266 aktywnych wulkanów i ocean magmy. Nowe ustalenia dotyczące Io

Księżyc Jowisza Io wyróżnia się na tle innych księżyców Układu Słonecznego licznymi wulkanami i powierzchnią zdominowaną przez strumienie lawy. Wulkaniczna natura Io została potwierdzona w 1979 r., kiedy w jego pobliżu przeleciała sonda Voyager, przesyłając na Ziemię fotografie wulkanów i jezior lawy. Aktywność ta jest pobudzana przez potężną grawitację Jowisza, która powoduje odkształcanie się księżyca. Orbita Io wokół gazowego olbrzyma jest eliptyczna, co oznacza, że wpływ grawitacyjny Jowisza jest różny, zmieniając kształt księżyca podczas jego orbity. Amplituda tych odkształceń może wynosić nawet 100 metrów. To powoduje tarcia wewnątrz obiektu. W ich wyniku powstają ogromne ilości ciepła, które uwalniane jest właśnie poprzez aktywność wulkaniczną.

Io jest trzecim co do wielkości księżycem Jowisza i czwartym pod tym względem w całym Układzie Słonecznym. Jest nieco większy od ziemskiego Księżyca. Okrąża Jowisza w niecałe 43 godziny. To najbardziej aktywne wulkaniczne miejsce w naszym systemie planetarnym. Ale czy we wnętrzu Io znajduje się ocean magmy?

W 2016 r. do Jowisza dotarła sonda Juno wysłana przez NASA. Jej celem są badania struktury atmosfery gazowego olbrzyma, pomiary pola magnetycznego, grawitacyjnego i magnetosfery planety. Ale Juno bada też księżyce Jowisza. 15 października sonda przeleciała w pobliżu Io. Zbliżyła się na odległość zaledwie 11 680 kilometrów od pokrytej lawą i wulkanami powierzchni księżyca i wykonała liczne zdjęcia.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Na podstawie danych zebranych przez Juno naukowcy zidentyfikowali 266 aktywnych wulkanów, które według autorów nowych badań mogą stanowić dowód na istnienie ogromnego oceanu magmy pod powierzchnią Io. Badania te nie przeszły jeszcze procesu recenzji i obecnie można się z nimi zapoznać w bazie pre-printów arXiv.

Nowe spojrzenie na Io zapewnia nie tylko bliskość przelotów Juno. Sonda znajduje się na orbicie polarnej, podczas gdy poprzednie obserwacje tego księżyca ograniczały się głównie do płaszczyzny równikowej. Dane leżące u podstaw tych badań zebrał zamontowany na Juno instrument Jovial Infrared Auroral Mapper (JIRAM) - spektrometr zaprojektowany do badania górnych warstw atmosfery Jowisza w podczerwieni.

"Rozkład aktywności wulkanicznej Io prawdopodobnie odzwierciedla położenie i wielkość wewnętrznego ogrzewania pływowego" – piszą autorzy w publikacji. Teraz, dzięki Juno, badacze dysponują obrazami w bliskiej podczerwieni pokrywającymi niemal cały księżyc, które ujawniają rozkład i wielkość emisji termicznej z aktywnie wybuchających wulkanów na Io. Dzięki tym danym uczeni mogli "zajrzeć" do wnętrza księżyca i opracować modele mające na celu wyjaśnienie aktywności wulkanicznej Io.

"Modele przewidują zwiększony przepływ ciepła na biegunach Io, jeśli ogrzewanie pływowe zachodzi głęboko w płaszczu oraz na niższych szerokościach geograficznych, jeśli ogrzewanie odbywa się głównie w astenosferze lub występuje tam ocean magmy" – wyjaśniają autorzy publikacji.

Badanie ujawniło różnice w produkcji energii między biegunami a obszarami równikowymi oraz między samymi biegunami. "Średnio wulkany w regionach polarnych na Io wytwarzają mniej energii niż wulkany na niższych szerokościach geograficznych. Z kolei wulkany na biegunie południowym wytwarzają mniej energii niż wulkany na biegunie północnym" – wyjaśniają naukowcy.

"Pokazujemy, że rozkład strumienia ciepła wulkanicznego z 266 aktywnych gorących punktów jest zgodny z obecnością globalnego oceanu magmy i/lub płytkim ogrzewaniem astenosferycznym" – dodają autorzy badań.

To nie pierwsze badania sugerujące, że na Io znajduje się ocean magmy. Poprzednie, z 2009 r., oparte na danych z magnetometru sondy Galileo wykazały istnienie słabego pola magnetycznego, a do jego powstania, jak ustalili naukowcy, niezbędne jest istnienie oceanu magmy pokrywającego cały księżyc. Zgodnie z tamtymi badaniami na Io prawdopodobnie znajduje się ocean magmy około 50 kilometrów pod powierzchnią.

W nadchodzących miesiącach sonda Juno będzie wykonywać kolejne bliskie przeloty nad powierzchnią Io. 30 grudnia 2023 r. oraz 3 lutego 2024 r. ma zbliżyć się na odległość zaledwie 1500 kilometrów od powierzchni księżyca.

Źródło: Universe Today, fot. NASA-JPL, DLR