Io, uno de los cuatro satélites galileanos de Júpiter –descubiertos por Galileo Galilei–, es el mundo con mayor actividad volcánica de todo el sistema solar. Presenta cientos de volcanes, algunos con fuentes de lava de decenas de kilómetros de altura.

Este nivel extremo de vulcanismo es el resultado del calentamiento por marea debido a la fricción generada en su interior por el tira y afloja entre la enorme gravedad de Júpiter y las fuerzas de atracción, más pequeñas pero sincronizadas con precisión, de dos lunas vecinas: Europa y Ganímedes.

¿Pero desde cuándo tiene Io esta actividad volcánica tan intensa? Debido precisamente a ella, su superficie se está remodelando constantemente y no perduran mucho las huellas. El registro geológico solo guarda los últimos millones de años de la historia de esta luna.

Ante este problema, científicos de varios centros de investigación de EE UU, incluida la NASA, se han fijado en los gases de la tenue atmósfera de este mundo volcánico. En concreto, han analizado las concentraciones de los isótopos de azufre y cloro con el Atacama Large Millimeter – submillimeter Array (ALMA), una gran instalación astronómica situada en Chile.

Los resultados, publicados en la revista Science, indican que Io ha estado volcánicamente activa durante los 4.570 millones de años de historia del sistema solar.

Proceso de desgasificación y reciclaje

La autora principal, Katherine de Kleer, astrofísica del Instituto Tecnológico de California (Caltech), explica a SINC los detalles: “El sistema solar comenzó con un cierto ratio o proporción entre los isótopos de azufre S-34 (más pesado) y S-32 (más ligero) y en Io era similar, pero luego cambió con el tiempo. Esto se debe a que sus volcanes expulsan gas de dióxido de azufre a la atmósfera, de la que constituye el 90% y donde puede ser despojado a una velocidad de 1 tonelada/segundo por partículas cargadas en la magnetosfera de Júpiter”.

“El gas que no se desprende puede volver a la superficie y reciclarse en el manto para entrar de nuevo en erupción –continúa–. Pero la parte clave de este proceso es que la atmósfera superior contiene ligeramente más S-32 que la atmósfera en promedio, por lo que a medida que este material va siendo despojado, lentamente aumenta la relación S-34/S-32. Si se lleva a cabo este proceso durante un tiempo lo suficientemente largo, el conjunto de azufre en Io queda muy agotado en S-32”.

Esquema de una posible estructura interior de la luna Io, con una litosfera rocosa exterior, un océano de magma fluido, manto rocoso y núcleo metálico (otra opción es que este ocupe el espacio del manto también). Imagen: Chuck Carter and James Tuttle Keane / Keck Institute for Space Studies.

Los investigadores midieron así la cantidad de S-32 que falta, es decir, lo que ha dejado de tener esta la luna a lo largo de su historia.

De esta forma, dedujeron que ha perdido entre el 94 y el 99% del azufre que está disponible para participar en este proceso de desgasificación y reciclaje (hay otra parte del azufre bloqueado en el núcleo que no participa). Según los autores, esto requeriría que Io hubiera tenido su nivel de vulcanismo actual durante toda su vida.

Respecto a dos isótopos del cloro ocurre algo parecido: “Nuestra medición de la relación Cl-37/Cl-35 muestra que el cloro está igualmente enriquecido”, señalan los autores, quienes agregan que “los resultados indican que Io ha estado volcánicamente activa durante la mayor parte o toda su historia, con tasas de desgasificación y pérdida de masa potencialmente mayores en épocas anteriores”.

Incluso “si asumimos que Io ha perdido masa a un ritmo que esté dentro de un factor de unos pocos valores respecto al actual, esto significa que tiene que haber perdido azufre (y por lo tanto haber estado volcánicamente activa) durante miles de millones de años”, reitera De Kleer.

La astrofísica comenta que ese proceso continúa hoy en día y subraya que “teniendo en cuenta la velocidad a la que Io expulsa gases y magma, la única forma de que pueda seguir produciendo erupciones volcánicas en la actualidad es que el material expulsado (tanto gas como lava) se recicle de nuevo en el interior para someterse a este proceso repetidamente”.

Otros mundos más volcánicos en el pasado

Respecto a si Io siempre ha sido el mundo más volcánico del sistema solar, lo descarta: “Los primeros planetas terrestres, incluidos Mercurio, Venus, la Tierra, Marte e incluso la Luna, tuvieron superficies fundidas muy al principio de sus historias, y posteriormente atravesaron importantes episodios volcánicos en los que produjeron enormes cantidades de magma. Por ejemplo, el material oscuro que se ve al mirar la Luna son antiguas coladas de lava gigantescas”.

“Durante aquellas etapas tempranas, en los que los planetas terrestres eran más calientes y por tanto sufrían este tipo de vulcanismo, fueron mucho más volcánicos que Io en la actualidad”, concluye.