Пролеты мимо яркого спутника Юпитера Ио, совершенные космическим аппаратом НАСА «Юнона» , помогают разгадать давнюю загадку: почему этот небольшой спутник является самым вулканически активным телом в нашей Солнечной системе.
По размерам схожий с земной луной, на Ио насчитывается около 400 вулканов, которые постоянно выбрасывают шлейфы и лаву, покрывающие поверхность спутника.
Миссия Juno, которая вращается вокруг Юпитера и его лун и наблюдает за ними с июля 2016 года, совершила невероятно близкие пролеты мимо Ио в декабре 2023 года и феврале. Космический аппарат пролетел на расстоянии 930 миль (1500 километров) от поверхности луны, сделав снимки и данные. В совокупности пролеты Juno позволили получить беспрецедентный взгляд на тлеющую луну, в том числе впервые провести наблюдения за ее полюсами.
Исследователи представили некоторые результаты анализа данных пролета в среду на ежегодном собрании Американского геофизического союза в Вашингтоне, округ Колумбия. Статья, подробно описывающая некоторые из результатов, была также опубликована в четверг в журнале Nature .
«Ио — один из самых интригующих объектов во всей Солнечной системе», — сказал соавтор исследования Скотт Болтон, главный исследователь Juno и заместитель вице-президента Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Мы видим, что это тело полностью покрыто вулканами на обоих полюсах и по всей его середине, (которые) постоянно извергаются».
Новые данные свидетельствуют о том, что многочисленные вулканы Ио, вероятно, питаются собственным очагом горячей магмы, а не глобальным океаном магмы под поверхностью. Последнее долгое время было преобладающей гипотезой астрономов.
Это открытие может изменить подход астрономов к пониманию спутников, на которых в нашей Солнечной системе преобладают подземные глобальные океаны, такие как спутник Юпитера Европа и планеты за пределами нашей Солнечной системы.
Найди космическую пиццу
Итальянский астроном Галилео Галилей, известный как отец современной астрономии, открыл Ио 8 января 1610 года.
Однако бурная вулканическая активность на спутнике не была обнаружена до тех пор, пока в 1979 году «Вояджер-1» не пролетел мимо Юпитера и его спутников, открыв динамическую поверхность Ио, напоминающую пиццу пепперони, сказал Болтон.
В том же году Линда Морабито, специалист по обработке изображений из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, стала первым человеком, который идентифицировал вулканический шлейф, изучая изображение
Ио, полученное «Вояджером-1» .
Это открытие породило загадку, которая на протяжении десятилетий не давала покоя астрономам, задававшимся вопросом о происхождении постоянной вулканической активности на Ио.
«С момента открытия Морабито планетологи задавались вопросом, как вулканы питались лавой под поверхностью», — сказал Болтон. «Был ли неглубокий океан раскаленной добела магмы, питавшей вулканы, или их источник был более локализован? Мы знали, что данные двух очень близких пролетов Юноны могут дать нам некоторое представление о том, как на самом деле работала эта измученная луна».
Пролетные откровения
Ио вращается вокруг Юпитера, самой большой планеты в нашей солнечной системе, которую Болтон называет «монстром». Орбита луны несовершенна, то есть иногда она приближается к Юпитеру во время своего движения по орбите, а иногда — дальше. Ио совершает один оборот вокруг планеты каждые 42,5 часа.
Огромное гравитационное влияние Юпитера сжимает Ио, вращаясь вокруг планеты, как рука сжимает резиновый мяч, что нагревает луну. Это явление называется приливным изгибом, или трением от приливных сил, которые генерируют внутреннее тепло.
«Вот что происходит внутри Ио», — сказал Болтон. «Это сжатие генерирует тепло, и становится так жарко, что внутренности (Ио) буквально плавятся и выскакивают наружу. Извержения происходят постоянно. Это как непрерывный ливень. Он просто всегда извергается повсюду».
Постоянное сгибание тяги Юпитера на Ио генерирует огромную энергию, которая расплавит часть недр луны, сказал Болтон. И если плавление будет достаточно значительным, оно создаст глобальный океан магмы, который Juno сможет обнаружить с помощью своих инструментов.
Во время своих близких пролетов Juno захватил высокоточные данные Доплера, которые измеряли гравитацию Ио, отслеживая, как приближение к луне влияет на ускорение космического корабля. Данные сравнивались с наблюдениями предыдущих миссий, которые пролетали мимо Юпитера и его лун, таких как космический аппарат NASA Galileo, а также наземных телескопов.
В совокупности наблюдения указывают на жесткую, в основном твердую внутреннюю часть под поверхностью Ио, а не на глобальный океан магмы — решая 45-летнюю загадку, начатую наблюдениями Voyager 1. Вместо этого вулканы питаются от более локальных источников, и у каждого из них есть свой собственный карман магмы под ним.
«Открытие Juno, что приливные силы не всегда создают глобальные океаны магмы, не просто побуждает нас переосмыслить то, что мы знаем о недрах Ио», — сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Райан Парк, соисследователь Juno и руководитель группы динамики солнечной системы в JPL. «Это имеет значение для нашего понимания других лун, таких как Энцелад (Сатурна) и Европа, и даже экзопланет и суперземель. Наши новые открытия дают возможность переосмыслить то, что мы знаем о формировании и эволюции планет».
Миссия также помогла захватить ряд изображений, которые демонстрируют «изначальную фантастическую поверхность суши Ио», сказала Хайди Беккер, планетолог из JPL, которая не участвовала в исследовании. Изображения как никогда ранее фокусируют внимание на различных особенностях Ио, включая острова, замеченные на огромных лавовых озерах, таких как одно под названием Локи Патера, которое настолько велико, что астрономы сравнивают его скорее с лавовым морем на поверхности Ио.
Космический аппарат Juno продолжает предоставлять новые сведения о Юпитере и его спутниках, недавно завершив пролет над закрученными облачными вершинами Юпитера 24 ноября. Затем, 27 декабря, Juno пролетит на высоте 2175 миль (3500 километров) над центром Юпитера, пролетев 645,7 миллиона миль (1,04 миллиарда километров) с момента начала исследования Юпитера восемь лет назад.
Прочитайте что такое взгляд в будущее