Exploración de Io - Exploration of Io
La exploración de Ío , el galileo más interno de Júpiter y la tercera luna más grande, comenzó con su descubrimiento en 1610 y continúa hoy con observaciones desde la Tierra y visitas de naves espaciales al sistema de Júpiter. El astrónomo italiano Galileo Galilei fue el primero en registrar una observación de Io el 8 de enero de 1610, aunque Simon Marius también pudo haber observado Io aproximadamente al mismo tiempo. Durante el siglo XVII, las observaciones de Io y los otros satélites galileanos ayudaron con la medición de la longitud por parte de los cartógrafos y topógrafos, con la validación de la Tercera Ley de Kepler del movimiento planetario y con la medición de la velocidad de la luz . Basado en efemérides producidas por el astrónomo Giovanni Cassini y otros, Pierre-Simon Laplace creó una teoría matemática para explicar las órbitas resonantes de tres de las lunas de Júpiter, Io, Europa y Ganímedes . Más tarde se descubrió que esta resonancia tenía un efecto profundo en las geologías de estas lunas. La tecnología mejorada de los telescopios a finales del siglo XIX y XX permitió a los astrónomos resolver características de la superficie a gran escala en Io, así como estimar su diámetro y masa.
La llegada de los vuelos espaciales sin tripulación en las décadas de 1950 y 1960 brindó la oportunidad de observar a Io de cerca. En la década de 1960 se descubrió el efecto de la luna sobre el campo magnético de Júpiter . Los sobrevuelos de las dos sondas Pioneer , Pioneer 10 y 11 en 1973 y 1974, proporcionaron la primera medición precisa de la masa y el tamaño de Io. Los datos de los Pioneros también revelaron un intenso cinturón de radiación cerca de Io y sugirieron la presencia de una atmósfera . En 1979, las dos naves espaciales Voyager atravesaron el sistema de Júpiter. La Voyager 1 , durante su encuentro en marzo de 1979, observó vulcanismo activo en Io por primera vez y trazó un mapa de su superficie con gran detalle, particularmente el lado que mira a Júpiter. Los Voyager observaron el toro de plasma de Io y el dióxido de azufre de Io ( SO
2) ambiente por primera vez. La NASA lanzó la nave espacial Galileo en 1989, que entró en la órbita de Júpiter en diciembre de 1995. Galileo permitió un estudio detallado tanto del planeta como de sus satélites, incluidos seis sobrevuelos de Io entre finales de 1999 y principios de 2002 que proporcionaron imágenes de alta resolución y espectros de la superficie de Io , lo que confirma la presencia de vulcanismo de silicatos a alta temperatura en Io. Las observaciones a distancia de Galileo permitieron a los científicos planetarios estudiar los cambios en la superficie que resultaron del vulcanismo activo de la luna.
En 2016, Juno llegó a Júpiter y, si bien la misión fue diseñada para estudiar la atmósfera y el interior de Júpiter, ha realizado varias observaciones distantes de Io utilizando su telescopio de luz visible, JunoCAM, y su espectrómetro e generador de imágenes de infrarrojo cercano, JIRAM.
La NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) han hecho planes para regresar al sistema de Júpiter en la década de 2020. La ESA planea lanzar Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) para explorar Ganímedes , Europa y Calisto en 2022, mientras que la NASA lanzará Europa Clipper en 2025. Ambos llegarán al sistema Júpiter a fines de la década de 2020 y principios de la de 2030 y deberían poder para adquirir observaciones distantes de Io. La propuesta de la NASA Descubrimiento misión de Observadores Volcán Io , actualmente en un proceso competitivo para seleccionar, exploraría Io como su misión principal. Mientras tanto, Io continúa siendo observado por el Telescopio Espacial Hubble , así como por astrónomos terrestres que utilizan telescopios mejorados como Keck y el Observatorio Europeo Austral .
Descubrimiento: 1610
La primera observación registrada de Io fue realizada por el astrónomo toscano Galileo Galilei el 7 de enero de 1610 utilizando un telescopio refractor de 20 aumentos en la Universidad de Padua en la República de Venecia . El descubrimiento fue posible gracias a la invención del telescopio en los Países Bajos un poco más de un año antes y a las innovaciones de Galileo para mejorar la ampliación del nuevo instrumento. Durante su observación de Júpiter en la noche del 7 de enero, Galileo vio dos estrellas al este de Júpiter y otra al oeste. Júpiter y estas tres estrellas parecían estar en una línea paralela a la eclíptica . La estrella más al este de Júpiter resultó ser Calisto, mientras que la estrella al oeste de Júpiter fue Ganímedes . La tercera estrella, la más cercana al este de Júpiter, era una combinación de la luz de Ío y Europa, ya que el telescopio de Galileo, aunque tenía un gran aumento para un telescopio de su época, tenía una potencia demasiado baja para separar las dos lunas en distintos puntos de luz. Galileo observó a Júpiter la noche siguiente, el 8 de enero de 1610, esta vez viendo tres estrellas al oeste de Júpiter, lo que sugiere que Júpiter se había movido al oeste de las tres estrellas. Durante esta observación, las tres estrellas en una línea al oeste de Júpiter eran (de este a oeste): Io, Europa y Ganímedes. Esta fue la primera vez que Io y Europa se observaron y registraron como puntos de luz distintos, por lo que esta fecha, el 8 de enero de 1610, se utiliza como fecha de descubrimiento de las dos lunas por la Unión Astronómica Internacional . Galileo continuó observando el sistema de Júpiter durante el próximo mes y medio. El 13 de enero, Galileo observó las cuatro de lo que más tarde se conocería como las lunas galileanas de Júpiter por primera vez en una sola observación, aunque había observado las cuatro en varios momentos en los días anteriores. El 15 de enero, observó los movimientos de tres de estos satélites, incluido Io, y llegó a la conclusión de que estos objetos no eran estrellas de fondo, sino que de hecho eran "tres estrellas en el cielo moviéndose alrededor de Júpiter, como Venus y Mercurio alrededor. el sol." Estas fueron las primeras lunas de un planeta distinto a la Tierra en ser descubiertas.
Los descubrimientos de Ío y los otros satélites galileanos de Júpiter se publicaron en el Sidereus Nuncius de Galileo en marzo de 1610. Mientras que las lunas jovianas que descubrió se conocerían más tarde como los satélites galileanos, en honor a él mismo, propuso el nombre Medicea Sidera (estrellas mediceas) después de sus nuevos mecenas, la familia de'Medici de su Florencia natal . Inicialmente, propuso el nombre Cosmica Sidera (Estrellas cósmicas), en honor al jefe de la familia, Cosimo II de'Medici , sin embargo, tanto Cosimo como Galileo decidieron el cambio para honrar a la familia en su conjunto. Sin embargo, Galileo no nombró a cada una de las cuatro lunas individualmente más allá de un sistema numérico en el que se hacía referencia a Io como Júpiter I. En diciembre de 1610, gracias a la publicación de Sidereus Nuncius , la noticia del descubrimiento de Galileo se había extendido por toda Europa. Con telescopios de alta potencia como el de Galileo cada vez más disponibles, otros astrónomos, como Thomas Harriot en Inglaterra , Nicolas-Claude Fabri de Peiresc y Joseph Gaultier de la Vallette en Francia , Johannes Kepler en Baviera y Christopher Clavius en Roma, pudieron observe Io y las otras estrellas mediceas durante el otoño y el invierno de 1610-1611.
