras una belleza así?

Hoy nos fijaremos en el más cercano de estos satélites de tamaño apreciable, el primero de los cuatro satélites galileanos. Se trata de una luna tan cercana aún a Júpiter que la gravedad del Leviatán es el aspecto más determinante sobre sus características, y la hace un objeto realmente fascinante: un cuerpo celeste de bellísimo aspecto y propiedades extremas, el lugar geológicamente más activo de todo el Sistema Solar, con las coladas de lava más calientes que conocemos. Un lugar hostil, gélido y ardiente de manera alternativa, con una atmósfera levísima y tóxica, inmerso en un mar de radiación ionizante de gran intensidad, con la presencia abrumadora del Padre Júpiter en el cielo. Hablaremos de Ío.

Esta maravillosa luna es, como digo, uno de los cuatro satélites de Júpiter denominados galileanos, así llamados en honor al italiano Galileo Galilei, que los descubrió a principios del siglo XVII. Se trata por tanto de lunas desconocidas hasta hace relativamente poco, ya que hace falta un telescopio para poder observarlas –como hizo el propio Galilego con el suyo de unos veinte aumentos–. Ío y sus compañeras fueron, de hecho, los primeros cuerpos del Sistema Solar descubiertos que no orbitaban la Tierra o el Sol.

Aunque creo que hemos mencionado esto alguna vez en El Tamiz, no puedo dejar de hacer énfasis en ello; aunque el polaco Nicolás Copérnico había postulado su modelo heliocéntrico, en el que la Tierra giraba alrededor del Sol y no al revés, los principales argumentos empíricos que demostraron que el polaco tenía razón vinieron por parte de Galileo, y estas lunas galileanas fueron uno de esos argumentos fundamentales. Hasta entonces era muy difícil determinar a ciencia cierta quién orbitaba alrededor de quién: los partidarios del geocentrismo eran de la opinión de que absolutamente todo lo que se veía en el firmamento giraba alrededor de la Tierra, que se encontraba en el centro del Universo. Y, aunque hoy día parezca mentira, era muy difícil refutar eso con gran seguridad. Pero todo cambió el día 7 de enero de 1610.

Ese día, en la Universidad de Padua, el divino italiano dirigió su telescopio de refracción hacia Júpiter, y observó varias estrellas (o eso le parecieron a él) muy cercanas al gigante, que no eran visibles a simple vista. Las siguientes noches, Galileo siguió observando esas tenues “estrellas”, y vio que se movían con Júpiter en el cielo, desapareciendo tras él de vez en cuando, de modo que una semana más tarde no le quedó duda: eran objetos que orbitaban alrededor de Júpiter. En su Sidereus Nuncius (“El mensajero de las estrellas”), publicado en marzo del mismo año, relató su observación y conclusiones. En sus propias palabras, el italiano había descubierto “tres estrellas en el firmamento que se mueven alrededor de Júpiter, del mismo modo que Venus y Mercurio alrededor del Sol.” Naturalmente, como puede verse por lo que dice, Galileo era heliocentrista, pero esta observación fue un auténtico mazazo al geocentrismo, pues era una prueba científica difícilmente refutable contra uno de los principios fundamentales de aquella teoría: sí existían, al fin y al cabo, objetos que no se movían alrededor de la Tierra.

Lunas galileanas en el Sidereus Nuncius

Dibujos de las observaciones de Galileo de las cuatro lunas galileanas, tomado del Sidereus Nuncius.

En cuanto el Sidereus Nuncius de Galileo se fue extendiendo por Europa, cualquier astrónomo que se preciase con un telescopio decente puso sus ojos en Brihaspati, y todos pudieron observar, si tenían paciencia y anotaban la posición de los recién descubiertos satélites, que se trataba efectivamente de cuatro cuerpos minúsculos, dado su escaso brillo y relativa cercanía a la Tierra. A pesar de que fue Galileo quien los descubrió, hoy en día utilizamos los nombres que les dio otro astrónomo, el alemán Simon Marius, que se inspiró en los de varias amantes de Júpiter, entre ellas, claro está, la propia Ío.

Incluso aunque era imposible, con los telescopios de la época, ver detalle alguno de esta luna o de cualquiera de sus compañeras, sí era posible medir dos cosas muy interesantes simplemente observando esos minúsculos puntos de luz que giraban alrededor de Júpiter. Por un lado, el tiempo que tardaban en dar una vuelta, es decir, su período orbital: en el caso de Ío, Galileo determinó que era de unas 42 horas y media, es decir, muchísimo menos que las cuatro semanas de nuestro propio satélite. Por otra parte, era posible medir, utilizando la trigonometría, el radio de la órbita de Ío en su movimiento alrededor de Júpiter: 420 000 km en la periapsis (punto más cercano al planeta) y 423 400 en la apoapsis (punto más lejano), es decir, una órbita bastante elíptica para un satélite tan cercano a su planeta.

Y lo mismo –medir período y radio– podía hacerse para los otros satélites del monstruo Júpiter. Aunque aún no se había publicado en el momento del descubrimiento de estas lunas, los datos encajarían con una perfección maravillosa en la relación radio-período orbital de la Tercera Ley de Kepler –que se publicaría en 1619–, y las lunas jovianas se convirtieron, una vez más, en la prueba empírica. Pero no sería la última vez, como ya vimos al hablar, en la primera entrega sobre Júpiter, acerca de la determinación de la velocidad de la luz utilizando precisamente las lunas galileanas. ¡Pero había más jugo aún que extraer de ellas sin siquiera ver su superficie con un telescopio!

