¿Tienen algo que ver las lunas (llenas) con el vulcanismo?

No solo hay volcanes en la Tierra. Conocemos otros tres mundos del Sistema Solar donde hemos observado actividad volcánica, y en bastantes hay indicios de actividad relativamente reciente

Una erupción volcánica en la luna de Júpiter, Io, vista por la nave 'Galileo'.
Una erupción volcánica en la luna de Júpiter, Io, vista por la nave 'Galileo'.NASA

Está siendo muy triste ver a muchos palmeros perder sus casas y sus posesiones materiales y emocionales, sus recuerdos, todo arrasado por la lava. Como astrofísico tengo una especial conexión con esa isla, tan bonita, con gente tan amable, tan llena de contrastes, desde los bosques de laurisilva hasta los volcanes del sur, pasando por el Observatorio del Roque de los Muchachos y la Caldera de Taburiente, que nos recuerda que la historia de La Palma es cataclísmica. Quiero mandar mucho ánimo para todos, espero que el volcán pare pronto y que os podamos ayudar a reconstruir vuestras vidas.

Tras leer la cantidad de información sobre volcanes que nos inunda esta semana, comentamos aquí algunos aspectos más astrofísicos sobre el vulcanismo, cuya relevancia para la habitabilidad de un planeta ya empezamos a tratar hace tiempo. En concreto, queremos comentar algo sobre estos asuntos, de los que hemos oído y leído estos días: ¿Solo hay volcanes en la Tierra?, ¿por qué existen los volcanes?, ¿tiene algo que ver la Luna llena con el vulcanismo?

En Marte siempre se dice que está el volcán más grande del Sistema Solar, el Monte Olimpo, pero nunca hemos visto actividad volcánica en el planeta rojo. Ahora bien, en cualquier planeta o satélite con superficie sólida que no esté plagado de cráteres resultado de choques de meteoritos (cómo diferenciar con un telescopio un cráter volcánico de uno de los denominados de impacto es otro asunto) ha debido existir actividad geológica en el pasado, con volcanes expulsando material que tapó los impactos (nos contenemos y no hablamos de lava, ya volveremos a esto). No es el caso de la Luna o Mercurio, plagados de cráteres de impacto. Pero planetas como Venus, aunque es difícil verlo porque está siempre nublado, o satélites como Encélado, de Saturno, tienen una superficie bastante lisa y joven, sin cráteres de impacto. Aquí viene un concepto importante: la edad de la superficie de un planeta puede ser muy diferente a la edad en la que se formó ese astro. Así, en el caso de la Tierra, que se formó hace 4500 millones de años, su superficie tiene una edad media de 2000 millones de años. De hecho, es bastante difícil encontrar una roca que tenga la edad de la Tierra, no han sobrevivido. En el caso de Venus, que se debió formar a la vez que la Tierra, su superficie tiene solo unos pocos cientos de millones de años. ¡Pero nunca hemos visto un volcán activo en Venus! No hay grandes montañas de origen volcánico o tectónico en el planeta verde, aunque sí volcanes que se llaman de tortita, muy extendidos y bajos, algo que no se observa en la Tierra. Sí tenemos pruebas indirectas, como la variación de la abundancia de dióxido de azufre en la atmósfera o la detección de olivina en su superficie, un mineral verdoso muy común en La Palma o Lanzarote, donde es el centro de una bonita leyenda.

¿Por qué hay actividad volcánica? La respuesta general es que existe una acumulación de energía que hay que liberar de alguna manera. Efectivamente, el interior de muchos planetas y satélites está fundido. En el caso de la Tierra, el calor creado por los choques de planetesimales que fueron uniéndose para formar planetas, y sobre todo la energía liberada por elementos radiactivos como el torio o el uranio, mantiene fundida parte de la roca por debajo de la corteza terrestre, que mide entre 5 y 70 kilómetros.

