A missão Juno da NASA forneceu as primeiras medições da temperatura abaixo da superfície da lua de Júpiter, Io, revelando um aquecimento significativo na subsuperfície do mundo, do ponto de vista vulcânico, mais ativo do Sistema Solar. Recolhidos durante dois "flybys", os dados mostram também que a maior parte da superfície de Io é notavelmente lisa e composta por material de densidade muito baixa.

Publicadas esta passada quarta-feira na revista Journal of Geophysical Research: Planets, as descobertas abrem novos horizontes observacionais tanto para mundos tórridos como para mundos gelados para além do nosso planeta.

O vulcanismo extremo de Io é alimentado pelo aquecimento de maré. A lua é constantemente esticada e comprimida pela imensa gravidade de Júpiter à medida que se desloca na sua órbita ligeiramente elíptica, gerando calor interno muitas vezes superior ao da Terra. Até agora, praticamente tudo o que se sabia sobre esse calor provinha de observações no infravermelho, que detetam apenas a temperatura da superfície. Estas últimas descobertas derivam de dados recolhidos pelo instrumento MWR (Microwave Radiometer) da sonda espacial.

"O MRW da Juno observou diretamente a emissão de calor de Io, olhando abaixo da superfície", afirmou Scott Bolton, coautor do estudo e investigador principal da missão Juno no SwRI (Southwest Research Institute), em San Antonio, EUA. "A surpreendente descoberta de que conseguimos ver por baixo da superfície de uma lua rochosa tem implicações importantes para o estudo dos vulcões da Terra. A Juno ensinou-nos que, se observarmos com um instrumento do tipo MWR perto de um vulcão na Terra, poderemos ver uma assinatura semelhante no gradiente de temperatura subterrâneo, fornecendo novas informações sobre o funcionamento dos vulcões terrestres".

A região polar norte de Io, a lua vulcânica de Júpiter, foi captada pela sonda Juno da NASA durante a 57.ª passagem próxima da sonda pelo gigante gasoso, a 30 de dezembro de 2023. Os dados dessa passagem e de outra realizada a 3 de fevereiro de 2024 estão a ajudar os cientistas a compreender o interior de Io. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; processamento de imagem - Gerald Eichstädt

Fogo, gelo

O MRW da Juno foi concebido por Bolton para espreitar por baixo das camadas superiores das nuvens de Júpiter, a fim de investigar a dinâmica e a composição da atmosfera profunda do gigante gasoso. As seis antenas de micro-ondas do MWR funcionam como um único instrumento, detetando simultaneamente micro-ondas numa ampla gama de comprimentos de onda, desde cerca de 1,3 a 51 centímetros. Durante a fase prolongada da missão, o instrumento MWR proporcionou a oportunidade de observar três das luas galileanas do planeta: Ganimedes, Europa e Io.

"A técnica é inovadora na medida em que cada comprimento de onda explora profundidades diferentes, proporcionando uma nova forma de caracterizar a atmosfera profunda dos planetas gigantes e as crostas subterrâneas das luas geladas e rochosas", afirmou Bolton. "Em Ganimedes e Europa, explorámos dezenas de milhas abaixo da superfície, partindo do princípio de que as suas camadas de gelo eram, na sua maioria, água pura, mas a capacidade de sondar a rocha vulcânica em Io foi uma descoberta inesperada".

Durante as aproximações realizadas a 30 de dezembro de 2023 e a 3 de fevereiro de 2024, a sonda espacial Juno, alimentada a energia solar, aproximou-se a cerca de 1500 quilómetros da superfície da lua.

"O instrumento mediu a emissão térmica de Io a profundidades que variavam entre algumas polegadas e dezenas de pés. Em todos os locais que analisámos, constatámos que a temperatura aumentava mais de 40 graus Fahrenheit a cada vários pés de profundidade - um gradiente muito mais acentuado do que o aquecimento solar por si só consegue explicar", afirmou Shannon Brown, autor principal do artigo científico no JPL da NASA, no sul do estado norte-americano da Califórnia.

Os dados sugerem duas explicações possíveis. Em primeiro lugar, o calor poderá estar a subir de forma constante através de uma crosta condutora. Embora este fluxo de calor de fundo - medido entre 1 e 3 watts por metro quadrado - seja relativamente moderado à escala local (equivalente, aproximadamente, a uma pequena luz noturna a brilhar sob cada quase metro quadrado), em toda a lua representa uma libertação de energia até 30 vezes superior à média da Terra. Em alternativa, o sinal poderá provir de fluxos de lava em arrefecimento, escondidos por cerca de 9 a 11 metros de crosta solidificada, que cobrem cerca de 10% da superfície da lua em qualquer momento.

"Io oferece uma perspetiva única para compreender como o aquecimento de maré funciona em todo o cosmos, um processo fundamental que fornece energia e calor a mundos distantes da sua estrela-mãe", afirmou Bolton. "Este processo pode não só criar o corpo mais vulcânico do Sistema Solar, no caso de Io, como também alimentar os oceanos subsuperficiais nas luas dos planetas gigantes, tais como Europa e Ganimedes. Até agora, só podíamos observar o calor a escapar à superfície ou através de erupções. Agora podemos caracterizar a forma como o calor se desloca do interior para a superfície".

Este gráfico ilustra as áreas de Io analisadas pelo MRW a bordo da sonda espacial Juno da NASA durante duas passagens próximas pela lua de Júpiter. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI/USGS

As grandes planícies de Io

Outra importante descoberta resultante das duas aproximações é o quão lisa é a lua Io. Antes das recentes descobertas, era conhecida pelas suas montanhas altas, mas o MWR indica que, para além desta topografia visível, a superfície apresenta extensas áreas planas que se estendem por 100 quilómetros ou mais. Como a sonda Juno sobrevoou regiões sobrepostas de Io a diferentes ângulos, a equipa conseguiu mapear a forma como a superfície reflete as micro-ondas, tal como um passageiro de avião pode ver o oceano a brilhar com a luz do Sol apenas sob ângulos específicos.

"Longe das suas montanhas, a superfície assemelha-se mais às Grandes Planícies da América do Norte e, apesar de Io ser um corpo rochoso, o material da superfície tem uma densidade muito baixa - mais semelhante à pedra-pomes ou a cinzas vulcânicas fofas do que à rocha sólida", afirmou Brown.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Journal of Geophysical Research: Planets)

Quer saber mais?

Io:
NASA
Nine Planets
Wikipedia

Júpiter:
NASA
Nine Planets
Wikipedia

Missão Juno:
NASA
SwRI
Wikipedia