Wulkany pomagają poznać wnętrze księżyca Jowisza, Io
Astronomowie zbadali fundamentalny proces powstawania i ewolucji ciał niebieskich – ogrzewanie pływowe, obserwując aktywność wulkaniczną księżyca Jowisza – Io – najbardziej aktywnego pod tym względem miejsca w Układzie Słonecznym.
„Ogrzewanie pływowe odgrywa ważną rolę w ogrzewaniu i ewolucji orbitalnej ciał niebieskich. Zapewnia ciepło niezbędne do formowania i podtrzymywania podpowierzchniowych oceanów na księżycach wokół gigantycznych planet, takich jak Jowisz i Saturn” – mówi powiedział Alex Hayes z Cornell University.
„Badanie niegościnnego krajobrazu wulkanów Io w rzeczywistości inspiruje naukę do poszukiwania życia. Próbowalismy dopasować wzór wulkanów na Io i przepływ ciepła, który wytwarzają, do takiego, którego spodziewaliśmy się na podstawie modeli teoretycznych” – twierdzi Madeline Pettine z Cornell University.
Analizując dane z przelotu sondy kosmicznej Juno NASA, naukowcy z Cornell University odkryli, że Io ma aktywne wulkany na swoich biegunach, które mogą pomóc regulować ogrzewanie pływowe – co powoduje tarcie w jego magmowym wnętrzu. Badanie „JIRAM Observations of Volcanic Flux on Io: Distribution and Comparison to Tidal Heat Flow Models”, zostało opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters.
Jak tłumaczą badacze, Jowisz ma 95 księżyców, a Io, który Galileusz odkrył przez teleskop w 1610 roku – mniej więcej tej samej wielkości co księżyc Ziemi – jest gorącym, niegościnnym miejscem. Krąży blisko Jowisza i ma około 400 aktywnych wulkanów.
„Grawitacja Jowisza jest niezwykle silna. Biorąc pod uwagę interakcje grawitacyjne z innymi księżycami tej dużej planety, Io jest ostatecznie prześladowany, stale rozciągany i miażdżony. Ta deformacja pływowa wytwarza dużo wewnętrznego ciepła wewnątrz tego ciała niebieskiego” – zaznacza Pettine.
Wykorzystując równanie matematyczne zwane sferycznym rozkładem harmonicznym jako sposób na zrozumienie okrągłych obiektów, astronomowie przeanalizowali mapy przelotów Juno w celu określenia złożonych wzorów powierzchni wulkanicznych. Porównując swoją pracę z teorią, odkryli zaskakującą liczbę aktywnych wulkanów na biegunach Io, w przeciwieństwie do regionów równikowych.
„W badaniu nie rozwiązujemy zagadki ogrzewania pływowego. Jeśli jednak pomyślimy o lodowych księżycach w zewnętrznym Układzie Słonecznym, innych księżycach, takich jak Europa Jowisza lub Tytan i Enceladus Saturna, są to miejsca, w których, jeśli mamy znaleźć życie w Układzie Słonecznym, byłoby to tam” – podkreśla Pettine.
Wewnętrzne oceany ciekłej wody na lodowych księżycach mogą być, zdaniem astronomów, utrzymywane w stanie ciekłym przez ogrzewanie pływowe.
„Musimy wiedzieć, w jaki sposób generowane jest ciepło. Łatwiej jest badać ogrzewanie pływowe na świecie wulkanicznym niż patrzeć przez skorupę lodową o grubości kilometra, która utrzymuje ciepło w ukryciu” – tłumaczy Pettine.
Naukowcy wykorzystali kamerę Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) z 11 przelotów Juno, aby zbadać wulkany Io. Badacze odkryli, że oba regiony polarne mają aktywne wulkany. Na północy skupisko czterech z nich – Isis, Zal, Tonatiuh, jeden nienazwany i jeden o nazwie Loki – było bardzo aktywne i trwałe, z długą historią misji kosmicznych i obserwacji naziemnych. Południowa grupa wulkanów Kanehekili, Uta i Laki-Oi wykazała silną aktywność.
„Długowieczny kwartet północnych wulkanów rozjaśnił się w tym samym czasie i wydawał się reagować na siebie nawzajem. Wszystkie rozjaśniały się, a następnie przygasały w porównywalnym tempie. Ciekawie jest obserwować wulkany i widzieć, jak reagują na siebie nawzajem” – podsumowuje Pettine.
Emil Gołoś