Resonancia de Laplace

Según se fueron detallando los “calendarios” de estas lunas, además de la relación kepleriana entre período y radio, se observó otra cosa muy curiosa, que no tenía por entonces similitud en ningún otro lugar del Sistema Solar –porque no se conocían otros sistemas de satélites tan cercanos entre sí y a su planeta central–. Las tres lunas galileanas más cercanas a Júpiter (Ío, Europa y Ganímedes) tardaban tiempos que guardaban relaciones enteras sencillas en dar una vuelta a Júpiter: cada una tardaba el doble que la anterior en dar una vuelta a Júpiter. De acuerdo con Kepler –y luego con Newton, que demostró que las “leyes” de aquél era consecuencias inevitables de las suyas propias, más generales–, cada luna más alejada de Júpiter debía tardar más tiempo en dar una vuelta, y existía una relación matemática tiempo-radio orbital. Pero ¿qué obligaba a que Europa diera una vuelta por cada dos de Ío, y a que Ganímedes diera una vuelta por cada dos de Europa y cuatro de Ío?

El primero en explicarlo fue el genial astrónomo y matemático francés Pierre-Simon, marqués de Laplace, quien ya hizo su aparición en esta misma serie al postular su hipótesis nebular sobre la formación del Sistema Solar. Laplace utilizó la dinámica y gravitación newtonianas para mostrar cómo los satélites, en su movimiento alrededor de Júpiter, ejercían tirones gravitatorios unos sobre otros que creaban una resonancia si los períodos orbitales eran los adecuados. De hecho, Laplace mostró también que en otras configuraciones de satélites la situación sería inestable y alguno de los satélites saldría despedido o caería hacia el planeta, con lo que la situación no duraría mucho; es más, pronto los astrónomos comprendieron que, en tiempos pasados, pudo haber muchas otras configuraciones de satélites que no eran estables… sólo que no las vemos ya, por esa misma razón, sino que sólo podemos observar las que se corrigen a sí mismas –como estas tres lunas–, las que no presentan demasiada influencia entre unos cuerpos y otros en lo que a la estabilidad se refiere, y las que, siendo inestables, están tardando lo suficiente en desaparecer para que podamos verlas; un caso muy reciente de esto lo vimos en las lunas interiores de Júpiter, que caen continuamente hacia el gigante.

Aunque luego se descubrirían otros ejemplos de resonancias orbitales estables en el Sistema Solar, la de Ío, Europa y Ganímedes se denomina resonancia de Laplace en honor al marqués. Y esa resonancia resulta tener consecuencias importantísimas para estas lunas, y en particular para Ío, ya que es la responsable de las características fantásticas de este satélite, aunque eso no pudiera saberlo aún Laplace, para quien las lunas galileanas eran meros puntos de luz. Y, aun así, Laplace fue capaz incluso de calcular las mínimas desviaciones de esta resonancia por parte de las Lunas debido a la precesión de la periapsis de Europa e Ío, es decir, en cristiano, al hecho de que el punto más cercano a Júpiter de la órbita de estas dos lunas se va desplazando con el tiempo alrededor del propio planeta, lo que complica ligeramente el movimiento de todo el sistema.

Laplace fue también el primero en dar una estimación de la masa de Ío, ¡simplemente observando las trayectorias de cada luna! A partir de los pequeños “tirones” gravitatorios sobre las otras, Laplace realizó una estimación bastante burda –un 25% de la masa real–, pero al menos fue capaz de dar un orden de magnitud, lo que tiene un mérito enorme. Hoy estimamos la masa de Ío como unos 8,93·1022 kg, es decir, bastante similar a la de nuestra propia Luna, que es algo más ligera. Sin embargo, poco más podía determinarse sin ver la propia superficie del satélite, lo cual era imposible en época de Laplace.

Con el tiempo, claro, los telescopios se fueron haciendo cada vez más y más potentes, y a finales del siglo XIX ya era posible ver Ío como algo más que un punto o un disco diminuto. En 1897, el astrónomo estadounidense Edward Emerson Barnard determinó con un error bastante pequeño el radio de la luna, que (con el valor real, no el de Barnard) es de unos 1821 km, una vez más ligeramente mayor que el de nuestra propia Luna. A partir de entonces se fue adquiriendo información visual poco a poco, poniendo de manifiesto el color peculiar de la luna, muy diferente en su aspecto de cualquier otra descubierta hasta entonces. No sólo tenía colores bastante variados sobre su superficie, sino que los que dominaban eran el naranja y el amarillo, algo bastante curioso.

A partir de los datos de masa y radio medio, fue posible determinar la densidad de Ío, lo suficientemente grande como para estar seguros de que no tenía demasiado hielo, como sucedía con otros satélites tan alejados del Sol. No sólo eso: a diferenca de su hermana Europa, Ío ni siquiera tenía cantidades apreciables de hielo sobre su superficie, como era evidente por su llamativo color anaranjado. Al emplear la espectroscopía para determinar a qué elementos se correspondían esos colores se vio que, efectivamente, no había hielo, y sí grandes cantidades de azufre en distintos compuestos, especialmente dióxido de azufre (SO2).

