Ao observar a paisagem infernal da lua Io de Júpiter — o local com maior atividade vulcânica no sistema solar — os astrônomos de Cornell conseguiram estudar um processo fundamental na formação e evolução planetária: o aquecimento das marés.

"O aquecimento das marés desempenha um papel importante no aquecimento e na evolução orbital dos corpos celestes", disse Alex Hayes '03, M.Eng. '04, o Professor de Astronomia Jennifer e Albert Sohn na Faculdade de Artes e Ciências. "Ele fornece o calor necessário para formar e sustentar oceanos subterrâneos nas luas ao redor de planetas gigantes como Júpiter e Saturno."

"Estudar a paisagem inóspita dos vulcões de Io na verdade inspira a ciência a procurar vida", disse a autora principal Madeline Pettine, doutoranda em astronomia (Escola de Pós-Graduação).

Ao examinar dados de sobrevoo da sonda espacial Juno da NASA, os astrônomos descobriram que Io tem vulcões ativos em seus polos que podem ajudar a regular o aquecimento das marés — que causa atrito — em seu interior de magma.

"Estou tentando comparar o padrão dos vulcões em Io e o fluxo de calor que eles estão produzindo com o fluxo de calor que esperávamos dos modelos teóricos ", disse Pettine, sobre a nova pesquisa, "Observações do fluxo vulcânico do JIRAM em Io: distribuição e comparação com modelos de fluxo de calor de maré", publicada em 7 de setembro na Geophysical Research Letters .

Pettine é orientado pela coautora Julie Rathbun '99, pesquisadora sênior associada do Departamento de Astronomia (A&S) e Hayes.

Júpiter tem 95 luas e Io, que Galileu descobriu através de um telescópio em 1610 — aproximadamente do mesmo tamanho da lua da Terra — é um lugar selvagem e ardente. Ele orbita perto de Júpiter e apresenta cerca de 400 vulcões ativos.

Usando uma equação matemática chamada decomposição harmônica esférica, uma maneira de entender objetos redondos, Pettine quebrou os mapas de sobrevoo de Juno para estabelecer padrões complexos de superfície vulcânica. Comparando seu trabalho com a teoria, ela encontrou um número surpreendente de vulcões ativos nos polos de Io, em oposição às regiões equatoriais mais comuns.

"Não estou resolvendo o aquecimento de maré com este artigo", disse Pettine. "No entanto, se você pensar em luas geladas no sistema solar externo, outras luas como Europa de Júpiter, ou Titã e Encélado de Saturno, elas são os lugares onde, se formos encontrar vida no sistema solar, será um desses lugares."

Os oceanos de água líquida no interior das luas geladas podem ser mantidos liquefeitos pelo aquecimento das marés, disse Pettine.

"Precisamos saber como o calor está sendo gerado", ela disse. "É mais fácil estudar o aquecimento das marés em um mundo vulcânico do que espiar através de uma camada de gelo de quilômetros de espessura que mantém o calor encoberto."

Pettine usou o imageador Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) de 11 sobrevoos para avaliar os vulcões de Io. Os cientistas descobriram que ambas as regiões polares tinham vulcões ativos. No norte, um aglomerado de quatro vulcões — Asis, Zal, Tonatiuh, um sem nome e um independente chamado Loki — eram altamente ativos e persistentes com uma longa história de missões espaciais e observações terrestres. Um grupo ao sul, os vulcões Kanehekili, Uta e Laki-Oi demonstraram forte atividade.

O quarteto de vulcões do norte de longa vida simultaneamente se tornou brilhante e pareceu responder um ao outro. "Todos eles ficaram brilhantes e então escureceram em um ritmo comparável", disse Pettine. "É interessante ver vulcões e ver como eles respondem uns aos outros."

Além de Pettine, Rathbun e Hayes, os coautores deste artigo são Samara Imbeah '21; Rosaly MC Lopes, Laboratório de Propulsão a Jato e professora adjunta de astronomia em Cornell; Shannon Bertolino, pesquisadora de Cornell; e A. Mura, F. Tosi, F. Zambon, do INAF-IAPS, Roma.