Io Volcán Observador ( IVO ) es una propuesta de bajo costo, la misión externa del planeta para explorar Júpiter 's luna Io de entender calentamiento de marea 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 , además de proporcionar información sobre otros mundos calentados por las mareas como Titán y Encelado.. Los datos de IVO también pueden mejorar nuestra comprensión de los océanos de magma y, por lo tanto, la evolución temprana de la Tierra y la Luna .
Tipo de misión | Ciencias |
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Operador | NASA / Laboratorio de Física Aplicada / Universidad de Arizona |
Sitio web | https://ivo.lpl.arizona.edu/ |
Duración de la misión | Tránsito de 5 años a Júpiter Misión principal de 47 meses en Júpiter |
Propiedades de la nave espacial | |
Fabricante | Laboratorio de Física Aplicada |
Masa de lanzamiento | <2000 kg |
Secado masivo | <800 kilogramos |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | Enero de 2029 [1] |
Cohete | Falcon 9, Vulcan, New Glenn |
Sitio de lanzamiento | cabo Cañaveral |
Orbitador de Júpiter | |
Órbitas | 10 |
Sobrevuelo de Io | |
IVO es similar al concepto Io Orbiter sugerido para el Programa Nuevas Fronteras por la Encuesta Decadal de Ciencias Planetarias del Consejo Nacional de Investigación de EE. UU. 2013-2022 . [2] La misión se propuso a la NASA 's Discovery Program 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 fue también propuso a la NASA Descubrimiento y Expansión de Capacidad de Misión Scout (DSMCE) en 2007 y recibió un estudio de concepto en 2009. [6] [7]
En 2020, IVO fue seleccionado junto con otras tres propuestas de Discovery para un estudio adicional, y se espera que uno o dos sean seleccionados para volar. [8] En todos los casos, el investigador principal ha sido Alfred McEwen . Sin embargo, IVO y Trident fueron pasados por alto en la fase de selección del Discovery 15 y 16 a favor de DAVINCI + y VERITAS , ambas misiones a Venus . [9]
Perfil de la misión
El lanzamiento de línea de base propuesto permitiría una trayectoria MEGA (Marte-Earth Gravity Assist), utilizando una asistencia de gravedad tanto en Marte como en la Tierra para llegar a Júpiter en agosto de 2033. [1] Tras un sobrevuelo de Io en su camino, el Observador del Volcán Io 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 durante cuatro años. Durante cada uno de estos encuentros, la nave espacial se acercaría a Io desde la región del polo norte, haría su aproximación más cercana a Io cerca de su ecuador a una altitud entre 200 y 500 kilómetros y dejaría a Io sobre su región del polo sur. [1] El tiempo y la ubicación de la aproximación más cercana se optimizan cuidadosamente para obtener las observaciones más claras del campo magnético inducido de Io, la amplitud de libración y el campo de gravedad. Los volcanes en erupción se observarán a la luz del sol y en la oscuridad para restringir mejor las composiciones de lava. La distribución del calor que emana de Io se medirá desde perspectivas polares que no fueron vistas por la nave espacial Galileo y que no se pueden observar 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.
Estado actual
Io Volcano Observer (IVO) se propuso al Programa de Descubrimiento de la NASA por tercera vez en julio de 2019 y se seleccionó para su estudio adicional en febrero de 2020. [1] [5] [8]
Ciencias
La actual geología hiperactiva de Io es de gran interés científico en sí misma, pero IVO busca comprender los procesos fundamentales que tienen implicaciones mucho más allá de esta luna tan inusual. El tema que conecta las diversas ciencias que se realizarán en Io es "Sigue el calor".
Existe un debate continuo sobre dónde se produce el calor de la marea dentro de Io con algunas observaciones que sugieren que se encuentra principalmente en el manto poco profundo, mientras que otras sugieren que el calor se distribuye ampliamente. Tampoco está claro cuánto del calentamiento se debe a la deformación de la roca sólida en comparación con el empuje del magma líquido.
Existe evidencia que sugiere que hay una capa global de derretimiento (a veces llamada océano de magma ) debajo de la corteza congelada de Io, 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 han sido 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 del sistema solar exterior calentadas por las mareas.