Al ser capaces de identificar ya distintas partes de su superficie, fue posible observar cuánto tiempo tardaba la luna en dar una vuelta sobre sí misma, y el resultado no fue ni sorprendente ni curioso para un cuerpo que gira tan cerca de un monstruo como Júpiter –de hecho, estoy seguro de que, si has seguido la serie hasta ahora, sabes lo que voy a decir–: Ío tarda exactamente lo mismo en girar alrededor de Júpiter que en rotar sobre sí misma, es decir, unas 42 horas, con lo que siempre presenta la misma cara al gigante.

Ío, fotografiada por Pioneer 11

Fotografía de Ío tomada por la Pioneer 11 el 2 de diciembre de 1974.

El siguiente gran salto en nuestro conocimiento sobre esta extraña luna lo dimos al llevar, por fin, sondas hasta el sistema joviano. Las dos Pioneer realizaron diversas observaciones y mediciones sobre Ío, y determinaron algunas cosas extraordinarias; por un lado, y no voy a repetir aquí lo que ya dijimos al hablar de Júpiter, Ío estaba asociada a un intenso cinturón de partículas cargadas alrededor de Júpiter, y ligada íntimamente al campo magnético del planeta: por una parte, muchas de esas partículas cargadas parecían proceder de la propia Ío, y por otra la luna recibía enormes dosis de radiación como consecuencia de esa interacción con su amante.

Pero más interesante aún era el hecho de que, como comprobó la Pioneer 10, Ío tenía atmósfera. Sí, bueno, era una atmósfera muy tenue formada fundamentalmente por dióxido de azufre, una diezmillonésima parte de la presión atmosférica terrestre… pero estamos hablando de un cuerpo del tamaño de nuestra Luna. Algo no encajaba; un cuerpo con esa escasísima atracción gravitatoria –la velocidad de escape sobre su superficie es de unos meros 2,6 km/s– no debería ser capaz de retener gases de ese modo. Muchos astrónomos sospechaban ya, desde luego, cuál podía ser la causa de la presencia de esa tenue atmósfera: ¿mucho azufre en la superficie y gases sin origen conocido? No hace falta ser Laplace para sumar dos y dos; pero había más datos que apuntaban en la misma dirección, como se comprobaría pronto.

Porque, según avanzó la espectroscopía, fue posible estimar la temperatura de la superficie de Ío, que resultaba ser anormalmente alta, teniendo en cuenta lo lejos del Sol que se encuentra. Muchos sospechaban, naturalmente, que la actividad volcánica era la razón de todas estas anomalías, pero hacía falta verificar que ese vulcanismo existía. En 1979, los astrónomos Stan Peale, Patrick Cassen, y R. T. Reynolds publicaron en Science un texto clarividente, “Melting of Ío by Tidal Dissipation”, en el que no sólo postulaban un interior caliente, fundido y responsable tanto de la presencia de una atmósfera como de la temperatura anormalmente alta de la superficie, sino que además planteaban una posible explicación del porqué de ese interior tan caliente. Pero, antes de hablar de esa explicación, hablemos de la confirmación de la hipótesis volcánica… porque esa confirmación llegaría menos de un año después de la publicación del artículo de Cassen, Peale y Reynolds, y sería de una claridad tan meridiana que nadie, en ninguna parte, pudo negarla o ignorarla, y de una belleza sobrenatural.

Ío por Voyager 1

Ío, fotografiada por la Voyager 1 con Júpiter al fondo.

Las responsables de la confirmación fueron, como seguro que sospechas, las dos siguientes exploradoras el sistema joviano: las sondas Voyager, viejas conocidas de la serie como también lo eran las Pioneer. Las Voyager empezaron a enviar fotografías de una calidad incomparable a las de las Pioneer, fotos bellísimas y con una cantidad ingente de información. Al principio muchos astrónomos pensaron que las manchas oscuras sobre su superficie serían cráteres de impacto, ya que la levísima atmósfera de Ío era completamente incapaz de detener roca alguna que se acercase a la luna –de ahí que casi todos los cuerpos tan pequeños, como nuestra Selene, estén tan recubiertos de cráteres–, pero según fueron llegando fotos y más fotos se fue haciendo evidente que esto no era así.

Calderas volcánicas en Ío

Mosaico de imágenes de la superficie de Ío tomadas por la Voyager 1. Versión a 2175x2810 px.

Por un lado, las manchas oscuras rodeadas de “anillos” sulfurosos de distintos colores se parecían muchísimo más a calderas volcánicas que a cráteres de impacto. Y por otro lado, mucho más importante en cuanto al razonamiento lógico sobre el problema se refiere: había enormes extensiones lisas en la superficie de Ío, y el número de cráteres claramente identificables era casi nulo. Sólo había dos posibilidades: o bien algo había protegido a Ío de todos y cada uno de los impactos que se hubieran producido, a lo largo de los eones, sobre su superficie (una posibilidad bastante absurda) o, con mucho más sentido, la superficie de la luna se estaba renovando constantemente. No es que no hubiera impactos meteóricos: ¡es que la propia luna se “limpiaba”, recubriendo los cráteres con nuevas coladas de lava de forma continua a lo largo de los millones de años de su existencia!

