En un proceso llamado calentamiento de marea, el empuje y tracción gravitacional de las lunas galileanas de Júpiter (Ío, Europa, Ganímedes y Calisto) y el propio gigante gaseoso estiran y aplastan las lunas lo suficiente para calentarlas.

Como resultado, algunas de estas lunas heladas contienen interiores lo suficientemente cálidos como para albergar océanos de agua líquida y, en el caso de la luna rocosa Ío, el calentamiento de marea derrite las rocas en magma.

Los investigadores planetarios anteriormente creían que Júpiter era responsable de la mayor parte del calentamiento de marea asociado con el interior líquido de las lunas, pero el Dr. Hamish Hay, del Laboratorio de Propulsión a Reacción de la NASA y sus colegas, descubrieron que las interacciones de luna a luna pueden ser responsables del calentamiento, en lugar de Júpiter.

Las lunas galileanas de Júpiter podrían estar calentándose unas a otras

“Mantener los océanos subsuperficiales libres de congelación durante tiempos geológicos requiere un delicado equilibrio entre el calentamiento interno y la pérdida de calor, y, sin embargo, tenemos varias pruebas de que Europa, Ganímedes, Calisto y otras lunas deberían ser mundos oceánicos”, dijo el Dr. Antony Trinh, coautor del estudio, investigadora postdoctoral en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.

Ío, la luna más cercana a Júpiter, muestra una actividad volcánica generalizada, otra consecuencia del calentamiento de marea, pero con una intensidad más alta, probablemente experimentada por otros planetas terrestres, como la Tierra, en su historia temprana.

En última instancia, queremos comprender la fuente de todo este calor, tanto por su influencia en la evolución y habitabilidad de los muchos mundos del sistema solar, así como los mundos de sistemas estelares más allá del nuestro.

“Es sorprendente porque las lunas son mucho más pequeñas que Júpiter”, dijo el Dr. Hay.

“No esperarías que fueran capaces de crear una respuesta de marea tan grande”.

El secreto del calentamiento de marea es un fenómeno llamado resonancia de las mareas.

“La resonancia genera mucho más calor. Básicamente, si empujas cualquier objeto o sistema y lo sueltas, se tambaleará a su propia frecuencia natural”, explicó el Dr. Hay.

“Si sigues empujando el sistema a la frecuencia correcta, esas oscilaciones se hacen cada vez más grandes, como cuando estás empujando un columpio”.

“Si empujas el columpio en el momento adecuado, va más alto, pero si te equivocas en el momento; el movimiento del columpio disminuye”.

La frecuencia natural de cada luna depende de la profundidad de su océano.

“Estas resonancias de marea se conocían antes de este trabajo, pero solo se conocen por las mareas generadas por Júpiter, que pueden crear este efecto de resonancia únicamente si el océano es realmente fino (menos de 300 m, o menos de 1.000 pies), lo cual es poco probable”, dijo el Dr. Hay.

“Cuando las fuerzas de marea actúan sobre un océano global, se produce una onda de marea en la superficie que termina propagándose alrededor del ecuador con una cierta frecuencia o período”.

Según el modelo del equipo, la influencia de Júpiter por sí sola no puede ocasionar mareas con la frecuencia adecuada para resonar con las lunas porque se cree que los océanos de las lunas son demasiado espesos.

Solamente cuando los investigadores agregaron la influencia gravitacional de las otras lunas, comenzaron a ver las fuerzas de marea acercándose a las frecuencias naturales de las lunas.

Cuando las mareas generadas por otros objetos en el sistema lunar de Júpiter coinciden con la frecuencia resonante de cada luna, la luna comienza a experimentar más calentamiento que el calor generado únicamente por las mareas elevadas por Júpiter, y en los casos más extremos, esto podría resultar en el derretimiento interno de hielo o rocas.

Para que las lunas experimenten esta resonancia de marea, sus océanos deben tener de decenas a cientos de kilómetros de espesor, lo que está dentro del rango de las estimaciones actuales de los científicos. Sin embargo, hay algunas advertencias sobre los nuevos hallazgos.

“Nuestro modelo asume que las resonancias de marea nunca se vuelven demasiado extremas”, dijo el Dr. Hay.

“Queremos volver a esta variable en el modelo y ver qué sucede cuando se elimina esa restricción”.

“También esperamos que los estudios futuros puedan inferir la verdadera profundidad de los océanos dentro de estas lunas”.

Crédito de la imagen: Proyecto Galileo / Proyecto Voyager / Laboratorio de Propulsión a Reacción de la NASA.

Referencia del documento científico:
Hamish C.F.C. Hay et al. Powering the Galilean Satellites with Moon-Moon Tides. Geophysical Research Letters, published online July 19, 2020; doi: 10.1029/2020GL088317