Volcanismo en el Sistema Solar

Jose A. Rodriguez LosadaJose A. Rodriguez Losada

Desde el punto de vista geodinámico, el volcanismo de planetas o satélites, es la manifestación en superficie de su energía térmica

interna mediante la emisión al exterior de productos sólidos, líquidos o gaseosos.

En función de los materiales emitidos se pueden definir dos tipos de volcanismo planetario:

a) Volcanismo igneo, predominante en el sistema solar interior.

Caracterizado por la emisión de mezlcas silicatas fundidas.

Temperaturas entre 700 a 1200 ºC.

b) Criovolcanismo, predominante en el sistema solar exterior.

Caracterizado por la emisión de agua, “salmueras”, dióxido de

Carbono, metano, amoniaco, hidrógeno. Temperaturas en torno

a 0ºC o inferiores.

Factores condicionantes del volcanismo planetario.

Estructuras volcánicasTipo de Tectónica

Gravedad superficial

Mecanismos eruptivos y productos volcánicos

Quimismo de los materiales emitidos.Presión atmosférica superficial.Contrastes térmicos entre superficie y

material emitido.

¿De dónde procede la energía térmica de los planetas?

Dos tipos de Fuentes: una interna y otra externa.

Causas internas

a) Calor remanente, almacenado durante la acreción planetaria.

b) Procesos de decantación geoquímica.

c) Calor radiogénico procedente de la desintegración de elementos inestables (U, Th, K).

Causas externas

a) Impactos meteoríticos.

b) Deformaciones mareales.

Los volcanes constituyen una de las máximas expresiones geológicas de la actividad planetaria

Tuvieron un papel crucial en los primeros episodios de formación de planetas y sus atmósferas.

Permiten adentrarnos en el conocimiento de los procesos y materiales del interior de La Tierra y otros cuerpos planetarios de nuestro Sistema Solar.

Son evidencias de la actividad geodinámica planetaria.

A ellos están ligados una buena parte de recursos minerales de interés económico.

Son importantes desde el punto de vista astrobiológico por sus implicaciones en la búsqueda de vida en otros planetas.

Los volcanes también desarrollan un papel muy importante en la generación de atmósferas planetarias durante los primeros estadios de diferenciación

De igual forma, las emisiones volcánicas modifican las atmósferas, contribuyendo significativamente a cambios climáticos a escala planetaria

Pinatubo (Filipinas. 15/06/1991)

Volcanismo – La Tierra

Volcanismo - La Tierra

Volcanes – La Tierra

Volcanismo - La Tierra - Volcanes según el tipo de erupción

Erupciones poco violentas, emiten grandes cantidades de cenizas y piroclástos.

La lava es poco viscosa

Erupciones violentas, con grandes cantidades de piroclástos, cenizas y lava viscosa

Suaves pendientes de 2 a 10º, edificios en escudo o plato de

sopa invertido, lava muy fluida

Gran abundancia de piroclástos, nubes ardientes de ceniza, gases y domos de lava muy espesa

Elevada cantidad de cenizas y piroclástos, columnas de cenizas como gigantescas coliflores que se elevan miles de metros desde el cráter

Volcanismo - La TierraCalderas, estratovolcanes, conos de cínder

Caldera de Crater Lake

Fasnia-Siete Fuentes (1704-1705)

Tenerife

Pico Viejo (Tenerife)

Teide (Tenerife)

(Cono de ceniza Lava Butte y superficies “aa” en primer término. Oregon, USA)

Lavas “aa”. Las Cañadas (Tenerife)Lavas Pahoehoe. Las Cañadas (Tenerife)

Colada en bloques. Las Cañadas (Tenerife)

Volcanismo-La Tierra: Estructuras Lávicas

Mauna Kea (MK), Mauna Loa (ML), Hualalai (H), Kohala (K) East Maui volcano (EM).

Volcanismo - La Tierra

(Volcanes en Escudo – Hawai)

Erupción del volcán Santa Helena (EEUU, 18/05/1980. 08:32-08:33 a.m.)

Volcanismo – La TierraVolcanismo submarino

Volcanismo – La Tierra

Actividad hidrotermal subaérea

Volcanismo – La Tierra

Actividad hidrotermal submarina

Localización de chimeneas hidrotermales asociadas

a dorsales oceánicas

Volcanismo - La Luna

Volcanismo - La Luna

Después de la formación de la corteza lunar y de la solidificación del “océano de magma” varios impactos meteoríticos produjeron grandes cuencas, generando enormes cantidades de brechas e “impact melts”.

Las cuencas mayores se rellenaron parcialmente con enormes flujos de lava basáltica. Se supone que estos basaltos de los mares se formaron por fusión del manto lunar y fueron emitidos durante un período de unos cientos de millones años.

La actividad volcánica disminuyó con el tiempo y se asume que cesó hace unos 1,3 Ga.

Erupciones explosivas:

-Depósitos de partículas de vidrio e ilmenita (“orange and green glass beads”).