Pero, aunque alguno pudiera haber dudado de ese razonamiento, no había necesidad de pensar para conocer la verdad; Ío nos mostró su secreto en vivo y en directo, sin el menor rubor, y las cámaras de las Voyager se recrearon:

Plumas volcánicas sobre Ío

No sólo Ío había tenido actividad volcánica durante mucho tiempo… estaba teniéndola ahora mismo, y con una intensidad abrumadora. De hecho, no conocemos ningún otro lugar –en el Sistema Solar o fuera de él– más activo. Enormes plumas volcánicas surgen de su superficie continuamente, y alcanzan alturas de cientos de kilómetros. Ahí estaba el origen de la atmósfera de Ío: la atmósfera no era permanente en el sentido de que estaba siendo constantemente “reciclada”: por un lado, desaparecía debido a la escasa gravedad del satélite y su interacción con la magnetosfera joviana, y por otro era renovada por las emisiones volcánicas. Algo parecido pasaba con la superficie, claro, que era “rejuvenecida” todo el tiempo por las constantes y gigantescas coladas de lava. Y todo ello producido por las grandes temperaturas del interior de la luna. Pero ¿cuál era la causa de esas elevadas temperaturas?

Si has seguido la serie con nosotros desde el principio, sabes que no hay muchas causas posibles de que un cuerpo del Sistema Solar esté caliente por dentro; por una parte están los isótopos inestables que contienen casi todos los objetos, procedentes de la propia materia que formó el sistema, y que proporcionan a nuestro propio planeta una buena cantidad de calor interno; sin embargo, para justificar la temperatura interior de Ío esta luna tendría que tener cantidades enormes de isótopos radioactivos, ya que una concentración razonable nunca podría producir tal infierno subterráneo. Por otro lado, está la contracción gravitatoria “a la Júpiter”… pero claro, eso es una broma para el minúsculo satélite, con lo que tampoco es capaz de explicar nada. A todo esto se suma el hecho de que, cuanto más pequeño es un cuerpo, más rápidamente se enfría (pues el volumen es proporcional al cubo del radio, pero la superficie lo es al cuadrado)… con lo que Ío debería haberse enfriado hace mucho, mucho tiempo: emite una potencia radiativa de unos 1014 vatios, que se dice pronto.

Sin embargo, Peale, Cassen y Reynolds lo habían explicado con elegancia en su artículo de 1979. La razón de que Ío siguiera calentita era, curiosamente, la resonancia de Laplace. El fenómeno completo no es sencillo, pero permite que intente explicarlo con breves –y pobres– palabras. Si las otras lunas galileanas no existieran, a Ío le hubieran pasado dos cosas que no han sucedido: por un lado, se hubiera ido alejando de Júpiter y estaría ahora bastante más lejos de él (algo parecido le pasa, como recordarás, a nuestra Luna), y por otro, su órbita se hubiera ido haciendo más y más circular en vez de ser tan elíptica como lo es en la realidad. Pero los tirones gravitatorios debidos a la resonancia con Europa y Ganímedes fuerzan todo el tiempo a Ío a permanecer en esa órbita cerrada y elíptica alrededor del Leviatán Júpiter. Y eso, como las imprudencias, se paga.

Según Ío orbita alrededor de Júpiter a tan corta distancia, la intensísima gravedad del monstruo tira de ella, pero no lo hace igual ni por asomo en todos los puntos de su órbita. A lo largo de una vuelta, cuando Ío pasa por su periapsis alrededor de Júpiter sufre la máxima atracción, y lo contrario pasa en la apoapsis. De modo que es como si tirasen de Ío hacia Júpiter con una fuerza variable a lo largo del tiempo… ¡pero recuerda que sólo tarda 42 horas en dar una vuelta! Es algo parecido a lo que pasaría si cogieses una pelota de goma y la apretases y luego estirarses, apretases y luego estirarses, una y otra vez. La fricción de esa deformación repetida iría calentando la pelota de goma, y eso es exactamente lo que le pasa a Ío. Su calor interno se debe a la fricción originada por las mareas rápidas e intensas debidas a Júpiter, y eso sería imposible sin que mantuviese esa órbita cerrada y “estirada” debido a la resonancia del buen Laplace. ¿Quién se lo hubiera dicho al marqués?

Mapa de Ío

Mapa de Ío elaborado con imágenes de las Voyager y Galileo. Versión a 11445x3643 px (¡ojo, bastante pesada!).

Cuando Galileo llegó a Júpiter en 1995 pudimos tener imágenes aún mejores de Ío, y un mapa completo de su superficie con una calidad bastante buena. Es más, Galileo pasó el suficiente tiempo allí como para tomar imágenes del mismo sitio en momentos diferentes, con lo que hemos podido incluso ver la continua mutación de la superficie de la luna según las coladas de lava y las deposiciones de dióxido de azufre cubren extensas regiones. Algunos de los volcanes de Ío son de una violencia tremenda: Tvashtar, Pillan, Prometeo, Pele… y modfican el aspecto de la luna todo el tiempo:

Pele y Pillan, volcanes de Ío

Imágenes “antes y después” tomadas por Galileo, tras una erupción de Pillan (arriba a la derecha). Pele es el rodeado por el anillo rojizo. Versión a 1124x712 px.