¿Cómo es posible que un satélite como Ío, más o menos del tamaño de la Luna, sea el cuerpo del Sistema Solar con mayor actividad volcánica?

Los planetas se van enfriando lentamente emitiendo energía como una bombilla (sobre todo en el infrarrojo), pero no ha dado tiempo a que la Tierra se enfríe totalmente, principalmente porque la desintegración de elementos radioactivos libera energía lenta pero incesantemente. Los cuerpos más pequeños se enfrían más rápidamente, lo que explicaría que la Luna, Mercurio o Marte, más pequeños que la Tierra, no tengan actividad volcánica reciente. Venus, con un tamaño parecido a la Tierra, sí debería tenerla.

Si los planetas más pequeños no tienen volcanes activos porque se han enfriado, ¿cómo es posible que un satélite como Ío, más o menos del tamaño de la Luna, sea el cuerpo del Sistema Solar con mayor actividad volcánica? Como ejemplo, se calcula que Ío libera gases por sus volcanes a una velocidad de una tonelada por segundo. Eso es más que los 100 kg por segundo de dióxido de azufre que está liberando el volcán de La Palma, pero lo impresionante es que Ío lo expulsa fuera de su acción gravitatoria y el gas pasa a girar alrededor de Júpiter formando un dónut a lo largo de la órbita del satélite. En el caso del volcán de La Palma, se crea un penacho de unos pocos kilómetros y el gas se acaba disolviendo en la atmósfera.

El calentamiento del interior de Ío que provoca su gran actividad volcánica se puede explicar poniendo como analogía una bola de plastilina. Igual que cuando se amasa la plastilina esta se calienta, Ío es como plastilina para Júpiter, siendo amasado por la acción gravitatoria del planeta, un proceso en el que se produce grandes cantidades de energía en forma de calor. El calentamiento es debido a las fuerzas de marea, las mismas que explican el comportamiento de los mares en la Tierra, que se originan por la diferencia apreciable en la acción gravitatoria del gigante Júpiter sobre distintas zonas del satélite (la cara más cercana frente a la más lejana al planeta) y, sobre todo, a la diferencia de fuerzas que Ío experimenta a lo largo de su órbita elíptica alrededor de Júpiter y en resonancia con otros satélites como Europa. El tira y afloja gravitatorio de Júpiter y las otras lunas provoca que las fuerzas de marea sean decenas de miles más intensas en Ío comparadas con lo que vemos en el sistema Tierra-Luna. La Luna, efectivamente, también deforma la superficie de la Tierra (y al revés), sobre todo los mares, provocando las mareas, pero también la roca de la corteza, que se puede elevar y volver a hundir unas decenas de centímetros al ritmo de la Luna. Esto puede ayudar a crear pequeñas fracturas en la corteza, pero la relación de la Luna llena con los volcanes está lejos de ser probada, entre otras cosas porque esté la Luna llena o nueva, más o menos se encuentra a la misma distancia y ejerce la misma fuerza gravitatoria. Otra cosa es que la alineación del Sol, Tierra y nuestro satélite en esas fases de la Luna ayude a tener efectos más marcados, como es el caso de las mareas vivas. Volviendo a Ío, los efectos de marea proporcionan al satélite unos 100 billones de vatios, una energía que es hasta unas 10 veces mayor que todo el consumo eléctrico en la Tierra, y esa energía mantiene el interior de Ío fundido.

Hay cuatro mundos de los que tenemos indicios, pero no hemos visto nunca un volcán en activo: Marte, Venus, Plutón y la luna de Júpiter Europa. En otros dos satélites existe la certeza de que hay actividad volcánica, Tritón y Encélado, lunas de Neptuno y Saturno, respectivamente. En ellos hemos observado volcanes, pero no como el que estos días vemos en las noticias. Son volcanes donde la lava no es roca fundida, sino agua líquida, incluso podrían producir coladas de amoníaco o metano. Pero esa es otra historia, la dejamos para otro día.

Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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