-Cráteres con aureola oscura (“dark halo craters”).

-Depósitos oscuros (“Dark mantling deposits”).

-CO como volátil más probable.

“Mares” lunares

1. Oceanus Procellarum 2. Mare Imbrium3. Mare Cognitum 4. Mare Humorum 5. Mare Nubium 6. Mare Frigoris 7. Mare Serenitatis 8. Mare Vaporum 9. Mare Tranquillitatis 10. Mare Nectaris 11. Mare Humboldtianum 12. Mare Crisium 13. Mare Fecunditatis 14. Mare Marginis 15. Mare Smythii 16. Mare Australe 17. Mare Moscoviense 18. Mare Ingenii 19. Mare Orientale

Principales características volcánicas lunares

Existen espectaculares frentes de flujo de lava que se extienden más de 1200 km desde las zonas de emisión (Mare Imbrium), junto con muchas otras unidades menos desarrolladas de flujos compuestos.

Unas estructuras singulares son los denominados Rilles sinuosos cuyo origen se ha asignado a tubos o canales lávicos.

También se han identificado las denominadas terrazas de lava, los cráteres de halos oscuros (ej. cráter Shorty) y los depósitos piroclásticos.

Generalmente, los flujos lávicos están asociados con zonas de emisión en forma de domo y conos de escorias.

Hadley Rill

Basaltos lunares

Los basaltos de los mares lunares se caracterizan por:

a) su naturaleza vesicular; b) su alto contenido en Fe y Mg; c) su contenido bimodal en Ti ;d) están empobrecidos en elementos alcalinos con respecto a los basaltos terrestres;e) bajo contenido en SiO2;

f) mineralogía similar a los terrestres aunque químicamente no tienen agua;

g) 3.9 - 3.1 Ga Lunaita-basalto con olivino y piroxeno. Meteorito lunar

Basaltos LunaresImágenes al microscopio de basaltos lunares recogidos en las misiones Apolo. Los minerales principales son olivino, plagioclasas y piroxenos.

Orange glass beads

Volcanismo - Marte

Volcanismo - MarteMarte, siendo aproximadamente la mitad que La Tierra,

tiene varios volcanes que sobrepasan los mayores volcanes terrestres. La mayor parte de ellos se encuentran en las zonas elevadas o domos de las regiones de Tharsis y Elysium

La región de Tharsis tiene una extensión de unos 4000 km y alcanza una altitud de casi 10 km.

Los tres volcanes en escudo están claramente alineados: Ascraeus Mons (arriba a la derecha), Pavonis Mons (medio) y Arsia Mons (abajo). El Olympus Mons puede verse en la esquina superior izquierda.

Volcanismo - MarteEl Olympus Mons es un volcán en escudo, similar a los

volcanes de Hawai, de 24 km de alto y 550 km de diámetro que está rodeado por un escarpe de 6 km de alto. Es el mayor volcán conocido de nuestro sistema solar.

Volcanismo - MarteLa existencia de volcanes, con la majestuosidad del

Olympus Mons, se ha explicado porque las regiones volcánicas calientes en el manto se mantuvieron considerablemente estables, en relación con la superficie, durante cientos de millones de años.

Volcanismo - Marte

Elysium Planitia es la segunda región volcánica más grande de Marte. Se encuentra centrada en una amplio domo de 1700 x 2400 km. Los volcanes son más pequeños que en Tharsis.

Los tres volcanes incluyen Hecates Tholus, (arriba), Elysium Mons (medio) y Albor Tholus (abajo).

Una de las características de este último es que sus flancos NW han sido cubiertos por lava procedente de Elysium Mons

Volcanismo - MarteMuchos otros cráteres y estructuras volcánicas menores se encuentran dispersos en distintas zonas de Marte.

Hellas Mounds

Hadriaca Patera

Dicotomía cortical.

•Hemisferio Norte más reciente (Basaltos primarios).

•Hemisferio Sur más craterizado y antiguo. (¿magma andesítico primario? . ¿Algunas Komatiitas?).

Volcanismo - Marte

Arsia Mons Apollinaris Patera

Ceraunius Tholus y Uranius Tholus

Tharsis Tholus Uranius PateraUlysses Patera

Volcanismo - Venus

Volcanismo - Venus

Hasta hace muy poco, la densa cubierta nubosa de Venus había impedido a los investigadores descubrir la auténtica naturaleza geológica de su superficie.

La superficie de Venus es joven desde el punto de vista geológico.

Parece haber sido remodelada casi por completo hace unos 300-500 millones de años.

Su topografía está compuesta por vastas llanuras cubiertas por ríos de lava y montañas o mesetas, deformadas por la intensa actividad geológica.

Más de 100.000 pequeños escudos volcánicos están dispersos por su superficie junto con cientos de grandes volcanes.

Existen largos canales volcánicos sinuosos que se prolongan por cientos de kilómetros, destacando uno con casi 7,000 kilómetros.