La temperatura interna de Ío es tan grande a escasa profundidad, y la actividad volcánica tan intensa, que en cualquier momento que la mires te encuentras con multitud de focos calientes, como puedes ver en esta imagen de Galileo en infrarrojo:

Ío en infrarrojo

Hay muchísimos volcanes grandes y pequeños, pero mi favorito, sin duda alguna, es Tvashtar, así nombrado por el dios hindú de los herreros –razón de sobra, por sí sola, para que sea mi preferido–. Algunas de las erupciones de este monstruo escupen plumas que llegan a más de 300 km sobre la superficie de la luna: el gas emitido se enfría según sube hasta que “nieva” dióxido de azufre sobre la superficie de Ío, como puede verse en esta estremecedora secuencia de imágenes tomadas por la sonda New Horizons. No hay película de ciencia-ficción que pueda acercarse a esto:

Vídeo de erupción de Tvashtar

Estos volcanes emiten además grandes cantidades de lava –fundamentalmente silicatos– a una temperatura elevadísima, más alta que cualquier otra lava conocida. En el siguiente par de imágenes de Tvashtar tomadas por Galileo, las partes blancas lo son porque la temperatura era tan alta que la cámara digital de la sonda quedó “cegada” y no pudo siquiera mostrarlas:

Erupción de Tvashtar tomada por Galileo

Pero los volcanes tienen otras consecuencias menos visibles. Por ejemplo, la cantidad de lava producida es muy grande, con lo que los movimientos tectónicos son bastante intensos, y se forman montañas verdaderamente gigantescas por la subducción resultante. La cordillera más alta de todas, Boösaule Montes, alcanza más de 17 kilómetros de altura sobre la llanura circundante, ¡y recuerda el tamaño de la propia Ío! Montañas gigantescas, volcanes por todas partes, una atmósfera de óxido de azufre que nieva de vez en cuando, según alguna erupción crea un paraguas de gas y polvo de cientos de kilómetros de tamaño. Y todo ello –en el lado correcto de Ío, claro– con la Gargantúa Júpiter al fondo. Qué lugar, ¡qué lugar!

Otra consecuencia de la intensa actividad volcánica es, por supuesto, la contribución de Ío al maremágnum de partículas que rodean a Júpiter. Ya hablamos del “donut de Ío” en la segunda entrada sobre Júpiter; las contribuciones de las Voyager y la Galileo nos han permitido comprender razonablemente bien el proceso completo. Los volcanes de Ío emiten cantidades ingentes de distintos gases, como puedes ver en el vídeo de arriba, y debido por un lado a la escasa gravedad de Ío y por otro a los impactos con partículas cargadas –ya que Ío no dispone de un campo magnético propio que pueda proteger su superficie de ellas–, esos gases van escapando y forman una especie de nube alrededor de la Luna, que se va expandiendo poco a poco y alejándose de ella. Estas moléculas gaseosas permanecen en la nube durante unas 20 horas y moviéndose más o menos con Ío, pero su destino es otro: el toroide de plasma en forma de donut asociado a la luna.

Toroide de plasma de Ío

Toroide de plasma asociado a Ío.

Porque claro, tan cerca de Júpiter hay una cantidad tremenda de partículas cargadas que no se mueven con Ío, sino que rotan al son de la magnetosfera de Júpiter. Como consecuencia, según las moléculas gaseosas se alejan de la Luna, van recibiendo choques y más choques de otras partículas muy energéticas y acaban como átomos ionizados, con lo que se va “limpiando” la nube y se van añadiendo iones a la magnetosfera de Júpiter… iones que, según vuelven a casa y chocan con los gases emitidos por los volcanes de Ío, van renovando el toroide de plasma asociado a Ío. Y, como consecuencia de todo ello, el sistema Júpiter-Ío es una verdadera “linterna” de radiación decamétrica debida al giro de estas partículas cargadas, la primera radiación electromagnética asociada a la magnetosfera joviana que detectamos desde la Tierra, y de la que ya hablamos al estudiar al propio Júpiter:

Picos de radiación de Júpiter

Picos de radiación emitida por Júpiter; la asociada a Ío es la Ío-DAM a la derecha (Ruslik0 / CC 3.0 Attribution-Sharealike License).

Desgraciadamente, ahora mismo no hay ninguna misión concreta planeada y confirmada que sea específicamente a Ío, aunque algunas otras destinadas al sistema joviano probablemente nos deleitarán con nuevas fotos de Ío según pasen cerca de esta violenta luna. Eso sí, hará falta esperar hasta la década de los 20 para que las que más preparadas estarán para tomar buenas fotos –Jupiter Europa Orbiter y Jupiter Ganymede Orbiter– nos envíen más imágenes que corten el aliento.

Por más que aprendamos sobre ella en el futuro, sin embargo, no podemos engañarnos: no hay posibilidades de vida que encajen con ninguna de las formas que consideramos viables, ni razones para establecer bases allí. Ya sé que es un poco decepcionante despachar los dos aspectos más sugerentes de la serie –la colonización y la vida– en un solo párrafo, pero si tienes en cuenta todo lo que has aprendido, creo que estarás de acuerdo conmigo. Por una parte, la atmósfera es muy tenue y compuesta fundamentalmente de dióxido de azufre; esto, asociado a la ausencia de un campo magnético “protector” y a la inmersión de la luna en un mar de partículas cargadas muy energéticas haría inviable estar sobre la superfice. Para que te hagas una idea, si un ser humano recibe en un año una dosis de radiación ionizante de 1000 rem es de categoría LD 100/14, es decir, es una dosis letal para el 100% de la gente en 14 días. Esto es en un año; bien, la superficie de Ío recibe unos 3600 rem al día. En otras palabras, si permanecieras sobre la superficie un solo día, tu médula ósea quedaría destruida, sufrirías hemorragias internas en poco tiempo y morirías con bastante sufrimiento en pocos días.