En su libro Mundus Iovialis ("El mundo de Júpiter"), publicado en 1614, Simon Marius , el astrónomo de la corte de los Margraves de Brandenburg-Ansbach , afirmó haber descubierto Io y las otras lunas de Júpiter en 1609, una semana antes de la de Galileo. descubrimiento. Según Marius, comenzó a observar el sistema de Júpiter a fines de noviembre de 1609. Continuó observando las lunas de Júpiter hasta diciembre de 1609, pero no registró sus observaciones hasta el 29 de diciembre de 1609 cuando llegó a la conclusión "de que estas estrellas se movían alrededor Júpiter, al igual que los cinco planetas solares , Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno giran alrededor del Sol ". Sin embargo, las observaciones de Marius fueron fechadas según el calendario juliano , que estaba 10 días por detrás del calendario gregoriano utilizado por Galileo. De modo que la primera observación registrada de Marius del 29 de diciembre de 1609 equivale a la segunda observación de Galileo del sistema de Júpiter el 8 de enero de 1610. Galileo dudó de esta afirmación y descartó el trabajo de Marius como plagio. Dado que Galileo publicó su trabajo antes que Marius y que su primera observación registrada se produjo un día antes que la de Marius, se le atribuye el descubrimiento a Galileo. A pesar de esto, es uno de los esquemas de nombres de Marius para las lunas de Júpiter que se usa regularmente en la actualidad. Basado en una sugerencia de Johannes Kepler en octubre de 1613, propuso que a cada luna se le diera su propio nombre basado en los amantes del Zeus mitológico griego o su equivalente romano , Júpiter . Llamó a la gran luna más interior de Júpiter en honor a la figura mitológica griega Io .
Io como herramienta: 1610–1809
Durante los siguientes dos siglos y medio, debido al pequeño tamaño y la distancia del satélite, Io siguió siendo un punto de luz de quinta magnitud sin rasgos distintivos en los telescopios de los astrónomos. Por lo tanto, la determinación de su período orbital , junto con los de los otros satélites galileanos, fue un enfoque temprano para los astrónomos. En junio de 1611, el propio Galileo había determinado que el período orbital de Io tenía una duración de 42,5 horas, solo 2,5 minutos más que la estimación moderna. La estimación de Simon Marius fue solo un minuto más larga en los datos publicados en Mundus Iovalis . Los períodos orbitales generados para Io y los otros satélites jovianos proporcionaron una validación adicional para la Tercera Ley del movimiento planetario de Kepler .
A partir de estas estimaciones de los períodos orbitales de Ío y las otras lunas galileanas, los astrónomos esperaban generar tablas de efemérides prediciendo las posiciones de cada luna con respecto a Júpiter, así como cuándo cada luna transitaría por la cara de Júpiter o sería eclipsada por ella. Un beneficio de tales predicciones, en particular las de los eclipses de satélites de Júpiter, ya que estaban sujetos a menos errores del observador, sería determinar la longitud de un observador en la Tierra con respecto al primer meridiano . Al observar un eclipse de un satélite joviano, un observador podría determinar la hora actual en el primer meridiano mirando el eclipse en una tabla de efemérides. Io fue particularmente útil para este propósito, ya que su período orbital más corto y su distancia más cercana a Júpiter hicieron que los eclipses fueran más frecuentes y menos afectados por la inclinación axial de Júpiter. Conociendo la hora en el primer meridiano y la hora local, se podría calcular la longitud del observador. Galileo intentó producir una tabla que predice las posiciones de los satélites jovianos y los tiempos de los eclipses después de que negoció primero con España y luego con los Países Bajos para crear un sistema para medir la longitud en el mar utilizando los tiempos de los eclipses. Sin embargo, nunca pudo generar predicciones precisas con suficiente anticipación en el tiempo para ser útil, por lo que nunca publicó sus tablas. Esto dejó las tablas publicadas por Simon Marius en Mundus Iovialis y Giovanni Battista Hodierna en 1654 como las tablas de efemérides más precisas disponibles, aunque tampoco pudieron predecir las posiciones de las lunas con suficiente precisión.
Giovanni Cassini publicó una tabla de efemérides mucho más precisa en 1668 utilizando sus observaciones de los 16 años anteriores. Usando esta tabla, Cassini generó un mapa más preciso de Francia al observar eclipses de los satélites jovianos en varios lugares del país. Esto mostró que los mapas anteriores habían representado algunas costas extendiéndose más de lo que realmente lo hacían, lo que provocó que el área aparente de Francia se encogiera, y llevó al rey Luis XIV a comentar que "estaba perdiendo más territorio para sus astrónomos que para sus enemigos". Los tiempos de los eclipses de las lunas jovianas seguirían utilizándose para determinar la longitud durante otros cien años para tareas como el levantamiento de la línea Mason-Dixon y las mediciones de geodesia . Se hicieron esfuerzos para utilizar este método para la navegación marítima, pero resultó imposible realizar las observaciones necesarias con suficiente precisión desde la cubierta móvil de un barco; No sería hasta la invención del cronómetro marino a mediados del siglo XVIII que la determinación de la longitud en el mar se volvió práctica.
Durante los siglos XVII y XVIII, los astrónomos utilizaron las tablas de efemérides generadas por Cassini para comprender mejor la naturaleza del sistema joviano y la luz. En 1675, el astrónomo danés Ole Rømer descubrió que los tiempos de eclipse observados para Io eran antes de lo previsto cuando Júpiter estaba más cerca de la Tierra en oposición y más tarde de lo previsto cuando Júpiter estaba más lejos de la Tierra en conjunción . Determinó que estas discrepancias se debían a que la luz tenía una velocidad finita. Ole Rømer nunca publicó sus hallazgos, pero envió sus mediciones al matemático holandés Christiaan Huygens . Huygens usó la estimación de Rømer de 22 minutos para que la luz atraviese el diámetro de la órbita de la Tierra para calcular que la luz viajó 220.000 km / s, un 26% menos que el valor moderno. Utilizando los datos de Ole Rømer y un valor moderno para la unidad astronómica , su medida de que la luz tarda 16,44 minutos en recorrer la distancia del diámetro de la órbita de la Tierra fue solo un 2% mayor que el valor actual, aunque esto no se calculó en ese momento. . En 1809, nuevamente haciendo uso de las observaciones de Io, pero esta vez con el beneficio de más de un siglo de observaciones cada vez más precisas, el astrónomo francés Jean Baptiste Joseph Delambre informó que el tiempo que tarda la luz en viajar del Sol a la Tierra es de 8 minutos. y 12 segundos. Dependiendo del valor asumido para la unidad astronómica, esto arroja la velocidad de la luz como un poco más de 300.000 kilómetros (186.000 millas ) por segundo.
En 1788, Pierre-Simon Laplace utilizó las efemérides de Cassini y las producidas por otros astrónomos en el siglo anterior para crear una teoría matemática que explicara las órbitas resonantes de Io, Europa y Ganímedes. Las proporciones de los períodos orbitales de las tres lunas galileanas interiores son números enteros simples: Io orbita a Júpiter dos veces cada vez que Europa orbita una vez, y cuatro veces por cada revolución de Ganímedes; esto a veces se denomina resonancia de Laplace. Laplace también descubrió que la ligera diferencia entre estas proporciones exactas y la realidad se debía a que sus movimientos medios explicaban la precesión del periapso de Io y Europa. Más tarde se descubrió que esta resonancia tenía un efecto profundo en las geologías de las tres lunas.
