La Luna Volcánica de Júpiter: Adentrándonos en los enigmas ígneos de Io con Hubble y Webb.

El Instituto de Investigación Southwest liderará un gran proyecto del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial utilizando los telescopios Hubble y James Webb para estudiar de forma remota a Io durante los sobrevuelos complementarios de la nave espacial Juno de la NASA. Los próximos sobrevuelos de Juno ofrecen una excelente oportunidad para combinar medidas intensivas in situ con la percepción remota desde la Tierra para comprender las contribuciones volcánicas de Io al entorno de plasma alrededor de Júpiter. Crédito: SwRI/John Spencer

Los datos de percepción remota complementarán las observaciones in situ de la nave espacial Juno.

Recientemente, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial otorgó al Southwest Research Institute (SwRI) un gran proyecto para utilizar los telescopios Hubble y James Webb para estudiar de forma remota a Io, el cuerpo más activo volcánicamente en el sistema solar. El estudio complementará los próximos sobrevuelos de la luna de Júpiter por parte de la nave espacial Juno de la NASA y proporcionará información sobre las contribuciones de Io al entorno de plasma alrededor de Júpiter. Los proyectos grandes de Hubble solicitan 75 órbitas o más; este proyecto recopilará datos durante 122 órbitas, que es como se asigna el tiempo del telescopio Hubble.

"El momento de este proyecto es crucial. En el próximo año, Juno pasará cerca de Io varias veces, ofreciendo oportunidades raras para combinar observaciones in situ y remotas de este sistema complejo", dijo el Dr. Kurt Retherford de SwRI, investigador principal de la campaña, utilizando en gran medida el 4,7% del tiempo disponible para las observaciones de Hubble en este ciclo y complementado con 4,8 horas de tiempo de observación de Webb. "Esperamos obtener nuevas ideas sobre el dramático vulcanismo de Io, las interacciones de la luna con el plasma y las poblaciones de gas neutro y plasma que se propagan a través de la vasta magnetosfera de Júpiter y desencadenan intensas emisiones aurorales jovianas".

SwRI lidera un estudio para comprender cómo Io, el cuerpo más volcánico de nuestro sistema solar, contribuye a la plasmasfera de Júpiter. El instrumento JIRAM de Juno captura imágenes de los puntos calientes de Io, datos que serán complementados por los conjuntos de datos de los telescopios Hubble y Webb. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

La atmósfera en escape de Io es la principal fuente de material en la magnetosfera joviana, una vasta burbuja de partículas cargadas que giran alrededor del gigante gaseoso. Sin embargo, la conexión entre los volcanes, los volátiles de la superficie, la atmósfera y la interacción del plasma magnetosférico con las nubes neutras extendidas de Io, el Toro de Plasma de Io (IPT) y la ionosfera de Júpiter sigue siendo difícil de cuantificar y comprender.

"Las conexiones entre los procesos variables en el tiempo son fundamentales para comprender el sistema de Júpiter de manera integral", dijo la Dra. Fran Bagenal, co-investigadora principal del proyecto y de la Universidad de Colorado en Boulder. "Por ejemplo, ¿cuánto azufre se transporta de Io a la superficie de Europa? ¿Cómo se comparan las características aurorales en Io con las auroras en la Tierra, las luces del norte, y Júpiter?"

Io, la luna grande más interna de Júpiter, suministra la mayor parte de las partículas cargadas en la magnetosfera del planeta. El IPT es una nube en forma de dona de iones y electrones que rodea a Júpiter, creada cuando los gases atmosféricos que escapan de Io se ionizan. Los electrones colisionan con los iones, que absorben energía de las colisiones y la liberan como luz ultravioleta, que puede ser detectada por telescopios.

"La mayoría de estos materiales no escapan directamente de los volcanes, sino que están asociados con la sublimación de la escarcha de dióxido de azufre en la superficie diurna de Io", dijo la Dra. Katherine de Kleer de Caltech, otra co-investigadora con experiencia en análisis de datos de James Webb. "La interacción entre la atmósfera de Io y el plasma circundante proporciona el mecanismo de escape para los gases liberados desde la superficie congelada de la luna".

La misión principal de Juno estudió el interior, la magnetosfera y la aurora de Júpiter, mientras que su misión extendida incluye sobrevuelos de las lunas galileanas. Los sobrevuelos de Juno a Io el 30 de diciembre de 2023 y el 1 de febrero de 2024 son especialmente cercanos. También se realizarán algunos sobrevuelos más distantes, siendo el evento del 20 de septiembre de 2024 observable por Hubble y Webb. Si bien las misiones Europa Clipper y Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) tienen previsto llegar a Júpiter en 2029-2031, ninguna de estas misiones sobrevuela Io. Otra oportunidad para realizar este tipo de investigación no habría sido posible hasta la década de 2030.

"La oportunidad de un enfoque holístico en las investigaciones de Io no ha estado disponible desde una serie de sobrevuelos de la nave espacial Galileo en 1999-2000 apoyados por Hubble con una prolífica campaña de 30 órbitas", dijo Retherford. "La combinación de las intensivas medidas in situ de Juno con nuestras observaciones de percepción remota sin duda avanzará en nuestra comprensión del papel de Io en la conducción de fenómenos acoplados en el sistema de Júpiter".