En otros lugares de condiciones similares del Sistema hemos dado una solución muy fácil a este problema: ¡bases subterráneas! Pero ¿en Ío? Con la inestabilidad geológica de la luna nuestras cavernas estarían casi condenadas a colapsarse sobre nuestras cabezas tarde o temprano. Además, Ío no tiene nada que pueda servirnos de mucho y que justifique los enormes peligros a los que nos someteríamos si permaneciésemos allí, ni siquiera un tiempo corto. Como dijimos al hablar de Júpiter, el sistema joviano es un lugar excelente para establecer bases de reabastecimiento estratégicamente situadas en la región media del Sistema Solar, pero hay muchísimos lugares más agradables que Ío, más alejados de la tormentosa región interior de la magnetosfera del planeta y con superficies tal vez más aburridas, pero también más seguras.

Respecto a la vida, pasa algo parecido: las moléculas complejas necesarias para formarla no tendrían tiempo de formar nada, porque serían destrozadas en mil pedazos por los iones que golpean la luna constantemente, todo ello aparte de que las propias condiciones de Ío –toroide de plasma aparte– son horrorosas para cualquier forma de vida que podamos imaginar. No creo que lo que podamos aprender de la luna en el futuro cambie este hecho básico, aunque nunca se sabe.

En el próximo artículo de la serie, una luna joviana no menos interesante que Ío, y bastante más desconocida: la misteriosa Europa.

Puedes encontrar este artículo y otros como él en el número de abril de 2010 de nuestra revista electrónica, disponible a través de Lulu:

Para saber más (esp/ing cuando proceda):

Astronomía, Ciencia, El Sistema Solar

31 comentarios

De: Nusesabe
2010-04-28 18:27:38

Hombre, nos podría servir como fuente de energía en el futuro, aunque claro, teniendo el sol...


De: xx32
2010-04-28 21:35:58

el artículo me dejó con una duda: ¿a qué temperatura está la lava Iana?


De: Juan Carlos Giler
2010-04-29 00:14:24

Yo tengo un pequeño telescopio en mi casa (vivo en Quito, Ecuador) de 114 mm de diametro, pero ver esas cuetro pequeñas "estrellas" elrededor de jupiter es realmente algo extraordinario.
Una consulta, la animación del volván Tvashtar.... ¿cuanto tiempo dura?... es decir, esa secuencia es tiempo real??? Un volcán así da algo de miedo realmente.
Espectacular artículo, las fotos son magníficas.


De: Johnalro
2010-04-29 02:13:30

Genial artículo!!! pero me intrigó bastante lo que dijiste al final sobre las sondas Jupiter Europa Orbiter y Jupiter Ganymede Orbiter, acaso van a enviar sondas para estudiar cada una de las lunas por separado??? eso seria muy interesante!!!


De: El Sistema Solar – Ío
2010-04-29 09:02:16

[...] El Sistema Solar – Ío eltamiz.com/2010/04/28/el-sistema-solar-io/?utm_source=feedb...  por nubio hace 4 segundos [...]


De: J
2010-04-29 09:31:29

Otro puñado de fondos de pantalla para la saca ;-)

Estoy deseando que llegue Europa, que para los que hemos leído la serie Odisea (http://es.wikipedia.org/wiki/Odisea_espacial) no es completamente desconocida, pero querríamos saber más.


De: Alb
2010-04-29 10:17:06

Muchas gracias, por el excelente articulo. Genial sigue asi. Espero con ansioso el siguente sobre europa....

Una vez dichos, los merecidos cumpidos, tengo una duda:

"Su calor interno se debe a la fricción originada por las mareas rápidas e intensas debidas a Júpiter, y eso sería imposible sin que mantuviese esa órbita cerrada y “estirada” debido a la resonancia del buen Laplace. "

Toda la energía de las mareas, se traduce en variaciones de las orbitas.... Pero por lo que cuentas la orbita de Io se mantiene estable.
¿De donde sale la energía para calentar Io?


De: J
2010-04-29 10:48:30

Alb: si no lo he entendido mal, la órbita es estable, pero es elíptica. En el periapsis está más cerca y la atracción gravitatoria es mayor. En el apoapsis está más lejos y la atracción es mayor. Exactamente igual que en cualquier órbita elíptica (como por ejemplo la de la Tierra). Esa mayor-menor-mayor-menor-... gravedad mueve el interior y lo calienta.

Entonces, ¿por qué IO se calienta a consecuencia de eso y la Tierra no? Porque la tierra sufre ese efecto una vez al año e IO una vez cada 42 horas.


De: chamaeleo
2010-04-29 11:01:34

Tengo la misma duda que Alb, y la respuesta de J me aclara un poco, pero hay algo que me sigue picando en la cabeza. Porque, en lo que a balance energético se refiere, ¿de dónde sale la energía? Es decir, si se gana por un lado energía en forma de calor, ¿por qué otro lado se está perdiendo?

Porque si no se está perdiendo energía en ningún otro lado, habríamos conseguido una fábrica de energía que vulnera las leyes de la termodinámica.


De: J
2010-04-29 11:42:02

chamaleo: imagino que lo mismo que la Tierra-Luna, solo que allí el efecto sobre Ío es más acusado y sobre Júpiter menos por la enorme diferencia de tamaño. Relee http://eltamiz.com/2008/08/26/el-sistema-solar-la-luna-i/ .


De: Chapu
2010-04-29 12:24:09

Qué cuerpo el de Io!! Qué articulazo!! Qué serie más buenona!!