Io como mundo: 1805-1973
Los telescopios mejorados y las técnicas matemáticas permitieron a los astrónomos de los siglos XIX y XX estimar muchas de las propiedades físicas de Io, como su masa, diámetro y albedo, así como resolver características superficiales a gran escala en él. En su libro de 1805 Celestial Mechanics , además de presentar su argumento matemático para las órbitas resonantes de Io, Europa y Ganímedes, Laplace pudo utilizar perturbaciones en la órbita de Io por Europa y Ganímedes para proporcionar la primera estimación de la masa de Io. , 1,73 × 10 −5 de la masa de Júpiter, que era una cuarta parte del valor moderno. A mediados del siglo XX, Marie-Charles Damoiseau , John Couch Adams , Ralph Allen Sampson y Willem de Sitter realizarían estimaciones de masa adicionales utilizando esta técnica , todas las cuales eran inferiores al valor moderno, siendo la más cercana la de Sampson en 1921. estimación de 4.5 × 10 −5 de la masa de Júpiter, que era 4% menos que la masa actualmente aceptada. El diámetro de Io se estimó utilizando mediciones micrométricas y ocultaciones de estrellas de fondo por Io. Edward E. Barnard usó un micrómetro en el Observatorio Lick en 1897 para estimar un diámetro de 3.950 km (2.450 millas), 8.5% más grande que el valor moderno aceptado, mientras que Albert A. Michelson , también usando el telescopio Lick, ideó un mejor estimación de 3.844 km (2.389 millas). La mejor estimación previa a la nave espacial del diámetro y la forma de Io provino de las observaciones de una ocultación de la estrella Beta Scorpii C el 14 de mayo de 1971, donde se encontró un diámetro de 3.636 km (2.259 millas), un poco menos del valor moderno aceptado. Estas medidas permitieron a los astrónomos estimar la densidad de Io, dada como 2,88 g / cm 3 después de la ocultación de Beta Scorpii. Si bien esto es un 20% menos que el valor aceptado actualmente, fue suficiente para que los astrónomos notaran las diferencias entre las densidades de los dos satélites galileanos internos (Io y Europa) frente a los dos satélites galileanos externos (Ganímedes y Calisto). Las densidades de Io y Europa sugirieron que estaban compuestas principalmente de roca, mientras que Ganímedes y Calisto contenían más hielos.
A partir de la década de 1890, los telescopios más grandes permitieron a los astrónomos observar directamente características a gran escala en las superficies de los satélites galileanos, incluido Io. En 1892, William Pickering midió la forma de Io usando un micrómetro, y de manera similar a su medición de Ganímedes, encontró que tenía un contorno elíptico alineado con la dirección de su movimiento orbital. Otros astrónomos entre 1850 y 1895 notaron la forma elíptica de Io. Edward Barnard observó a Io mientras transitaba por la cara de Júpiter, encontrando que los polos de Io eran oscuros en comparación con una banda ecuatorial más brillante . Inicialmente, Barnard concluyó que Io era de hecho un binario de dos cuerpos oscuros, pero las observaciones de tránsitos adicionales contra bandas de nubes jovianas de diferente brillo y la forma redonda de la sombra de Io en las cimas de las nubes jovianas le hicieron cambiar su interpretación. La forma de huevo de Io reportada por Pickering fue el resultado de medir solo la banda ecuatorial brillante de Io y confundir los polos oscuros con el espacio de fondo. Observaciones telescópicas posteriores confirmaron las distintas regiones polares de color marrón rojizo y la banda ecuatorial de color amarillo-blanco. Las observaciones de las variaciones en el brillo de Io mientras giraba, realizadas por Joel Stebbins en la década de 1920, mostraron que el día de Io tenía la misma duración que su período orbital alrededor de Júpiter, lo que demuestra que un lado siempre miraba a Júpiter al igual que el lado cercano de la Luna. siempre mira hacia la Tierra. Stebbins también notó la espectacular coloración naranja de Io, que era única entre los satélites galileanos. Audouin Dollfus utilizó observaciones de Io a principios de la década de 1960 en el Observatorio Pic du Midi para crear mapas burdos del satélite que mostraban un mosaico de puntos brillantes y oscuros en la superficie jónica, así como un cinturón ecuatorial brillante y regiones polares oscuras.
Las observaciones telescópicas a mediados del siglo XX comenzaron a insinuar la naturaleza inusual de Io. La espectroscopía de infrarrojo cercano sugirió que la superficie de Io estaba desprovista de hielo de agua. La falta de agua en Io era consistente con la densidad estimada de la luna, aunque se encontró abundante hielo de agua en la superficie de Europa, una luna que se cree que tiene la misma densidad que Io. Lee concluyó que el espectro era consistente con la presencia de compuestos de azufre . Binder y Cruikshank (1964) informaron que la superficie de Io era más brillante al salir de la sombra de Júpiter que cuando entró. Los autores sugirieron que este brillo anómalo después de un eclipse era el resultado de una atmósfera que se congelaba parcialmente en la superficie durante la oscuridad del eclipse y la escarcha se sublimaba lentamente después del eclipse. Los intentos de confirmar este resultado se encontraron con resultados mixtos: algunos investigadores informaron un brillo posterior al eclipse, mientras que otros no. El modelado posterior de la atmósfera de Io mostraría que tal brillo solo sería posible si el SO de Io de Io
2la atmósfera se congeló lo suficiente como para producir una capa de varios milímetros de espesor, lo que parecía poco probable. Las observaciones radiotelescópicas revelaron la influencia de Io en la magnetosfera joviana , como lo demuestran las ráfagas de longitud de onda decamétricas vinculadas al período orbital de Io (Io-DAM), lo que sugiere un acoplamiento electrodinámico entre los dos mundos.
Era pionera : 1973-1979
A finales de la década de 1960, la NASA y el Jet Propulsion Laboratory (JPL) desarrollaron un concepto conocido como Planetary Grand Tour en los Estados Unidos . Permitiría que una sola nave espacial pasara más allá del cinturón de asteroides y llegara a cada uno de los planetas exteriores, incluido Júpiter, si la misión se lanzara en 1976 o 1977. Sin embargo, existía incertidumbre sobre si una nave espacial podría sobrevivir al paso a través del cinturón de asteroides. donde los micrometeoroides podrían causarle daño físico, o la intensa magnetosfera joviana, donde las partículas cargadas podrían dañar la electrónica sensible. Para resolver estas preguntas antes de enviar las misiones Voyager más ambiciosas , la NASA y el Centro de Investigación Ames lanzaron un par de sondas gemelas, Pioneer 10 y Pioneer 11 el 3 de marzo de 1972 y el 6 de abril de 1973, respectivamente, en la primera misión sin tripulación a la Sistema Solar exterior.
