El vulcanismo de Io en el sistema de Júpiter.

Cada dos segundos, los esfuerzos de marea gravitacional ejercidos por Júpiter sobre su luna Io, inyectan en esta luna joviana más de 30 billones de watios de energía en forma de calor, el equivalente a la energía de una bomba atómica de Hiroshima (30 bombas atómicas por minuto).
El resultado es el intenso vulcanismo de Io en su superficie, sin parangón en el resto del Sistema Solar. 

A finales de los años setenta del siglo XX, los científicos pensaban que en regiones tan alejadas como la de Júpiter en el Sistema Solar exterior, a más de 800 millones de kilómetros del Sol, habría poco calor.

Las  imágenes que la misión Voyager II envió a la Tierra en 1979 al acercarse a Io, representaron una gran sorpresa. No había ni rastro de cráteres de impacto en Io, solo una superficie joven en proceso de continua renovación. En las imágenes aparecían cientos de calderas volcánicas, algunas de ellas en plena y furiosa actividad, penachos de emisiones volcánicas que se elevaban varios centenares de Kilómetros sobre el cielo de Io, enormes campos de lavas...  

Por primera vez se observaban volcanes activos fuera de la Tierra, en un mundo extraterrestre.

La fricción generada en el manto de silicatos y azufre de Io, por influjos de marea gravitacional, inyecta más de 30 billones de watios en forma de calor en el interior de esta luna.

Las diversas coloraciones de la superficie de Io se deben a las distintas variedades cristalográficas que adopta el azufre, que junto con los silicatos son el material principal en Io. El continuo flujo de lavas renueva la superficie de Io haciendo de ésta una de las superficies más jóvenes del sistema solar.

Ese mismo año, previamente a la llegada de la misión Voyager a Júpiter, apareció en la revista Science un artículo decisivo en la historia de las Ciencias Planetarias. Bajo el conciso título de "Melting of Io by Tidal  Dissipation" (Fusión de Io por Disipación Mareal), los investigadores Stanton J. Peale, Ray T. Reynolds y Patrick M. Cassen proponían en él una idea completamente revolucionaria: las fuerzas de marea pueden ser una importante fuente de calor, capaces incluso de mantener en funcionamiento la maquinaría geológica de un cuerpo planetario.    
  

Los periodos orbitales de las lunas más próximas a Júpiter, Io y sus vecinas Europa y Ganímedes, están atrapados por una de las resonancias orbitales estudiadas en el siglo XIX por el astrónomo francés Pierre Simón de Laplace.
Con la precisión de un reloj suizo, cada vez que Ganímedes completa una vuelta alrededor de Júpiter (lo que sucede cada 7,2 días), Europa completa dos e Io exactamente cuatro. De esta resonancia se deduce que los satélites están imponiendo, por atracción gravitatoria, cierta excentricidad a la circularidad de sus órbitas. De esta forma las trayectorias oscilan, se alejan y se acercan a Júpiter periódicamente, produciendo así una marea o abultamiento más intenso que va calentando el cuerpo por rozamiento interno, una fricción periódica que mantiene permanentemente fundido el interior de Io desde hace cientos, quizá miles de millones de años.

La manifestación externa de esta inmensa energía calorífica es el vulcanismo extremo existente en superficie. Abundan edificios de origen volcánico: volcanes escudo, erupciones fisurales, calderas volcánicas gigantes, lagos de lava fundida. Un vulcanismo cien veces el terrestre en un cuerpo del tamaño de la Luna de la Tierra.

Imágenes de arriba: comparando estas dos instantáneas de las inmediaciones del volcán Pele (zona oscura del centro) se puede apreciar que Pillan Patera un volcán que permanecía inactivo, ha despertado súbitamente, cubriendo de materiales oscuros una amplia extensión (400 Km de diámetro) de terreno. Hacia el sur Babar Patera  se encuentra parcialmente cubierto por los depósitos del Pele.

Imágenes tomadas con una diferencia de tiempo de tres meses, muestran una cadena de calderas volcánicas en la superficie de Io conocidas con el nombre de Tvashtar Catena. En el extremo izquierdo superior de las imágenes se puede observar una erupción fisural que emite un importante flujo de lavas al estilo de las lavas emitidas en la Tierra por el volcán Kilauea (Hawai). En la imagen de abajo, el frente de lavas tiene ya una longitud de unos 60 Kilómetros.

Las emanaciones de gas de las erupciones volcánicas generan en Io una tenue atmósfera de vapores de azufre. Penachos térmicos arrojan azufre fundido y vapores sulfurosos a centenares de Kilómetros de altitud hacia el espacio. Las partículas arrojadas por los penachos interaccionan con la magnetosfera de Júpiter creando un campo magnético en Io de origen externo, cuya manifestación evidente son luces de neón y fluorescencias en su cielo.

Estos sistemas de partículas interactúan también con las líneas del campo magnético joviano, creando auroras en la atmósfera superior de Júpiter y relámpagos. Contribuyen también a crear una estructura toroidal en torno a Júpiter: el “ toro“ de Io.

En el modelo que sigue a continuación demuestro cómo la extraordinaria actividad endógena de la luna Io, manifestada a través de procesos de vulcanismo extremo, tienen su origen en la enorme cantidad de energía disipada en su interior por los “tira y afloja” gravitatorios de Júpiter y otras lunas del sistema joviano; esto es: por efectos de marea gravitacional.

En última instancia, esta energía procede de la energía orbital de Io en torno a Júpiter que hace que los materiales de su interior se deformen elásticamente con una enorme generación interna de calor. Este calor funde las rocas y materiales del manto de Io, y estos magmas mediante corrientes convectivas en forma de plumas ascienden hacia la superficie del satélite abriéndose camino a través de su corteza. Al brotar originan diversos edificios volcánicos como calderas, erupciones fisurales, emisiones de gases a la atmósfera…

CÁLCULO DE LA GENERACIÓN DE CALOR EN EL INTERIOR DE LA LUNA IO (SISTEMA DE JÚPITER) POR ESFUERZOS DE MAREA GRAVITACIONAL.