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 " tubería 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 losas de corteza oceánica fría en 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 99% frío de la corteza de Io está involucrado en la tectónica de la tubería de calor , IVO puede tener una ventana sobre cómo operaban la Tierra, la Luna y Marte primitivas.
Siga el calor más allá de Io, lleve 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 el sistema joviano. Ío, Europa y Ganímedes tienen su evolución de marea unida entre sí a través de la resonancia de Laplace , por lo que el sistema se comprende bien solo si se combinan las mediciones de las tres lunas. IVO, Europa Clipper y JUICE harían precisamente esto. Las toneladas de gases volcánicos extraídos de Io cada segundo se propagan ampliamente por el poderoso campo magnético de Júpiter. IVO volará a través de este material proporcionando una nueva perspectiva sobre cómo se elimina este material 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 en 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 .
Objetivos científicos
Los objetivos científicos de esta misión propuesta son: [1]
- Determinar el grado y la distribución de la masa fundida en el manto de Io.
- Determinar la estructura litosférica de Io
- Determine dónde y cómo Io está perdiendo calor
- Medir la evolución orbital de Io
- Determine la tasa actual de pérdida volátil de Io
Carga útil científica
La carga útil científica altamente capaz de IVO se basa en instrumentos que se han desarrollado para otras misiones. [1]
- Cámara de ángulo estrecho (NAC): detector CMOS de 10 μrad / píxel, imágenes en color de pulsador en 12 pasos de banda de 350 a 1050 nm, imágenes de encuadre pancromático para películas y geodesia. Derivado de la cámara EIS NAC de Europa Clipper.
- Thermal Mapper (TMAP): 125 μrad / pixel, nueve pasos de banda para mapeo térmico y composiciones de silicato. Derivado de BepiColumbo instrumento Mertis 's.
- Magnetómetros de doble flujo (DMAG): dos unidades con una sensibilidad de 0.01 nT. Relacionado con los magnetómetros de InSight.
- Instrumento planetario para sondeo magnético (PIMS): dos campos de visión cónicos de 90 grados. Derivado del instrumento PIMS de Europa Clipper .
- Espectrómetro de masas de iones y neutros (INMS): rango de masas de 1 a 1000 amu / q. Derivado del instrumento NIM de JUICE.
- En el estudio de fase A también se está considerando una cámara gran angular construida por estudiantes (WAC) basada en la cámara EIS WAC de Europa Clipper .
Ver también
- Sobrevuelo de Io con encuentros repetidos ( FIRE ), un concepto de misión para Io
- Atmósfera de Io
Referencias
- ^ a b c d e f g McEwen, AS (2021). El Observador del Volcán Io (IVO) (PDF) . Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria . Resumen # 1352 . Consultado el 9 de febrero de 2021 .
- ^ "Visión y viajes para la ciencia planetaria en la década 2013-2022" . Junta de Estudios Espaciales, Consejo Nacional de Investigaciones. 2011.
- ^ McEwen, A .; et al. (2010). Justificación científica de una misión de observador de volcanes Io (IVO) (PDF) . LPSC XLI . Resumen # 1433.
- ^ McEwen, A .; et al. (2015). El Observador del Volcán Io (IVO) para Discovery 2015 (PDF) . LPSC XLVI . Resumen # 1627.
- ^ a b "Siga el calor: Observador del volcán Io". AS McEwen, E Turtle, L Kestay, K Khurana, J Westlake, etcétera. EPSC Abstracts Vol. 13, EPSC-DPS2019-996-1, 2019 Reunión conjunta EPSC-DPS 2019.
- ^ Green, James (12 de marzo de 2008). "Actualización de ciencia planetaria y planes de ciencia lunares" (PDF) . Centro de vuelo espacial Goddard . NASA . Consultado el 8 de febrero de 2010 .
- ^ James L., Green (23 de junio de 2008). "Actualización de la División de Ciencias Planetarias" (PDF) . NASA. Archivado desde el original (PDF) el 21 de septiembre de 2008 . Consultado el 10 de noviembre de 2009 .
- ^ a b "La NASA selecciona cuatro posibles misiones para estudiar los secretos del sistema solar" . NASA . 13 de febrero de 2020.
- ^ Potter, Sean (2 de junio de 2021). "La NASA selecciona 2 misiones para estudiar el mundo 'Lost Habitable' de Venus" (Comunicado de prensa). NASA . Consultado el 2 de junio de 2021 .