La Pioneer 10 se convirtió en la primera nave espacial en alcanzar el sistema de Júpiter el 3 de diciembre de 1973. Pasó a 357.000 km (222.000 millas) de Io. Durante el sobrevuelo de Io de Pioneer 10 , la nave espacial realizó un experimento de ocultación de radio transmitiendo una señal de banda S cuando Io pasó entre ella y la Tierra. Una leve atenuación de la señal antes y después de la ocultación mostró que Io tenía una ionosfera , lo que sugiere la presencia de una atmósfera delgada con una presión de 1,0 × 10 −7 bar , aunque no se determinó la composición. Esta fue la segunda atmósfera que se descubrió alrededor de una luna de un planeta exterior, después de Titán , la luna de Saturno . También se planearon imágenes de primer plano utilizando el fotopolarímetro de imágenes de Pioneer , pero se perdieron debido al entorno de alta radiación. Pioneer 10 también descubrió un toro de iones de hidrógeno en la órbita de Io.
El Pioneer 11 encontró el sistema de Júpiter casi un año después, el 2 de diciembre de 1974, acercándose a 314.000 km (195.000 millas) de Io. Pioneer 11 proporcionó la primera imagen de la nave espacial de Io, una trama de 357 km (222 mi) por píxel (D7) sobre la región del polo norte de Io tomada desde una distancia de 470.000 km (290.000 mi). Esta imagen de baja resolución reveló parches oscuros en la superficie de Io similares a los insinuados en los mapas de Audouin Dollfus. Las observaciones de ambos pioneros revelaron que Júpiter e Io estaban conectados por un conducto eléctrico conocido como tubo de flujo de Io , que consiste en líneas de campo magnético que van desde los polos de Júpiter hasta el satélite. El encuentro más cercano de Pioneer 11 con Júpiter permitió a la nave espacial descubrir los cinturones de radiación intensa de Júpiter similares a los cinturones de Van Allen de la Tierra . Uno de los picos en el flujo de partículas cargadas se encontró cerca de la órbita de Io. El seguimiento por radio durante los encuentros de ambos Pioneros con Io proporcionó una estimación mejorada de la masa de la luna. Esto se logró analizando leves cambios en la trayectoria de las dos sondas debido a la influencia de la gravedad de Io y calculando la masa necesaria para producir las desviaciones. Cuando esta estimación se combinó con la mejor información disponible sobre el tamaño de Io, se descubrió que Io tenía la densidad más alta de los cuatro satélites galileanos y que las densidades de los cuatro satélites galileanos tendían a disminuir al aumentar la distancia desde Júpiter. La alta densidad de Io (3,5 g / cm 3 ) indicó que estaba compuesto principalmente de roca de silicato en lugar de hielo de agua.
Después de los encuentros de Pioneer y en el período previo a los sobrevuelos de la Voyager en 1979, el interés en Io y los otros satélites galileanos creció, y las comunidades de ciencia planetaria y astronomía llegaron a convocar una semana de observaciones dedicadas de Io por radio. astrónomos visibles e infrarrojos en noviembre de 1974 conocida como "Semana de Io". Las nuevas observaciones de Io desde la Tierra y por los pioneros a mediados de la década de 1970 provocaron un cambio de paradigma en el pensamiento sobre la química y la formación de su superficie. La tendencia en las densidades de los cuatro satélites galileanos encontrados por Pioneer 10 sugirió que los satélites se formaron como parte de una nebulosa en colapso, como una versión en miniatura de lo que sucedió en el Sistema Solar en su conjunto . El Júpiter caliente inicial evitó la condensación de agua en las órbitas de Io y Europa, lo que llevó a esos cuerpos a tener densidades más altas que las dos lunas exteriores. Las mediciones espectroscópicas de la luz reflejada por Io y su espacio circundante se realizaron con una resolución espectral creciente durante la década de 1970, lo que proporcionó nuevos conocimientos sobre la composición de su superficie. Otras observaciones sugirieron que Io tenía una superficie dominada por evaporitas compuestas de sales de sodio y azufre. Esto era consistente con Io que carece de hielo de agua en su superficie o en su interior, en contraste con los otros satélites galileanos. Se identificó una banda de absorción cercana a 560 nm con la forma dañada por radiación del mineral halita . Se pensaba que los depósitos del mineral en la superficie de Io eran el origen de una nube de átomos de sodio que rodeaba a Io, creada a través de la pulverización de partículas energéticas .
Las mediciones de la radiación térmica de Io en el espectro infrarrojo medio en la década de 1970 llevaron a resultados contradictorios que no se explicaron con precisión hasta después del descubrimiento del vulcanismo activo por la Voyager 1 en 1979. Un flujo térmico anormalmente alto , en comparación con los otros satélites galileanos, se observó a una longitud de onda infrarroja de 10 μm mientras Io estaba a la sombra de Júpiter. En ese momento, este flujo de calor se atribuyó a que la superficie tenía una inercia térmica mucho más alta que Europa y Ganímedes. Estos resultados fueron considerablemente diferentes de las mediciones tomadas en longitudes de onda de 20 μm que sugirieron que Io tenía propiedades de superficie similares a los otros satélites galileanos. Los investigadores de la NASA observaron un fuerte aumento en la emisión térmica de Io a 5 μm el 20 de febrero de 1978, posiblemente debido a una interacción entre el satélite y la magnetosfera de Júpiter, aunque no se descartó el vulcanismo.
Unos días antes del encuentro de la Voyager 1 , Stan Peale , Patrick Cassen y RT Reynolds publicaron un artículo en la revista Science que predice una superficie volcánicamente modificada y un interior diferenciado , con distintos tipos de rocas en lugar de una mezcla homogénea. Basaron esta predicción en modelos del interior de Io que tomaron en cuenta la enorme cantidad de calor producido por la variación de la fuerza de marea de Júpiter en Io resultante de la resonancia de Laplace de Io con Europa y Ganímedes que no permiten que su órbita se circularice. Sus cálculos sugirieron que la cantidad de calor generado para un Io con un interior homogéneo sería tres veces mayor que la cantidad de calor generado por la desintegración de isótopos radiactivos solo. Este efecto sería aún mayor con un Io diferenciado.
Era de la Voyager : 1979-1995
La primera investigación de cerca de Io utilizando imágenes de alta resolución fue realizada por las sondas gemelas, Voyager 1 y Voyager 2 , lanzadas el 5 de septiembre y el 20 de agosto de 1977, respectivamente. Estas dos naves espaciales eran parte del programa Voyager de la NASA y el JPL para explorar los planetas exteriores gigantes a través de una serie de misiones a fines de los años setenta y ochenta. Esta fue una versión reducida del anterior concepto Planetary Grand Tour. Ambas sondas contenían instrumentación más sofisticada que las misiones Pioneer anteriores , incluida una cámara capaz de tomar imágenes con una resolución mucho mayor. Esto fue importante para ver las características geológicas de las lunas galileanas de Júpiter, así como las características de las nubes del propio Júpiter. También tenían espectrómetros con un rango espectral combinado desde el ultravioleta lejano hasta el infrarrojo medio, útiles para examinar la superficie de Io y la composición atmosférica y para buscar fuentes de emisión térmica en su superficie.