Sigue siendo de 10 profe. Y después del jarabe, un par de "coscorroncillos".

Hay un párrafo que dice: "Estas moléculas gaseosas permanecen en la nube durante unas 20 horas y moviéndose más o menos con Ío, pero su destino es otro: el toroide de plasma en forma de donut que rodea a la luna." Da lugar a malinterpretaciones. El toro de plasma rodea Júpiter y envuelve a Io, no rodea a Io.

Y otra cosilla sin importancia. El enlace que en teoría lleva a la versión de alta resolución de la proyección "piel de serpiente" de Io da error 404.

Por lo demás, sigue ilustrándonos así de bien y suministrándonos esas peazo de imágenes. Un saludo, profe.


De: chamaeleo
2010-04-29 13:17:58

J, gracias de nuevo, dudas resueltas: Io le roba la energía a la rotación de Júpiter. Por efectos de las mareas, Júpiter pierde energía cinética, rotando cada vez más despacio, y esa energía es la que calienta a Io.


De: Pedro
2010-04-29 13:43:01

@chapu, ambos corregidos, gracias :)

@Juan Carlos, la animación abarca unos 8 minutos de tiempo real.

@xx32, hasta unos 1500 ºC.

Respecto al origen de la energía, hay que leer, releer y recordar el artículo de la serie al que enlaza J, pero básicamente el origen es la energía mecánica del sistema joviano.


De: Alb
2010-04-29 14:47:11

J y Pedro

Entiendo que lo que explicais. En el sistema Tierra- Luna, la energía que se disipa en las mareas, conlleva un alejamiento de la luna.

Pero en el caso de IO, dices que la órbita es estable, no se aleja ni se acerca a Jupiter.
Si no hay una variación de las órbitas,¿De donde sale la energía?


De: Karlo
2010-04-29 15:50:52

Realmente Io es lo más parecido al Infierno que existe en la realidad.


De: Javier Aranda
2010-04-29 16:37:04

Plas plas plas! Un nuevo artículo para enmacar. Fantástica la serie, y fantástico el viaje por el sistema joviano. Desde que hace 20 años supe de la existencia de Ío siempre he sentido interés por esta luna tan volcánica. Y Europa y Ganímedes prometen y mucho.


De: Pedro
2010-04-29 17:13:03

Alb, dejando de lado detalles y mirando al sistema en su conjunto (Júpiter + todas sus lunas), pues todo interacciona con todo: Ío "roba" energía al sistema todo el tiempo y la convierte en calor. Es una cantidad muy pequeña comparada con la energía mecánica total del sistema, pero es algo continuo y evidente. Eso significa que el sistema joviano tiene menos energía mecánica que tendría si eso no sucediese: tal vez Ío se fuera alejando cada vez más de Júpiter y no lo hace, o el conjunto de lunas girase más rápido de lo que lo hace, que la velocidad de rotación de cada una sea menor de lo que sería entonces, etc. El hecho de que la órbita sea estable (y que Ío no caiga hacia Júpiter) no quiere decir ni que el resto de variables del sistema se mantengan constantes (rotación de Júpiter sobre sí mismo, rotación de cada Luna, etc.), ni que la energía mecánica del sistema en su conjunto sea constante.

Dicho más concisamente, la energía del sistema no es sólo la energía potencial gravitatoria de Júpiter+Ío, hay muchas otras (cinética de traslación, de rotación, potencial del resto de las otras lunas, etc.).


De: Javier
2010-04-29 21:48:16

Por favor no tardes mucho en sacar el post de Europa¡¡, junto con el de Encelado lo espero con mucha impaciencia, por algo son los dos cuerpos del sistema solar (aparte de la Tierra) con mas posibilidades de albergar vida.


De: zagduami
2010-04-30 01:20:50

Impresionante Pedro!!!
Excelente artículo


De: Yass Fuentes
2010-04-30 19:48:52

Sublime artículo. Me encantó la parte de:

"Y todo ello –en el lado correcto de Ío, claro– con la Gargantúa Júpiter al fondo. Qué lugar, ¡qué lugar!"


De: Khudsa
2010-05-01 11:11:58

Es que a mi esta serie me hace viajar. Felicidades por el gran artículo!


De: Agustin Bosso
2010-05-02 20:50:59

Este blog es nocivo y peligroso para cualquier persona que se precie asi misma. Entre por este articulo y me he leido desde el principio toda la guia del sistema solar, pero claro, que si leia sobre el sol, iba a querer saber la vida privada de las estrellas y ya que estamos para entender un poco mas y esta al alcance la relatividad sin formulas, pero si leo eso no puedo quedarme sin leer la parte de mecanica cuantica... me he leido todo en dia y medio y bien que avisas brevemente "si te cuesta entender lo que explico, alejate un rato y vuelve a leerlo luego de un tiempo" y respondo al monitor energicamente "Tu que sabes de eso y sigue explicandome como funciona el universo, a callar!". No puedo decir que es procastinacion por que aprender no es procastinar pero joder si que se me ha ido el tiempo sin darme cuenta.

