Pesquisadores observam ondas em lago gigante de lava em lua de Júpiter

Pesquisadores observam ondas em lago gigante de lava em lua de Júpiter

Com telescópio na Terra, os cientistas observaram o fenômeno em Io, que é o corpo celeste com maior atividade vulcânica do Sistema Solar; cratera incandescente tem o tamanho de Sergipe

Fábio de Castro, O Estado de S.Paulo

12 Maio 2017 | 20h48

Graças a um raro alinhamento de duas luas de Júpiter - Io e Europa -, um grupo de cientistas conseguiu observar pela primeira vez duas imensas ondas no maior lago de lava de Io. Segundo os cientistas, Io é o corpo celeste com maior atividade vulcânica em todo o Sistema Solar. Os pesquisadores produziram um mapa com detalhes sem precedentes do grande lago incandescente, que tem o tamanho do estado de Sergipe.

De acordo com o estudo, publicado ontem na revista Nature, o fenômeno que possibilitou a observação de ondas de lava, ocorreu no dia 8 de março de 2015, quando Europa passou diante de Io, bloqueando gradualmente a luz proveniente de seu maior lago de lava, conhecido como Loki Patera.

Como a superfície de Europa é coberta por água congelada, ela reflete muito pouca luz solar infravermelha. Fazendo uma sequência de imagens de Io à medida que Europa passava à sua frente, os cientistas registraram a quantidade de luz infravermelha exata que emanava de diferentes faixas do lago de lava. 

Isso permitiu que eles isolassem com precisão o calor que emana da superfície de Io e criassem um mapa térmico, mostrando a variação da tempertura ao longo da imensa cratera de lava. Foi possível então observar duas ondas que se originava em um dos lados do Loki Patera e avançavam vagarosamente, em torno de uma ilha em seu centro, encontrando-se do lado oposto 18 meses depois.

Os dados de ondas infravermelhas mostraram que, na superfície do Loki Patera (Loki é um deus nórdico e pátera significa uma cratera vulcânica ampla e rasa), a lava foi revolvida em ondas que passaram do oeste para o leste, na velocidade de um quilômetro por dia.

As imagens foram obtidas usando o Large Binocular Telescope Observatory, localizado nas montanhas do Arizona (Estados Unidos), a uma distância de cerca de 630 milhões de quilômetros da lua de Júpiter. O estudo foi liderado por cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley (UC Berkeley), nos Estados Unidos. 

"Se o Loki Patera é um mar de lava, ele cobre uma área mais de um milhão de vezes maior que um típico lago de lava na Terra. Nesse cenário, porções de crosta fria afundam, expondo o magma incandescente no fundo e causando um brilho no espectro do infravermelho", explicou uma das autoras do estudo, Katherine de Kleer, da UC Berkeley.

Acende a apaga. O Loki Patera brilha e se obscurece periodicamente. O revolvimento de lava é uma das explicações mais aceitas para esse fenômeno. O grande lago de lava tem 200 quilômetros de diâmetro e a parte incandescente de sua superfície tem uma área de 21,5 mil quilômetros quadrados.

O brilho intermitente em Io foi observado por astrônomos pela primeira vez na década de 1970, mas só ficou claro que ele é provocado por erupções vulcânicas depois que as naves Voyager 1 e 2 sobrevoaram a lua de Júpiter em 1979.

Apesar das imagens altamente detalhadas obtidas pela missão Galileo, da Nasa, no fim da década de 1990 e no início da década de 2000, até agora os astrônomos debatem se o pico de brilho no grande lago vulcânico - que ocorre em períodos de 400 a 600 dias - são provocados por revolvimento de lava, ou por erupções periódicas.

"Conseguimos obter o primeiro mapa da pátera completa. Ele mostra não apenas uma, mas duas ondas de ressurgência varrendo a pátera. Isso é algo bem mais complexo do que imaginávamos", disse outro dos autores da pesquisa, Ashley Davies, do Laboratório de Propulsão a Jato de Pasadena (Estados Unidos).

O telescópio Large Binocular Telescope Observatory (LBTO), utilizado para fazer a descoberta, tem dois espelhos gêmeos de 8,4 metros de diâmetro. Construído no sudeste do Arizona, o instrumento combina os dados de seus dois "olhos" - em um processo conhecido como interferometria - para eliminar os problemas de foco provocados pela atmosfera. 

"Dois anos antes, o LBTO forneceu as primeiras imagens obtidas a partir da Terra de duas manchas quentes separadas no Loki Patera. Isso foi possível graças à resolução única obtida pelo uso interferométrico do equipamento, que é equivalente à que seria oferecida por um telescópio de 25 metros", disse o diretor do LBTO Christian Veillet, que também é um dos autores do artigo. 

"Desta vez, no entanto, a refinada resolução do LBTO foi obtida graças à observação do Loki Patera no momento em que Io era ocultada por Europa", explicou Veillet.

Europa levou 10 segundos para cobrir completamente o Loki Patera, segundo o cientista. "Havia tanta luz infravermelha disponível que pudemos fatiar as observações em intervalos de um oitavo de segundo, durante os quais a borda de Europa avançava poucos quilômetros diante da superfício de Io. O Loki Patera estava coberto de um lado, mas livre do outro. Essa era a situação que precisávamos para fazer um mapa real da distribuição da superfície quente ao longo da pátera", disse Veillet.

Mapa térmico. Essas observações deram aos astrônomos um mapa térmico bidimensional do Loki Patera, com uma resolução superior a 10 quilômetros - 10 vezes melhor do que normalmente é possível com o interferômetro naquele comprimento de onda (de 4,5 microns). O mapa térmico revelou uma variação de temperatura ao longo da superfície do lago, de 270 graus Kelvin do lado oeste - onde o revolvimento parece ter começado - a 330 graus Kelvin no lado sudeste, onde a lava revolvida era mais fresca e mais quente.

Utilizando a informação sobre a temperatura e a taxa de esfriamento do magma obtida a partir de estudos feitos com vulcões na Terra, Keer conseguiu calcular por quanto tempo o magma ficava exposto na superfície. Os resultados - entre 180 e 230 dias antes das observações no lado oeste e 75 dias antes no lado leste - estão de acordo com estimativas feitas anteriormente sobre a velocidade do revolvimento. 

O revolvimento, segundo os cientistas, começou em momentos diferentes em dois lados de uma ilha fria que fica no centro do lago, que já estava lá desde que a Voyager fotografou Io pela primeira vez, em 1979.

"A velocidade de revolvimento é também diferente dos dois lados da ilha, o que pode ter relação com a composição da lava e a quantidade de gás dissolvido nas bolhas que se formam no magma", disse Kleer.

"Deve haver diferenças no fornecimento de magma nas duas metades da pátera. Seja lá qual for o fator que desencadeia o revolvimento, ele consegue desencadeá-lo quase ao mesmo tempo nas duas metades. Esses resultados nos dão uma ideia da complexidade do sistema de bombeamento sob o Loki Patera", explicou.

Em geral, segundo a pesquisadora, o revolvimento em lagos de lava ocorre porque a crosta na superfície, que esfria devagar, engrossando, torna-se mais densa do que o magma logo abaixo. Essa parte da crosta então afunda, empurrando o resto da crosta no entorno com ela, gerando uma onda que se propaga na superfície. 

De acordo com os cientistas, quando a crosta se quebra, ela pode também fazer o magma espirrar, como uma fonte de fogo. O mesmo ocorre em lagos de lava na Terra, mas em menor escala.

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