La Voyager 1 fue la primera de las dos sondas en encontrar el sistema de Júpiter en marzo de 1979. Al acercarse a Júpiter a finales de febrero y principios de marzo de 1979, los científicos de imágenes de la Voyager notaron que Io parecía distinto de los otros satélites galileanos. Su superficie era de color naranja y estaba marcada por manchas oscuras, que inicialmente se interpretaron como sitios de cráteres de impacto. Entre las características más intrigantes se encontraba un anillo oscuro en forma de corazón de 1.000 km (600 millas) de ancho que más tarde resultaría ser el depósito de la pluma del volcán Pele . Los datos del espectrómetro ultravioleta (UVS) revelaron un toro de plasma compuesto de iones de azufre en la órbita de Io, pero inclinado para coincidir con el ecuador del campo magnético de Júpiter. El detector de partículas cargadas de baja energía (LECP) encontró corrientes de iones de sodio, azufre y oxígeno antes de ingresar a la magnetosfera de Júpiter, material que el equipo científico de LECP sospecha que se originó en Io. En las horas previas al encuentro de la Voyager 1 con Io, la nave espacial adquirió imágenes para un mapa global con una resolución de al menos 20 km (12 millas) por píxel sobre el hemisferio delantero del satélite (el lado que mira hacia la dirección de movimiento de la luna). alrededor de Júpiter) hasta menos de 1 km (0,6 millas) por píxel en partes del hemisferio sub-joviano (el lado "cercano" de Io). Las imágenes devueltas durante la aproximación revelaron un paisaje extraño y multicolor sin cráteres de impacto, a diferencia de las otras superficies planetarias fotografiadas hasta ese punto, como la Luna, Marte y Mercurio. Las manchas oscuras en imágenes anteriores se parecían más a calderas volcánicas que a los cráteres de impacto que se ven en esos otros mundos. Aturdido por la rareza de la superficie de Io, el científico de imágenes de la Voyager Laurence Soderblom bromeó en una conferencia de prensa previa al encuentro: "Este lo hemos resuelto ... [Io] está cubierto de finas cáscaras de caramelo de cualquier cosa, desde sulfatos y azufre y sales. a todo tipo de cosas extrañas ".
El 5 de marzo de 1979, la Voyager 1 realizó el encuentro más cercano con Io de la misión Voyager desde una distancia de 20,600 km (12,800 mi) sobre su polo sur. La corta distancia del encuentro permitió a la Voyager adquirir imágenes de las regiones sub-jovianas y polares del sur de Io con una mejor resolución de menos de 0,5 km (0,3 millas) por píxel. Desafortunadamente, muchas de las imágenes de primeros planos se vieron limitadas por la borrosidad como resultado de problemas con el reloj interno de la Voyager debido al entorno de alta radiación, lo que provocó que se adquirieran algunas exposiciones de cámara de ángulo estrecho de Io durante la exploración de la Voyager . plataforma se movía entre objetivos. Las imágenes de mayor resolución mostraron una superficie relativamente joven salpicada por pozos de formas extrañas que parecían más similares a las calderas volcánicas que a los cráteres de impacto, montañas más altas que el Monte Everest y características que se asemejan a los flujos de lava volcánica. La mayor parte de la superficie estaba cubierta por llanuras lisas y estratificadas, con escarpes que marcaban el límite entre las diferentes capas. Incluso en las imágenes de mayor resolución, no se observaron cráteres de impacto, lo que sugiere que la superficie de Io se renovó regularmente por la actividad volcánica actual. El encuentro sobre uno de los polos de Io permitió a la Voyager 1 muestrear directamente el borde del tubo de flujo de Io, encontrando una intensa corriente eléctrica de 5 × 10 6 amperios . Los datos de color de las cámaras de la Voyager mostraron que la superficie jónica estaba dominada por azufre y dióxido de azufre ( SO
2) heladas. Se pensaba que los diferentes colores de la superficie correspondían a distintos alótropos de azufre , causados por el calentamiento del azufre líquido a diferentes temperaturas, cambiando su color y viscosidad .
El 8 de marzo de 1979, tres días después de pasar por Júpiter, la Voyager 1 tomó imágenes de las lunas de Júpiter para ayudar a los controladores de la misión a determinar la ubicación exacta de la nave espacial, un proceso llamado navegación óptica. Durante el procesamiento de imágenes de Io para mejorar la visibilidad de las estrellas de fondo, ingeniero de navegación Linda Morabito encontró una de 300 kilómetros (190 millas) de altura a lo largo de la nube de la luna extremidad . Al principio, sospechó que la nube era una luna detrás de Io, pero ningún cuerpo del tamaño adecuado habría estado en ese lugar. Se determinó que la característica era una columna generada por vulcanismo activo en una depresión oscura que luego se denominó Pele, la característica rodeada por un anillo oscuro en forma de huella que se ve en las imágenes de aproximación. El análisis de otras imágenes de la Voyager 1 mostró nueve columnas de este tipo esparcidas por la superficie, lo que demuestra que Io era volcánicamente activo. El espectrómetro de interferómetro infrarrojo (IRIS) de la Voyager 1 descubrió emisiones térmicas de múltiples fuentes, indicativas de lava fría. Esto mostró que algunos de los flujos de lava visibles en la superficie de Io estaban activos. IRIS también midió SO gaseoso
2dentro de la columna de Loki , proporcionando evidencia adicional de una atmósfera en Io. Estos resultados confirmaron la predicción realizada por Peale et al. poco antes del encuentro.
La Voyager 2 pasó por Io el 9 de julio de 1979 a una distancia de 1.130.000 km (702.000 millas), acercándose a Júpiter entre las órbitas de Europa y Ganímedes. Aunque no se acercó tanto a Io como la Voyager 1 , las comparaciones entre las imágenes tomadas por las dos naves espaciales mostraron varios cambios en la superficie que habían ocurrido en los cuatro meses entre los encuentros, incluidos nuevos depósitos de plumas en Aten Patera y Surt . El depósito de la pluma de Pele había cambiado de forma, de una forma de corazón durante el encuentro de la Voyager 1 a un óvalo durante el sobrevuelo de la Voyager 2 . Se observaron cambios en la distribución de los depósitos de plumas difusas y material oscuro adicional en la parte sur de Loki Patera , como consecuencia de una erupción volcánica allí. Como resultado del descubrimiento de columnas volcánicas activas por la Voyager 1 , se agregó una "Vigilancia del Volcán Io" de diez horas al tramo de salida del encuentro de la Voyager 2 para monitorear las columnas de Io. Las observaciones de la media luna de Io durante esta campaña de monitoreo revelaron que siete de las nueve plumas observadas en marzo todavía estaban activas en julio de 1979, y solo el volcán Pele se apagó entre los sobrevuelos (no había imágenes disponibles para confirmar la actividad continua en Volund ), y no había nuevas se observaron penachos. El color azul de las plumas observadas ( Amirani , Maui , Masubi y Loki) sugirió que la luz reflejada de ellas provenía de partículas de grano fino de aproximadamente 1 μm de diámetro.
