Isótopos de enxofre e cloro na atmosfera de Io indicam que ela esteve vulcanicamente ativa durante toda a história de 4,57 bilhões de anos do Sistema Solar.
Esta visão global de Io foi obtida em Janeiro de 1999 pela sonda Galileo da NASA. Crédito da imagem: NASA/JPL/Universidade do Arizona.
A lua de Júpiter, Io, é o corpo mais vulcanicamente ativo do Sistema Solar.
A atividade vulcânica de Io é o resultado do aquecimento das marés devido à fricção gerada no interior da lua à medida que ela é puxada entre Júpiter e as luas vizinhas de Europa e Ganimedes.
No entanto, há quanto tempo esta lua hospedou um vulcanismo tão extenso não é totalmente compreendido.
Devido ao atual nível de atividade vulcânica da Lua, a superfície de Io está constantemente sendo retrabalhada, deixando um registro geológico apenas dos milhões de anos mais recentes de sua história.
Medições isotópicas estáveis de elementos voláteis na atmosfera de Io poderiam fornecer informações sobre a história do vulcanismo em Io.
“Io é uma lua de Júpiter e é o corpo vulcanicamente mais ativo do nosso Sistema Solar”, disse o Dr. Ery Hughes, geoquímico de fluidos vulcânicos da GNS Science.
“Io está em ressonância orbital com duas outras grandes luas de Júpiter, Europa e Ganimedes.”
“Cada vez que Ganimedes orbita Júpiter uma vez, Europa orbita duas vezes e Io orbita quatro vezes.”
“Esta configuração faz com que a órbita de Io em torno de Júpiter seja elíptica em vez de circular, alterando ciclicamente a atração gravitacional de Júpiter sobre Io.”
“Essa mudança na atração gravitacional causa o que chamamos de aquecimento das marés em Io, assim como a Lua causa as marés oceânicas na Terra, o que causa o vulcanismo.”
“No entanto, não está claro há muito tempo que o vulcanismo ocorre em Io e como este comportamento pode ter variado ao longo dos 4,57 mil milhões de anos de história de Io.”
“Io tem vulcanismo em uma escala tão extrema que a superfície de Io se renova o tempo todo, deixando poucos vestígios do passado.”
“Felizmente, investigar o enxofre e os seus isótopos permite-nos voltar no tempo em Io.”
Katherine de Kleer e seus colegas usaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar os gases na tênue atmosfera de Io e determinar os rádios isotópicos estáveis de enxofre e cloro. portando moléculas.
Os cientistas descobriram que ambos os elementos são altamente enriquecidos em isótopos pesados em comparação com os valores médios do sistema solar, devido à perda de isótopos mais leves da atmosfera superior, à medida que o material é continuamente reciclado entre o interior e a atmosfera de Io.
As descobertas indicam que Io perdeu 94% a 99% do enxofre que passa por esse processo de liberação de gases e reciclagem.
Isso exigiria que Io tivesse o nível atual de atividade vulcânica durante toda a sua vida.
“O enxofre é liberado do interior de Io para a atmosfera pelo aquecimento das marés através do vulcanismo”, disse o Dr. Hughes.
“Parte do enxofre é perdido para o espaço devido à magnetosfera de Júpiter, um monte de partículas carregadas girando em torno de Júpiter que atingem continuamente a atmosfera de Io.”
“O enxofre que fica para trás acaba sendo enterrado de volta no interior de Io, pronto para reiniciar o ciclo.”
“Isótopos do mesmo elemento têm pesos diferentes entre si e, portanto, podem se comportar de forma ligeiramente diferente durante este ciclo.”
“Acontece que o enxofre que é perdido para o espaço em Io é um pouco isotopicamente mais leve do que o enxofre que é reciclado de volta para o interior de Io.”
“Por causa disso, com o tempo, o enxofre deixado em Io fica isotopicamente cada vez mais pesado. O quanto mais pesado depende de há quanto tempo o vulcanismo ocorre.”
“Encontramos muito mais enxofre isotopicamente pesado na atmosfera de Io do que a média do sistema solar. Isto exige que Io tenha perdido quase todo o seu enxofre original.”
“Com base na modelagem numérica, isso significa que Io tem estado vulcanicamente ativo há bilhões de anos, o que significa que o aquecimento das marés e a ressonância orbital também têm ocorrido durante a maior parte da história de Io.”
“No futuro, a variabilidade da composição isotópica de enxofre da atmosfera pode ajudar-nos a quantificar a taxa média de aquecimento das marés em Io.”
O estudar aparece no diário Ciência.
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Catarina de Kleer e outros. Evidência isotópica de vulcanismo de longa duração em Io. Ciência, publicado on-line em 18 de abril de 2024; doi: 10.1126/science.adj0625