Mas alla de las bromas, por lejos, el mejor no solo blog, publicacion de divulgacion sobre fisica que he visto. Tu deberias estar enseñando a enseñar en las universidades. No se si has leido a Piaget, pero es maravilloso como ayudas a construir los conceptos a partir de las experiencias previas de los lectores (lo que dice el constructivismo, es decir)
Nuevamente: Felicitaciones! Te has ganado un seguidor fiel (... otro mas , es decir)


De: Pedro
2010-05-02 21:11:56

Agustín,

Creo que debes regular esto, o tu cerebro va a derretirse en breve ;) Además, ten en cuenta que los artículos se publican a ritmo de uno por semana, y cuanto más los espacies, más te durarán sin que tengas que esperar al siguiente.

Tu deberias estar enseñando a enseñar en las universidades.

Ah, no, me temo que en vez de eso elegí una profesión despreciada, desprestigiada, atacada e ignorada de manera alternativa por la sociedad, profesor de colegio :)

¡Bienvenido, y que lo disfrutes!


De: Agustin Bosso
2010-05-03 02:40:21

Si es desprestigiada es por que esta en el caos del verdadero campo de batalla, done realmente se cocinan las promesas. Mas alla de eso solo estan los oficiales estirados la mayoria de las veces. Les vendria bien tu experiencia. Gracias por la bienvenida


De: Anónimo
2010-05-03 18:44:38

¡Qué artículo, qué artículo! Simplemente maravilloso (tanto el artículo como Ío). Es estremecedora la animación de la nieve volcánica.

Por cierto, no sé si será un error o el uso de una diferente nomenclatura para cambiar, pero hay un lugar (el segundo párrafo debajo de la animación) en el que escribes "óxido de azufre".


De: Niko54
2010-05-05 09:34:47

Menudo artículo! Por más que quites las ilusiones en un sólo párrafo sobre la posible colonización, el artículo no tiene desperdicio.. Es destacable como cada artículo de una forma que no parece posible termina siendo mejor que el anterior.. Si Pedro, puede ser que estés cansado que te lo digan, pero muy buen artículo, muy buena página y una calidad destacable.. Y respecto a Ío es interesante ver cómo al analizar un planeta tan pequeño sea necesario dominar casi todos los campos de la física: desde la mecánica clásica, electromagnetismo e incluso si se analiza rigurosamente la cuántica y relativista..


De: zaidanet
2010-05-25 19:52:06

Bueno, no tiene que ver con Io, pero si con Júpiter; y es que nuestro gran amigo ha perdido un cinturón (o mejor dicho, se ha desvanecido), concretamente el Cinturón Ecuatorial Sur (SEB) donde se encuentra la Gran Mancha Roja. En compensación, ahora se observa mejor la Gran Mancha con telescopios aficionados. Este fenómeno ocurre cada 3-15 años con lo que no hay que alarmarse, pero sin un cinturón Júpiter "se ve menos Júpiter".
http://www.astronomo.org/foro/index.php?topic=1440.0


De: daselo
2010-06-27 19:35:52

Buenas, en primer lugar no quiero dejar de felicitarte por este blog en general, y por esta serie en particular. Nunca había visto un esfuerzo semejante en un blog. Y el resultado es impresionante. Ya sé qe la mayoría de la gente que comentamos te decimos esto, pero no por ello pierde el sentido.

Quería comentar también una cosa que no sé si es correcta. Creo que la palabra pluma, no tiene la misma acepción en castellano que la palabra "plume" en inglés, en la que me imagino que estarías pensando. Creo que simplemente se debería decir columna de gases, o chorro. Pero no sé si en el ámbito de la geología se utiliza (los ámbitos técnicos y científicos siempre tienen su propio vocabulario).

Por último, he leído en otros artículos que es posible que saques un libro de esta serie. Espero que lo hagas, no dudaría en ir a comprarlo (aunque ya lo haya leído :) ), aunque soy consciente de que no podría ser barato. Y tampoco dudaría en aconsejárselo a cualquier conocido, como ya hago con el blog.
Un saludo, y gracias por el tiempo dedicado.


De: Pedro
2010-06-27 19:52:21

@daselo, por más que la gente me diga que disfruta, no me canso, así que muchas gracias :)

Respecto a la palabra pluma, efectivamente, es un término técnico y no existe en el DRAE, pero sí en geofísica (con el mismo significado que plume en inglés). Desconozco si originalmente vino de ese idioma, porque el origen último imagino que es latino.

Y del libro... "no ser barato" es como decir que yo "no soy guapo", cierto, pero se queda bastante corto... ;) No sé qué haremos, porque hay dos problemas. Uno es el color, que supone que el precio sea absolutamente prohibitivo, pero a diferencia de otras series, no tendría sentido publicar ésta sin fotos a todo color. Otro es el tamaño, porque cuando se acabe la serie el libro sería un monstruo que creo que ni imprimen en Lulu. Una posible solución es partirlo en dos, pero eso hace que el precio total sea aún más prohibitivo... así que no tengo ni idea. Creo que tendremos que esperar primero a terminar la serie, ver de qué tamaño se vuelve el monstruo, cuál sería el precio de un libro, dos o los que fueran, y después llorar juntos :)


De: Jesús V.
2011-05-22 20:20:15

Como para caer naúfrago en dicho satélite, en un supuesto viaje interplanetario del futuro.
Horrible y bello a la vez. Es inimaginable lo que se estará cociendo en su interior.
Saludos.


De: El Sistema Solar – Mimas | El Tamiz
2012-09-20 21:35:18

[...] el caso de Júpiter, como espero que recuerdes aún, había cuatro satélites de este tipo –Ío, Europa, Ganímedes y Calisto–. Por lo tanto, a pesar de que en muchos aspectos Saturno no es [...]


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