Io Volcano Observer ( IVO ) es una misión propuesta de bajo costo para explorar Io , la luna de Júpiter , para comprender el calentamiento de las mareas como un proceso planetario fundamental. [1] Los principales objetivos científicos son comprender (A) cómo y dónde se genera el calor de las mareas dentro de Io, (B) cómo se transporta el calor de las mareas a la superficie y (C) cómo está evolucionando Io. Se espera que estos resultados tengan implicaciones directas para la historia térmica de Europa y Ganímedes , así como también proporcionen información sobre otros mundos calentados por mareas, como Titán y Encelado . Los datos de IVO también pueden mejorar nuestra comprensión de los océanos de magma y, por tanto, de la evolución temprana de la Tierra y la Luna .
IVO es similar al concepto Io Orbiter sugerido para el Programa Nuevas Fronteras por la Encuesta Decenal de Ciencias Planetarias del Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. 2013-2022 . [2] La misión fue propuesta al Programa Discovery de la NASA por la Universidad de Arizona y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en 2010, 2015 y 2019. [3] [4] [5] IVO también fue propuesta al Discovery & Expansión de la Capacidad de la Misión Scout (DSMCE) en 2007 y recibió un estudio conceptual en 2009. [6] [7]
En 2020, IVO fue seleccionado junto con otras tres propuestas de Discovery para su estudio adicional, y se espera que una o dos sean seleccionadas para volar. [8] En todos los casos el Investigador Principal ha sido Alfred McEwen . Sin embargo, IVO y Trident fueron ignorados en la fase de selección de Discovery 15 y 16 a favor de DAVINCI+ y VERITAS , ambas misiones a Venus . [9]
El lanzamiento de referencia propuesto permitiría una trayectoria MEGA (Mars-Earth Gravity Assist), utilizando una asistencia gravitatoria tanto en Marte como en la Tierra para llegar a Júpiter en agosto de 2033. [1] Después de un sobrevuelo de Io en su camino, el Io Volcano Observer ejecutaría una quemadura de inserción orbital de Júpiter para entrar en una órbita inclinada alrededor de Júpiter. Durante el resto de la misión principal, IVO se encontraría con Io nueve veces en cuatro años. Durante cada uno de estos encuentros, la nave espacial se acercaría a Io desde su región polar norte, haría su máximo acercamiento a Io cerca de su ecuador a una altitud de entre 200 y 500 kilómetros, y abandonaría Io sobre su región polar sur. [1] El tiempo y la ubicación del máximo acercamiento se optimizan cuidadosamente para obtener las observaciones más claras del campo magnético inducido, la amplitud de libración y el campo de gravedad de Io . Los volcanes en erupción se observarán a la luz del sol y en la oscuridad para limitar mejor las composiciones de lava. La distribución del calor que emana de Ío se medirá desde perspectivas polares que no fueron vistas por la nave espacial Galileo y que no pueden observarse desde la Tierra. IVO también tomará muestras de la compleja mezcla de moléculas ionizadas y neutras de plasma y gas alrededor de Io. La nave espacial está siendo diseñada para sobrevivir a la misión principal con un amplio margen que podría permitir varios tipos de misiones extendidas.
Io Volcano Observer (IVO) fue propuesto al Programa Discovery de la NASA por tercera vez en julio de 2019 y fue seleccionado para estudios adicionales en febrero de 2020, [1] [5] [8] pero en junio de 2021, dos misiones a Venus, DAVINCI+ y VERITAS , fueron seleccionados en su lugar. [9]
La geología hiperactiva actual de Ío es de gran interés científico en sí misma, pero IVO busca comprender procesos fundamentales que tienen implicaciones mucho más allá de esta luna tan inusual. El tema que conecta la diversa ciencia que se realizará en Io es "Follow the Heat".
Existe un debate continuo sobre dónde se produce el calor de las mareas dentro de Ío; algunas observaciones sugieren que es principalmente en el manto poco profundo , mientras que otras sugieren que el calentamiento está ampliamente distribuido. Tampoco está claro qué parte del calentamiento se debe a la deformación de la roca sólida y en qué medida se empuja el magma líquido.
Hay evidencia que sugiere que hay una capa global de derretimiento (a veces llamada océano de magma ) debajo de la corteza helada de Ío, pero también hay razones por las que dicha capa de derretimiento no puede persistir. IVO utiliza cuatro experimentos independientes para determinar si existe un océano de magma y, si existe, medir sus propiedades básicas. Se cree que los océanos de magma fueron comunes en la historia más temprana de la mayoría de los cuerpos del Sistema Solar interior, por lo que IVO puede tener la oportunidad de investigar un proceso clave que murió hace unos 4 mil millones de años en cualquier otro lugar de nuestro sistema solar. También es concebible que algunas de las lecciones aprendidas sobre los océanos de magma también puedan ser aplicables a los océanos de agua dentro de las lunas heladas calentadas por las mareas del sistema solar exterior.
Por ejemplo, la forma en que Io pierde su calor interno es muy diferente de cómo la Tierra y otros planetas rocosos pierden calor en este momento. Io parece perder casi todo su calor a través de un proceso de " tubo de calor " a través de erupciones volcánicas que cubren aproximadamente el 1% de la superficie del cuerpo. En la Tierra, la tectónica de placas mezcla grandes placas de corteza oceánica fría con el manto cálido. En la Luna y Marte, la mayor parte de la pérdida de calor actual se produce por conducción a través de la corteza. Al examinar cómo el frío 99% de la corteza de Io está involucrado en la tectónica de los tubos de calor , IVO puede tener una ventana a cómo operaron la Tierra, la Luna y Marte en sus inicios.
Siga el calor más allá de Io y lleve a la ciencia de IVO a considerar el efecto que tienen las mareas en la órbita de Io y la contaminación volcánica que se propaga por todo el sistema joviano. Ío, Europa y Ganímedes tienen su evolución de mareas sincronizada entre sí mediante la resonancia de Laplace , por lo que el sistema se comprende bien sólo si se combinan las mediciones de las tres lunas. IVO, Europa Clipper y JUICE harían precisamente esto. Las toneladas de gases volcánicos que se desprenden de Ío cada segundo se propagan ampliamente por el poderoso campo magnético de Júpiter. IVO analizará este material y brindará nueva información sobre cómo se elimina y adónde va. Este es el primer paso para comprender cómo se ha alterado la química de Io desde su estado inicial y puede proporcionar pistas útiles sobre cómo han evolucionado las atmósferas de otros cuerpos con el tiempo.
En general, el IVO tiene la intención de utilizar Io como un laboratorio natural del tamaño de un planeta para comprender mejor los procesos que son importantes en todo el Sistema Solar e incluso afectan a los exoplanetas .
Los objetivos científicos de esta misión propuesta son: [1]
La carga útil científica de alta capacidad de IVO se basa en instrumentos que se han desarrollado para otras misiones. [1]