Naukowcy z misji NASA Juno do Jowisza odkryli, że każdy wulkan na księżycu Jowisza Io jest prawdopodobnie zasilany przez własną komorę wirującą gorącą magmą, a nie przez ocean magmy. Odkrycie rozwiązuje istniejącą od 44 lat zagadkę dotyczącą podpowierzchniowego pochodzenia najbardziej charakterystycznych cech geologicznych Księżyca.
Artykuł na temat źródeł wulkanizmu na Io został opublikowany w czwartek, 12 grudnia w czasopiśmie Nature, a odkrycia, a także inne wyniki nauki na Io, zostały omówione podczas odprawy medialnej w Waszyngtonie na dorocznym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej, największe w kraju zgromadzenie naukowców zajmujących się Ziemią i kosmosem.
Io, wielkości mniej więcej ziemskiego Księżyca, jest znane jako najbardziej aktywne wulkanicznie ciało w naszym Układzie Słonecznym. Szacuje się, że na Księżycu znajduje się około 400 wulkanów, które wyrzucają lawę i pióropusze w pozornie ciągłych erupcjach, które przyczyniają się do powstawania powłoki na jego powierzchni.
Chociaż Galileo Galilei odkrył Księżyc 8 stycznia 1610 r., aktywność wulkaniczną na tym obszarze odkryto dopiero w 1979 r., kiedy badaczka zajmujący się obrazowaniem Linda Morabito z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA w południowej Kalifornii po raz pierwszy zidentyfikowała pióropusz wulkanu na zdjęciu wykonanym przez należącą do tej agencji sondę Voyager 1 statek kosmiczny.
„Od odkrycia Morabito planetolodzy zastanawiali się, w jaki sposób wulkany zasilane są lawą znajdującą się pod powierzchnią” – powiedział Scott Bolton, główny badacz Juno z Southwest Research Institute w San Antonio. „Czy wulkany zasilał gorący ocean magmy, czy też jej źródło było bardziej zlokalizowane? Wiedzieliśmy, że dane z dwóch bardzo bliskich przelotów Juno mogą dać nam pewien wgląd w to, jak faktycznie działa ten udręczony księżyc”.
Sonda Juno wykonała niezwykle bliskie przeloty obok Io w grudniu 2023 i lutym 2024 roku, zbliżając się na odległość około 1500 kilometrów od jego pokrytej pizzą powierzchni. Podczas bliskich podejść Juno skomunikowała się z siecią Deep Space Network należącą do NASA, pobierając precyzyjne dane dopplerowskie o dwóch częstotliwościach, które wykorzystano do pomiaru grawitacji Io poprzez śledzenie jej wpływu na przyspieszenie statku kosmicznego. To, czego misja dowiedziała się o grawitacji Księżyca podczas tych przelotów, doprowadziło do powstania nowego artykułu, ujawniając więcej szczegółów na temat skutków zjawiska zwanego zginaniem pływowym.
Książę Jowiszowych Przypływów
Io znajduje się niezwykle blisko mamuta Jowisza, a jego eliptyczna orbita okrąża gazowego olbrzyma raz na 42,5 godziny. Wraz ze zmianą odległości zmienia się także przyciąganie grawitacyjne Jowisza, co prowadzi do nieustannego ściskania Księżyca. Rezultat: ekstremalny przypadek zginania pływowego – tarcia spowodowanego siłami pływowymi, które generuje wewnętrzne ciepło.
„To ciągłe napinanie wytwarza ogromną energię, która dosłownie topi fragmenty wnętrza Io” – powiedział Bolton. „Gdyby Io posiadało globalny ocean magmy, wiedzieliśmy, że ślad jego deformacji pływowej byłby znacznie większy niż sztywniejsze, w większości stałe wnętrze. Zatem w zależności od wyników sondowania pola grawitacyjnego Io przez Juno, bylibyśmy w stanie stwierdzić gdyby pod jego powierzchnią ukrywał się globalny ocean magmy.”
Zespół Juno porównał dane dopplerowskie z dwóch przelotów z obserwacjami z poprzednich misji agencji do układu Jowisza i z teleskopów naziemnych. Odkryli, że deformacja pływowa jest zgodna z faktem, że Io nie ma płytkiego globalnego oceanu magmy.
„Odkrycie przez Juno, że siły pływowe nie zawsze tworzą globalne oceany magmy, nie tylko skłania nas do ponownego przemyślenia tego, co wiemy o wnętrzu Io” – powiedział główny autor Ryan Park, współbadacz Juno i kierownik Solar System Dynamics Group w JPL. „Ma to wpływ na nasze zrozumienie innych księżyców, takich jak Enceladus i Europa, a nawet egzoplanet i superziemi. Nasze nowe odkrycia dają okazję do ponownego przemyślenia tego, co wiemy o powstawaniu i ewolucji planet”.
Na horyzoncie widać więcej nauki. 24 listopada sonda wykonała swój 66. naukowy przelot nad tajemniczymi chmurami Jowisza. Następne bliskie podejście do gazowego giganta nastąpi 27 grudnia o godzinie 12:22 czasu wschodniego. W czasie peryjove, kiedy orbita Juno znajduje się najbliżej orbity centrum planety, sonda znajdzie się około 2175 mil (3500 kilometrów) nad wierzchołkami chmur Jowisza i zarejestruje się Od wejścia na orbitę gazowego giganta w 2016 roku przebył 645,7 miliona mil (1,039 miliarda kilometrów).