Justo después de los encuentros de la Voyager, la teoría aceptada era que los flujos de lava de Io estaban compuestos de compuestos sulfurosos. Esto se basó en el color de los terrenos volcánicos y las bajas temperaturas medidas por el instrumento IRIS (aunque IRIS no era sensible a las altas temperaturas asociadas con el vulcanismo de silicato activo, donde la emisión térmica alcanza su punto máximo en el infrarrojo cercano). Sin embargo, los estudios infrarrojos realizados en la Tierra en las décadas de 1980 y 1990 cambiaron el paradigma de uno de vulcanismo principalmente de azufre a uno en el que domina el vulcanismo de silicato y el azufre actúa en un papel secundario. En 1986, las mediciones de una erupción brillante en el hemisferio principal de Io revelaron temperaturas más altas que el punto de ebullición del azufre, lo que indica una composición de silicato para al menos algunos de los flujos de lava de Io. Se observaron temperaturas similares en la erupción de Surt en 1979 entre los dos encuentros de la Voyager y en la erupción observada por los investigadores de la NASA en 1978. Además, el modelado de los flujos de lava de silicato en Io sugirió que se enfriaron rápidamente, lo que provocó que se dominara su emisión térmica. por componentes de temperatura más baja, como flujos solidificados, a diferencia de las pequeñas áreas cubiertas por lava aún fundida cerca de la temperatura real de erupción. Los espectros de las observaciones terrestres confirmaron la presencia de una atmósfera en Io, con variaciones de densidad significativas en la superficie de Io. Estas mediciones sugirieron que la atmósfera de Io fue producida por la sublimación de la escarcha de dióxido de azufre o por la erupción de gases en los respiraderos volcánicos, o ambos.
Era de Galileo: 1995-2003
La planificación de la próxima misión de la NASA a Júpiter comenzó en 1977, justo cuando se lanzaron las dos sondas Voyager. En lugar de realizar un sobrevuelo del sistema de Júpiter como todas las misiones que lo precedieron, la nave espacial Galileo orbitaría a Júpiter para realizar observaciones de cerca del planeta y sus muchas lunas, incluida Io, además de entregar una sonda atmosférica joviana. Originalmente programado para ser lanzado a través del transbordador espacial en 1982, los retrasos resultantes de problemas de desarrollo con el transbordador y el motor de la etapa superior retrasaron el lanzamiento, y en 1986 el desastre del Challenger retrasó aún más el lanzamiento de Galileo . Finalmente, el 18 de octubre de 1989, Galileo inició su viaje a bordo del transbordador Atlantis . En el camino a Júpiter, la antena de alta ganancia , doblada como un paraguas para permitir que la nave espacial encajara en la bahía de carga del transbordador, no se abrió por completo. Durante el resto de la misión, los datos de la nave espacial tendrían que transmitirse a la Tierra a una velocidad de datos mucho menor utilizando la antena de baja ganancia . A pesar de este revés, los algoritmos de compresión de datos cargados en Galileo le permitieron completar la mayoría de sus objetivos científicos en Júpiter.
Galileo llegó a Júpiter el 7 de diciembre de 1995, después de un viaje de seis años desde la Tierra durante el cual utilizó la gravedad para ayudar a Venus y la Tierra para impulsar su órbita hacia Júpiter. Poco antes de Galileo ' Júpiter maniobra de inserción Orbit s, la nave realiza el único sobrevuelo de Io de su misión nominal. Las imágenes de alta resolución se planearon originalmente durante el encuentro, pero los problemas con la grabadora de la nave espacial, utilizada para guardar los datos tomados durante los encuentros para su posterior reproducción en la Tierra, requirieron la eliminación de las observaciones de alta velocidad de datos del programa de sobrevuelo para garantizar la seguridad. registro de datos de la sonda atmosférica Galileo . El encuentro arrojó resultados significativos a partir de experimentos con velocidades de datos más bajas. Análisis de la desplazamiento Doppler de Galileo ' señal de radio s mostró que Io es diferenciada con un gran núcleo de hierro, similar a la encontrada en los planetas rocosos del sistema solar interior. Los datos del magnetómetro del encuentro, combinados con el descubrimiento de un núcleo de hierro, sugirieron que Io podría tener un campo magnético .
Los intensos cinturones de radiación de Júpiter cerca de la órbita de Io obligaron a Galileo a no acercarse más que la órbita de Europa hasta el final de la primera misión extendida en 1999. A pesar de la falta de imágenes de cerca y los problemas mecánicos que restringieron en gran medida la cantidad de datos devueltos , se hicieron varios descubrimientos importantes en Io durante la misión principal de dos años de Galileo . Durante las primeras órbitas, Galileo trazó un mapa de Io en busca de cambios en la superficie que ocurrieron desde que la Voyager se encontró 17 años antes. Esto incluyó la aparición de un nuevo flujo de lava, Zamama , y el desplazamiento de la pluma de Prometheus 75 km (47 millas) hacia el oeste, siguiendo el final de un nuevo flujo de lava en Prometheus. Comenzando con la primera órbita de Galileo , la cámara de la nave espacial, el Solid-State Imager (SSI), comenzó a tomar una o dos imágenes por órbita de Io mientras la luna estaba a la sombra de Júpiter. Esto permitió a Galileo monitorear la actividad volcánica de alta temperatura en Io mediante la observación de fuentes de emisión térmica en su superficie. Las mismas imágenes de eclipse también permitieron a los científicos de Galileo observar las auroras creadas por la interacción entre la atmósfera de Io y las columnas volcánicas con el tubo de flujo de Io y el toro de plasma. Durante la novena órbita de Galileo , la nave espacial observó una gran erupción en Pillan Patera, detectando emisiones térmicas de alta temperatura y una nueva pluma volcánica. Las temperaturas observadas en Pillan y otros volcanes confirmaron que las erupciones volcánicas en Io consisten en lavas de silicato con composiciones máficas y ultramáficas ricas en magnesio , con volátiles como el azufre y el dióxido de azufre que cumplen una función similar al agua y el dióxido de carbono en la Tierra. Durante la siguiente órbita, Galileo descubrió que Pillan estaba rodeado por un nuevo depósito piroclástico oscuro compuesto de minerales de silicato como el ortopiroxeno . El espectrómetro de mapeo de infrarrojo cercano (NIMS) observó a Io en varias ocasiones durante la misión principal, mapeando su emisión térmica volcánica y la distribución de escarcha de dióxido de azufre, cuyas bandas de absorción dominan el espectro del infrarrojo cercano de Io.
