A existência de um oceano subterrâneo de magma poderia explicar os vulcões "mal localizados" de Io

A lua de Júpiter, Io, é o corpo mais vulcanicamente ativo de nosso sistema solar, com centenas de vulcões, algumas erupções de lava alcançam 400 quilômetros de altura. No entanto, as concentrações de atividade vulcânica de Io estão significativamente fora das regiões de onde se espera que aconteçam, baseado em modelos que preveem como o interior de Io é aquecido, de acordo com a NASA e pesquisadores da ESA.

Fluxo de marés dentro de um oceano subterrâneo de magma poderia explicar o porquê de uma das luas de Júpiter, Io, ter um de seus vulcões no lugar “errado”. Uma nova pesquisa da NASA implica que oceanos abaixo da crosta de Io, que sofrem estresses de maré, podem ser mais comuns e duráveis do que o esperado. O fenômeno se aplica para oceanos feitos de magna ou água, aumentando potencialmente a probabilidade de vida exótica em outras partes do universo.

Sequência de cinco fotos tiradas pela sonda New Horizons da pluma gigante do vulcão Tvashtar de Io.

"Esta é a primeira vez que a quantidade e a distribuição, do calor produzido pelas marés fluidas em um oceano de magma subterrâneo em Io, foi estudada em detalhes", disse Robert Tyler da Universidade de Maryland, Faculdade Park e do Centro de Voo Espacial de Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. "Descobrimos que o padrão de aquecimento de maré previsto pelo nosso modelo de computador de fluido de maré é capaz de produzir os padrões de aquecimento de superfície que são realmente observados em Io.". Robert Tyler é o autor principal de um paper sobre esta pesquisa publicada em Junho de 2015 no Astrophysical Journal Supplement Series.

A intensa atividade geológica dessa lua é o resultado do calor produzido por um cabo de força entre a gravidade de Júpiter e Io. Io orbita mais rápido, completando duas órbitas toda vez que Europa termina uma. Este sincronismo periódico significa que Io sente a atração gravitacional mais forte de seu vizinho na mesma posição orbital, que por sua vez altera a órbita de Io para uma forma elíptica. Esta órbita modificada faz com que Io flexione enquanto se move ao redor de Júpiter, fazendo com que o material dentro de Io mude de posição e gere calor por fricção, assim como esfregar as mãos juntas rapidamente as torna mais quentes.

Imagem de Io e Europa tirada em 2 de Março de 2007 com a sonda New Horizons. Aqui Io está no topo da imagem com três plumas vulcânicas visíveis. Nele você vê uma pluma de 300 quilômetros do vulcão Tvashtar com uma pluma menor do vulcão Prometheus e do vulcão Amirani.

As teorias anteriores, de como este calor é gerado dentro de Io, trataram a lua como um objeto contínuo, mas deformável, assim como argila. No entanto, quando os cientistas compararam modelos de computador dessa hipótese com o mapa vulcânico de Io, eles descobriram que a maioria dos vulcões está de 30 a 60 graus para o leste de onde os modelos de computador previam.

O padrão observado em Io era consistente demais para apenas anotá-lo como uma simples anomalia, como o magma que flui diagonalmente através de rachaduras e erupções nas proximidades. "É difícil explicar o padrão que vemos em tantos vulcões apenas usando os nossos clássicos modelos de computador de aquecimento de maré", disse Wade Henning da Universidade de Maryland e do Centro de Voo Espacial de Goddard da NASA, coautor do paper.

O mistério dos vulcões mal localizados de Io exigiu uma explicação diferente - uma que tinha a ver com a interação entre o calor produzido pelo fluxo de fluidos e o calor de maré de corpo sólido – a deformação de um corpo sólido pela força de maré.

"Fluidos – particularmente os viscosos e grudentos – podem gerar calor através da dissipação friccional de energia à medida que se movem", disse o coautor Christopher Hamilton, da Universidade do Arizona, em Tucson. A equipe pensa que muito da camada do oceano de magma deve ser uma pasta ou uma matriz com uma mistura de rocha sólida e fundida. À medida que a rocha fundida flui sob a influência da gravidade, ela pode girar e friccionar contra a rocha sólida circundante dentro de Io, gerando calor. "Este processo pode ser extremamente eficaz para certas combinações de espessura e viscosidade de camada que pode gerar ressonâncias que aumentam a produção de calor", disse Christopher Hamilton.

A equipe pensa que uma combinação de efeitos, de aquecimento de fluidos e sólidos sob as forças de maré, pode explicar melhor toda a atividade vulcânica observada em Io. "O componente de aquecimento de fluidos pela força de maré de um modelo híbrido explica melhor a preferência equatorial da atividade vulcânica e o deslocamento para o leste das concentrações vulcânicas, enquanto o aquecimento simultâneo de sólidos pela força de maré no manto profundo pode explicar a existência de vulcões em latitudes altas", disse Wade Henning. "Tanto a atividade de maré sobre sólidos quanto sobre fluidos geram condições favoráveis para a existência uma da outra, de uma maneira que estudos prévios podem ter sido apenas a metade da história de Io.”

O novo trabalho também tem implicações para a busca pela vida extraterrestre. Certas luas que sofrem estresses de marés no sistema solar exterior, como Europa de Júpiter e Enceladus de Saturno, abrigam oceanos da água líquida abaixo de suas crostas congelada. Os cientistas pensam que a vida pode se originar em tais oceanos caso possuam outros ingredientes-chaves considerados necessários, como fontes de energia quimicamente disponíveis e matérias-primas, e que possuam tempo de existência suficiente para a vida se formar. O novo trabalho sugere que tais oceanos subterrâneos, sejam eles compostos de água ou de qualquer outro líquido, serão mais comuns e durarão mais tempo do que o esperado, tanto dentro do nosso sistema solar como além.

Assim como um impulso precisamente cronometrado em um balanço vai fazê-lo ir mais alto e mais rápido, oceanos podem cair em um estado de ressonância e, por vezes, produzir calor significativo através do fluxo de maré. "Mudanças de longo prazo nas taxas de aquecimento ou resfriamento dentro de um oceano subterrâneo são prováveis de produzir uma combinação de espessura e viscosidade de camada que gera uma ressonância e produz um calor considerável", disse Christopher Hamilton. "Portanto, o mistério pode não ser como tais oceanos subterrâneos poderiam sobreviver, mas como eles poderiam perecer. Consequentemente, os oceanos subterrâneos dentro de Io e de outros satélites naturais poderiam ser ainda mais comuns do que o que pudemos observar até agora."

A pesquisa foi financiada por um subsídio do Programa de Pesquisa de Planetas Externos da NASA.

Fonte: NASA

[Traduzido e adaptado por: @jonathantorres19]