A lua de Júpiter, Io, por meio de uma análise dos isótopos de enxofre e cloro presentes em sua atmosfera, oferece informações sobre sua atividade vulcânica contínua abrangendo toda a história de 4,57 bilhões de anos do Sistema Solar. Vale ressaltar que Io se destaca como o corpo celeste mais vulcanicamente ativo do Sistema Solar.
Os fenômenos vulcânicos observados em Io são atribuídos aos efeitos do aquecimento das marés resultantes do atrito gerado no interior da lua devido às forças gravitacionais exercidas por Júpiter e luas vizinhas, como Europa e Ganimedes. No entanto, ainda existe uma lacuna significativa em nossa compreensão sobre a duração pela qual esta lua sustentou atividades vulcânicas tão extensas. Os processos vulcânicos em andamento em Io contribuem para uma superfície dinâmica que sofre reformulações contínuas, apresentando assim uma crônica geológica que reflete principalmente os milhões de anos mais recentes de sua evolução. Investigar medições isotópicas estáveis de elementos voláteis na atmosfera de Io é promissor para desvendar a história vulcânica impressa nesta lua enigmática.
Um proeminente geoquímico de fluidos vulcânicos da GNS Science, Dr. Ery Hughes, afirma o status de Io como uma lua de Júpiter excepcionalmente ativa, caracterizada por intensas manifestações vulcânicas. Notavelmente, a ressonância orbital de Io com as luas maiores Europa e Ganimedes desempenha um papel fundamental na formação de sua paisagem vulcânica. Esse padrão de ressonância determina que para cada órbita concluída por Ganimedes em torno de Júpiter, Europa completa duas órbitas e Io realiza quatro órbitas.
Consequentemente, a órbita elíptica de Io em torno de Júpiter, influenciada pelas diferentes forças gravitacionais exercidas ciclicamente pelas luas vizinhas, aciona mecanismos de aquecimento das marés no interior de Io, semelhantes aos fenômenos das marés observados na Terra devido à atração gravitacional da Lua.
No entanto, a extensão temporal da atividade vulcânica de Io permanece um assunto de incerteza, juntamente com questões sobre possíveis variações desse comportamento vulcânico ao longo da extensa história de 4,57 bilhões de anos de Io. A grande magnitude do vulcanismo em Io resulta em uma renovação constante de sua superfície, apagando traços substanciais de seu passado geológico. Felizmente, investigações focadas no enxofre e suas composições isotópicas oferecem uma janela para o legado vulcânico de Io.
Em uma pesquisa recente, o Dr. Hughes, em colaboração com a pesquisadora do Caltech, Dra. Katherine de Kleer, e sua coorte científica, empregou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para examinar os gases presentes na atmosfera esparsa de Io. Por meio dessa campanha observacional, os pesquisadores tiveram como objetivo discernir as proporções isotópicas estáveis das moléculas contendo enxofre e cloro na composição atmosférica de Io.
Os pesquisadores determinaram que ambos os elementos exibem uma concentração significativamente alta de isótopos pesados em comparação com os valores típicos observados no sistema solar. Esse fenômeno surge do esgotamento de isótopos mais leves na alta atmosfera, à medida que os materiais passam por processos contínuos de reciclagem entre o interior de Io e suas camadas atmosféricas.
Os resultados do estudo sugerem que o Io eliminou aproximadamente 94% a 99% do enxofre envolvido nesse mecanismo contínuo de liberação de gases e reciclagem. Essa dedução implica que Io deve ter sustentado seu nível atual de atividade vulcânica ao longo de sua existência. De acordo com o Dr. Hughes, a liberação de enxofre do interior de Io para a atmosfera ocorre devido ao aquecimento das marés gerado por atividades vulcânicas.
Uma parte do enxofre escapa para o espaço devido à influência da magnetosfera de Júpiter, caracterizada por uma infinidade de partículas carregadas orbitando Júpiter e impactando a atmosfera de Io incessantemente. O enxofre restante eventualmente é reabsorvido no interior de Io, preparando o terreno para o reinício do processo cíclico. Durante este ciclo, isótopos do mesmo elemento exibem características de peso distintas, levando a variações sutis em seu comportamento.
Notavelmente, o enxofre perdido para o espaço por Io tende a ser um pouco mais leve isotopicamente do que o enxofre que é reciclado de volta ao interior de Io, fazendo com que o conteúdo de enxofre em Io se torne progressivamente mais pesado com o tempo. A presença elevada de enxofre isotopicamente pesado na atmosfera de Io, superando a média do sistema solar, sugere que Io provavelmente eliminou quase todo o seu enxofre original.
Por meio de simulações numéricas, infere-se que Io permaneceu vulcanicamente ativo por bilhões de anos, indicando que o aquecimento das marés e a ressonância orbital prevaleceram durante a maior parte da história de Io. No futuro, a flutuação na composição isotópica de enxofre da atmosfera de Io poderá servir como um indicador valioso para determinar a taxa média de aquecimento das marés experimentada por Io.
Fonte:
https://www.sci.news/astronomy/volcanically-active-io-12879.html