| Galileo se encuentra con Io con altitudes inferiores a 300.000 km (186.000 mi) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Orbita | Fecha | Altitud | Notas | |
| J0 | 7 de diciembre de 1995 | 897 kilometros | 557 millas | Sin teledetección; Las medidas de gravedad revelan un interior diferenciado, un gran núcleo de hierro; ¿campo magnético? |
| C3 | 4 de noviembre de 1996 | 244.000 kilometros | 152,000 millas | Imágenes de filtro claro del hemisferio anti-joviano; espectros de infrarrojo cercano de SO 2 escarcha |
| E14 | 29 de marzo de 1998 | 252.000 kilometros | 157,000 millas | Imágenes multiespectrales del hemisferio anti-joviano |
| C21 | 2 de julio de 1999 | 127.000 kilometros | 78,900 millas | Mosaico de color global del hemisferio anti-joviano |
| I24 | 11 de octubre de 1999 | 611 kilometros | 380 millas | Imágenes de alta resolución de los flujos Pillan , Zamama y Prometheus ; La cámara y el espectrómetro de infrarrojos cercanos sufren daños por radiación |
| I25 | 26 de noviembre de 1999 | 301 kilometros | 187 millas | El evento de seguridad de la nave espacial excluye las observaciones de alta resolución; imágenes de la erupción del estallido de Tvashtar |
| I27 | 22 de febrero de 2000 | 198 kilometros | 123 mi | Detección de cambios en Amirani, Tvashtar y Prometheus; Imágenes estéreo sobre Tohil Mons |
| I31 | 6 de agosto de 2001 | 194 kilometros | 121 millas | Los problemas de la cámara impiden la obtención de imágenes de alta resolución; Espectrómetro de infrarrojo cercano observa erupción en Thor |
| I32 | 16 de octubre de 2001 | 184 kilometros | 114 millas | Observaciones de alta resolución de Thor, Tohil Mons, Gish Bar |
| I33 | 17 de enero de 2002 | 102 kilometros | 63 mi | El evento de seguridad de la nave espacial excluye las observaciones; casi toda la teledetección perdida |
| A34 | 7 de noviembre de 2002 | 45.800 kilometros | 28,500 millas | Sin teledetección debido a limitaciones presupuestarias |
En diciembre de 1997, la NASA aprobó una misión extendida para Galileo conocida como la Misión Galileo Europa, que duró dos años después del final de la misión principal. El objetivo de esta misión ampliada fue dar seguimiento a los descubrimientos realizados en Europa con siete sobrevuelos adicionales para buscar nuevas pruebas de un posible océano de agua subterránea. A partir de mayo de 1999, Galileo utilizó cuatro sobrevuelos (20 a 23) con Calisto para reducir su periapso , lo que le dio la oportunidad de volar por Io dos veces a fines de 1999. Durante la órbita 21 de Galileo , adquirió un tricolor, mosaico global del hemisferio anti-joviano (el lado "lejano" de Io), sus observaciones de mayor resolución de Io hasta la fecha. Este mosaico complementó la cobertura obtenida por la Voyager 1 , cuyas observaciones de mayor resolución cubrieron el hemisferio sub-joviano de Io. Los dos sobrevuelos de Galileo a finales de 1999, el 11 de octubre y el 26 de noviembre, proporcionaron imágenes y espectros de alta resolución de varios volcanes y montañas en el hemisferio anti-joviano de Io. La cámara sufrió un problema con un modo de imagen utilizado ampliamente durante el primer encuentro, lo que provocó que la mayoría de las imágenes tomadas estuvieran muy degradadas (aunque se desarrolló un algoritmo de software para recuperar parcialmente algunas de estas imágenes). NIMS también tuvo problemas debido al entorno de alta radiación cerca de Io, sufriendo una falla de hardware que limitó la cantidad de longitudes de onda del infrarrojo cercano que muestreó. Finalmente, la cobertura de imágenes se vio limitada por la reproducción de baja velocidad de datos (lo que obligó a Galileo a transmitir datos de cada encuentro días o semanas más tarde en el tramo de apoapse de cada órbita), y por un incidente en el que la radiación forzó un reinicio de la puesta en funcionamiento de la computadora de la nave espacial. lo puso en modo seguro durante el encuentro de noviembre de 1999. Aun así, Galileo tomó imágenes de una erupción repentina en Tvashtar Paterae durante el sobrevuelo de noviembre, observando una cortina de fuentes de lava de 25 km (16 millas) de largo y 1,5 km (0,93 millas) de altura. Se realizó un encuentro adicional el 22 de febrero de 2000. Sin nuevos errores con los instrumentos de detección remota de Galileo, sin eventos de seguridad y más tiempo después del sobrevuelo antes del próximo encuentro satelital, Galileo pudo adquirir y enviar más datos. Esto incluyó información sobre la tasa de flujo de lava en Prometheus, Amirani y Tvashtar, imágenes de muy alta resolución de Chaac Patera y el terreno en capas en Bulicame Regio , y mapeo de las montañas y la topografía alrededor de Camaxtli Patera , Zal Patera y Shamshu Patera .
Tras el encuentro de febrero de 2000, la misión de Galileo en Júpiter se amplió por segunda y última vez con la Misión del Milenio de Galileo. El enfoque de esta misión extendida fue la observación conjunta del sistema joviano por Galileo y Cassini , que realizaron un sobrevuelo distante de Júpiter en ruta a Saturno el 30 de diciembre de 2000. Los descubrimientos durante las observaciones conjuntas de Io revelaron una nueva columna en Tvashtar y proporcionó información sobre las auroras de Io. Imágenes distantes de Galileo durante el sobrevuelo de Cassini revelaron un nuevo depósito de pluma de anillo rojo, similar al que rodea a Pele, alrededor de Tvashtar, uno de los primeros de este tipo visto en las regiones polares de Io, aunque Galileo observaría más tarde un depósito similar alrededor de Dazhbog Patera. en agosto de 2001. Galileo realizó tres sobrevuelos adicionales de Io, el 6 de agosto y el 16 de octubre de 2001 y el 17 de enero de 2002, durante la Misión Galileo Millennium. Ambos encuentros en 2001 permitieron a Galileo observar las regiones polares de Io de cerca, aunque las imágenes del sobrevuelo de agosto de 2001 se perdieron debido a un mal funcionamiento de la cámara. Los datos del magnetómetro confirmaron que Io carecía de un campo magnético intrínseco, aunque un análisis posterior de estos datos en 2009 reveló evidencia de un campo magnético inducido generado por la interacción entre la magnetosfera de Júpiter y un océano de magma de silicato en la astenosfera de Io. Durante el sobrevuelo de agosto de 2001, Galileo voló a través de las partes exteriores de la columna volcánica Thor recién formada , lo que permitió la primera medición directa de la composición del material volcánico de Io. Durante el encuentro de octubre de 2001, Galileo tomó imágenes del nuevo sitio de la erupción de Thor, un nuevo flujo de lava importante en Gish Bar Patera y el lago de lava en Pele. Debido a un evento de seguridad antes del encuentro, se perdieron casi todas las observaciones planificadas para el sobrevuelo de enero de 2002.
Para evitar una posible contaminación biológica de la posible biosfera europea, la misión Galileo finalizó el 23 de septiembre de 2003 cuando la nave espacial se estrelló intencionalmente contra Júpiter.
Después de Galileo : 2003-2025
Tras el final de la misión Galileo , los astrónomos han continuado monitoreando los volcanes activos de Io con imágenes de óptica adaptativa del telescopio Keck en Hawai y el Observatorio Europeo Austral en Chile , así como imágenes del telescopio Hubble . Estas tecnologías se utilizan para observar las emisiones térmicas y medir la composición de gases sobre volcanes como Pele y Tvashtar . Las imágenes del telescopio Keck en febrero de 2001 revelaron la erupción volcánica más poderosa observada en los tiempos modernos, ya sea en Io o en la Tierra, en el volcán Surt . Los telescopios terrestres que entrarán en funcionamiento durante la próxima década, como el Telescopio de Treinta Metros del Observatorio Mauna Kea , proporcionarán observaciones más detalladas de los volcanes de Io, acercándose a la resolución alcanzada por el espectrómetro infrarrojo cercano de Galileo . Las observaciones del Hubble ultravioleta, de ondas milimétricas y en el infrarrojo medio terrestre de la atmósfera de Io han revelado fuertes heterogeneidades de densidad entre las regiones brillantes cubiertas de escarcha a lo largo del ecuador del satélite y sus regiones polares, lo que proporciona más evidencia de que la atmósfera jónica está respaldada por la sublimación. de escarcha de dióxido de azufre en la superficie de Io.