En Venus existen enormes calderas con más de 100 kilómetros de diámetro.

Volcanismo - VenusLos volcanes y los fenómenos volcánicos son muy numerosos. Al

menos el 85% de la superficie de Venus esta cubierta por roca volcánica. Grandes ríos de lava, que se prolongan durante cientos de kilómetros, han cubierto las tierras bajas creando vastas llanuras.

Mylitta Fluctus es uno de los más grandes campos de flujos de lava. Se extiende casi 1000 km desde las zonas de emisión.

Algunos fenómenos únicos en Venus incluyen estructuras singulares, tales como las coronas y los aracnoides.

Volcanismo - Venus

Las coronas son grandes fenómenos circulares u ovales, rodeados por acantilados, y con cientos de kilómetros de envergadura.

Los aracnoides son estructuras alargadas similares a las coronas. Podrían haber sido causados por la entrada de magma a través de redes de fracturas que da lugar a sistemas radiales de fracturas y diques. Aracnoide de la región de Fortuna

Tipos de lava:

-Mayoritariamente basaltos primarios.

-¿Traquitas? O ¿Riolitas?.

Otras composiciones posibles:

-Komatiitas.

-Carbonatitas.

-¿Lavas de Azufre?.

Las imágenes de la sonda Magallanes de las mesetas tomadas desde una altura de 2.5 kilómetros son inusualmente brillantes. Se ha sugerido que podrían ser compuestos metálicos (pirita).

Volcanismo - Venus

Volcanismo - Sistema JovianoSatélites Galileanos

1532).

Io

Europa

Volcanismo - Io

Io tiene aproximadamente el mismo tamaño y densidad que la luna terrestre. Sin embargo, es el cuerpo volcánicamente más activo del Sistema Solar.

Las erupciones son tan comunes y de tal envergadura que toda su superficie puede ser cubierta con unos 100 m de material cada millón de años.

Volcanismo - Io

Volcanismo - IoPrincipales características

En Io se han observado impresionantes erupciones explosivas y existe evidencia indirecta de erupciones efusivas.

Las velocidades de eyección para las erupciones explosivas se ha estimado entre 500 a 1000 m/s.

Los diámetros de las plumas pueden superar los 1000 km.

La mayoría de las erupciones que dan lugar a las plumas se sitúan cerca del ecuador (entre 30ºN o S).

Dos de los principales sitios de erupción, Pele y Loki, están asociados con calderas

Erupciones de Pillan Patera y Prometeus

Estilos eruptivos en IO.

1) Tipo Prometheus: Columnas de 50-120 km de altura. Extensión de depósitos de 200-600 km. Velocidades del orden de 500 m/seg. Temperaturas asociadas en torno a 177ºC.

2) Tipo Pele: Columnas superiores a 300 km de altura. Extensión de depósitos de 1000 a 1500 km de diámetro. Veolcidades eruptivas del orden de 1000 m/seg o superiores. Temperaturas asociadas en torno a 327ºC.

Erupción en el volcán Ra Patera (IO) desde la sonda Galileo (junio de 1996, a 972.000 km). Izda: Penacho eruptivo de 100 km de altura.

Voyager, 1979

Galileo, 1996

Ra Patera

Erupción tipo Prometheo

Volcán Pele (desde Voyager, 1979 y Galileo, 1996)

Se ha propuesto que el dióxido de azufre podría ser el motor de las erupciones explosivas

Volcanismo - Io

Magmas primarios silicatados (probablemente basálticos)

Emisiones lávicas de distintas formas de Azufre

Temperaturas elevadas pueden indicar composición Komatiitica.

Migración de puntos calientes con el tiempo

Volcanismo - Io

Volcán Prometheus

Loki Patera

Emisión de gasesAemus Mons

Volcán Pelé Ra Patera

Críovolcanismo

Existen evidencias de criovolcanismo en numerosas lunas de nuestro Sistema Solar (ejemplos no a escala).

Miranda (Urano)Ariel (Urano)

Oberón (Urano)Ganimedes (Júpiter) Dione (Saturno)

Tritón (Neptuno)

Criovolcanismo - Europa

Críovolcanismo - Europa

Las imágenes de la sonda Galileo indican que “hielo caliente” o incluso agua líquida pudo haber existido (e incluso todavía existe) bajo la corteza helada de Europa

Críovolcanismo - Europa

Volcanismo extraterrestreLa importancia del volcanismo también radica en otros

procesos relacionados, tales como los hidrotermales, que pueden ser responsables de la existencia de mineralizaciones y tener claras implicaciones astrobiológicas.

+¿?

Fotos, esquemas y gráficos de:

USGS

NASA

NOAA

Javier Sánchez

Calvin J. Hamilton

Bill Arnet

José A. Rodríguez

VOLCANISMO EN EL SISTEMA SOLAR

Créditos

Especial agradecimiento al Dr. Jesús Martínez Frías del Laboratorio de Geología

Planetaria del Centro de Astrobiología de Madrid.