Nuevos horizontes (2007)
La nave espacial New Horizons , en ruta hacia Plutón y el cinturón de Kuiper , sobrevoló el sistema de Júpiter el 28 de febrero de 2007, acercándose a Io a una distancia de 2.239.000 km (1.391.000 millas). Durante el encuentro, se obtuvieron numerosas observaciones remotas de Io, incluidas imágenes visibles con una resolución máxima de 11,2 km (6,96 millas) por píxel. Como Galileo durante su sobrevuelo de noviembre de 1999 de Io y Cassini durante el encuentro en diciembre de 2000, New Horizons atrapó a Tvashtar durante una gran erupción en el mismo sitio que la cortina de lava de 1999. Debido a la proximidad de Tvashtar al polo norte de Ío y su gran tamaño, la mayoría de las imágenes de Ío de New Horizons mostraron una gran pluma sobre Tvashtar, proporcionando las primeras observaciones detalladas de la clase más grande de plumas volcánicas jónicas desde las observaciones de la pluma de Pele en 1979. New Horizons también capturó imágenes de un volcán cerca de Girru Patera en las primeras etapas de una erupción y cambios en la superficie de varias erupciones volcánicas que han ocurrido desde Galileo , como en Shango Patera , Kurdalagon Patera y Lerna Regio .
Un estudio con el telescopio Gemini encontró que la atmósfera de SO 2 de Io colapsa durante el eclipse con Júpiter. El brillo posterior al eclipse, que se ha visto en ocasiones en el pasado, se detectó en longitudes de onda del infrarrojo cercano utilizando un instrumento a bordo de la nave espacial Cassini.
Nave espacial Juno
El Juno nave espacial fue lanzada en 2011 y entró en órbita alrededor de Júpiter el 5 de julio de 2016. Juno ' s misión se centra principalmente en mejorar nuestra comprensión del interior de Júpiter, el campo magnético, las auroras, y la atmósfera polar. Juno ' 54-días órbita s es muy inclinadas y muy excéntrica con el fin de regiones polares caracterizar mejor de Júpiter y limitar su exposición a duras cinturones de radiación interiores del planeta, limitando encuentros cercanos con lunas de Júpiter. Durante su misión principal, que dura hasta junio de 2021, el acercamiento más cercano de Juno a Io hasta la fecha ocurrió durante el Perijove 25 el 17 de febrero de 2020, a una distancia de 195.000 kilómetros, adquiriendo espectrometría de infrarrojo cercano con JIRAM mientras Io estaba a la sombra de Júpiter. . En enero de 2021, la NASA extendió la misión Juno oficialmente hasta septiembre de 2025. Mientras Juno ' órbita muy inclinada s mantiene la nave espacial fuera de los planos de las órbitas de Io y las otras lunas mayores de Júpiter, su órbita se ha precesión de modo que su punto de aproximación estrecha a Júpiter está en latitudes crecientes y el nodo ascendente de su órbita se está acercando a Júpiter con cada órbita. Esta evolución orbital permitirá a Juno realizar una serie de encuentros cercanos con los satélites galileanos durante la misión extendida. Dos encuentros cercanos con Io están previstas para Juno ' misión extendida s el 30 de diciembre, 2023 y 3 de febrero, 2024 ambos con una altura de 1.500 kilómetros. También se planean nueve encuentros adicionales con altitudes entre 11.500 y 90.000 kilómetros entre julio de 2022 y mayo de 2025. El objetivo principal de estos encuentros será mejorar nuestra comprensión del campo gravitatorio de Io utilizando el seguimiento Doppler y obtener imágenes de la superficie de Io para buscar cambios en la superficie desde Io fue visto de cerca por última vez en 2007.
Durante varias órbitas, Juno ha observado a Io desde la distancia usando JunoCAM, una cámara de luz visible de gran angular, para buscar columnas volcánicas y JIRAM, un espectrómetro e imágenes de infrarrojo cercano, para monitorear la emisión térmica de los volcanes de Io. La espectroscopia de infrarrojo cercano JIRAM ha permitido hasta ahora el mapeo aproximado de la escarcha de dióxido de azufre en la superficie de Io, así como el mapeo de componentes menores de la superficie que absorben débilmente la luz solar a 2,1 y 2,65 µm.
| Juno se encuentra con Io con altitudes inferiores a 100.000 km (62.100 mi) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Orbita | Fecha | Altitud | Notas | |
| PJ25 | 17 de febrero de 2020 | 195,104 kilometros | 121,000 millas | Encuentro más cercano a Io durante la misión principal |
| PJ43 | 5 de julio de 2022 | 86,096 kilometros | 53,500 millas | |
| PJ47 | 14 de diciembre de 2022 | 63.732 kilometros | 39,600 millas | |
| PJ49 | 1 de marzo de 2023 | 51,569 kilometros | 32,000 millas | |
| PJ51 | 16 de mayo de 2023 | 37,398 kilometros | 23,200 millas | |
| PJ53 | 31 de julio de 2023 | 22,170 kilometros | 13,800 millas | |
| PJ55 | 15 de octubre de 2023 | 11.630 kilometros | 7,230 millas | |
| PJ57 | 30 de diciembre de 2023 | 1500 kilometros | 932 millas | |
| PJ58 | 3 de febrero de 2024 | 1.423 kilometros | 884 millas | |
| PJ60 | 9 de abril de 2024 | 18.557 kilometros | 11,531 millas | |
| PJ67 | 25 de noviembre de 2024 | 83.861 kilometros | 52,100 millas | |
| PJ72 | 8 de mayo de 2025 | 89,125 kilometros | 55,380 millas | |
Misiones futuras
Hay dos próximas misiones planeadas para el sistema joviano. El Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) es una misión planificada de la Agencia Espacial Europea al sistema joviano que está destinado a terminar en la órbita de Ganímedes. JUICE tiene un lanzamiento programado para 2022, con llegada a Júpiter prevista para octubre de 2029. JUICE no volará por Io, pero usará sus instrumentos, como una cámara de ángulo estrecho, para monitorear la actividad volcánica de Io y medir su composición de superficie durante la fase de gira de Júpiter de dos años de la misión antes de la inserción en la órbita de Ganímedes. Europa Clipper es una misión planificada de la NASA al sistema joviano centrada en la luna Europa de Júpiter. Al igual que JUICE, Europa Clipper no realizará ningún sobrevuelo de Io, pero es probable que el monitoreo de volcanes distantes. Europa Clipper tiene un lanzamiento planificado en 2025 con una llegada a Júpiter a fines de la década de 2020 o principios de la de 2030, según el vehículo de lanzamiento.
Una misión dedicada a Io, llamada Io Volcano Observer ( IVO ), ha sido propuesta para el Discovery Program como un orbitador de Júpiter que realizaría al menos diez sobrevuelos de Io durante 3,5 años. En 2020, como parte de la llamada de misión Discovery 2019, IVO fue seleccionada como una de las cuatro misiones para continuar con un estudio de Fase A. Si se selecciona para volar, exploraría el vulcanismo activo de Io y el impacto en el sistema de Júpiter en su conjunto midiendo su flujo de calor global, su campo magnético inducido, la temperatura de su lava y la composición de su atmósfera, penachos volcánicos y lavas. . Con su ventana de lanzamiento principal, se lanzaría en enero de 2029 y llegaría a Júpiter el 2 de agosto de 2033.
Ver también
Referencias