Na podstawie danych zebranych przez sondę Juno naukowcy wykazali, że Io, jeden z księżyców Jowisza, wcale nie ma globalnego podpowierzchniowego oceanu magmy, jak zakładano. Wnętrze tego księżyca jest najprawdopodobniej w większości stałe, a jego wulkany są zasilane przez osobne komory z magmą.
Io jest trzecim co do wielkości księżycem Jowisza i czwartym pod tym względem w całym Układzie Słonecznym. Został odkryty przez Galileusza w 1610 roku. Jest nieco większy od ziemskiego Księżyca. Okrąża Jowisza w niecałe 43 godziny. To najbardziej aktywne wulkanicznie miejsce w naszym systemie planetarnym. Powierzchnia tego księżyca usiana jest wciąż wybuchającymi wulkanami i ogromnymi jeziorami lawy. Na Io jest ponad 400 aktywnych wulkanów.
Obserwacje dostarczone przez sondę Juno, w połączeniu ze wszystkimi dostępnymi danymi historycznymi wskazują, że jest mało prawdopodobne, aby aktywność wulkaniczna na Io pochodziła ze znajdującego się pod powierzchnią oceanu magmy, jak do tej pory sądzono.
Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-024-08442-5).
Zagadka oceanu magmy na Io
Wulkaniczna natura Io została potwierdzona w 1979 roku, kiedy w jego pobliżu przeleciała sonda Voyager I, przesyłając na Ziemię fotografie wulkanów i jezior lawy. Wówczas Linda Morabito z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) zidentyfikowała na przesłanych obrazach pióropusze wulkaniczne.
– Od czasu odkrycia Morabito naukowcy zastanawiali się, w jaki sposób wulkany na Io są zasilane przez magmę znajdującą się pod powierzchnią — powiedział Scott Bolton z Southwest Research Institute w San Antonio, główny naukowiec w projekcie Juno. Badacze rozpatrywali różne scenariusze. Jednym z nich był płytki, podpowierzchniowy ocean gorącej magmy, która zasila wulkany.
Uważa się, że aktywność wulkaniczna Io jest pobudzana przez potężną grawitację Jowisza, która powoduje odkształcanie się księżyca. Dlatego, bo orbita Io wokół gazowego olbrzyma jest eliptyczna, co oznacza, że wraz ze zmianą odległości od Jowisza, zmianom ulegają oddziaływania grawitacyjne działające na księżyc, a razem z nimi kształt księżyca. Innymi słowy, księżyc ten jest nieustannie ściskany przez grawitację Jowisza podczas swojej orbity. Te odkształcenia pływowe powodują tarcia wewnątrz obiektu. W ich wyniku powstają ogromne ilości ciepła, które wystarczają, by stopić wnętrze Io, potencjalnie tworząc podpowierzchniowy ocean magmy.
– To ciągłe ugniatanie wytwarza ogromną energię, która dosłownie topi części wnętrza Io. Wiedzieliśmy, że jeśli Io ma globalny ocean magmy, to sygnatura jego deformacji pływowej będzie znacznie większa niż w przypadku bardziej sztywnego, w większości stałego wnętrza. Uznaliśmy, że w zależności od wyników sondowania pola grawitacyjnego Io przez Juno, będziemy w stanie stwierdzić, czy pod jego powierzchnią kryje się globalny ocean magmy – powiedział Bolton.
Prawdziwa natura Io
Wysłana przez NASA sonda Juno podczas dwóch przelotów z grudnia 2023 r. i z lutego 2024 r. zbliżyła się do powierzchni księżyca na zaledwie 1500 kilometrów. Wykonała pomiary grawitacji Io poprzez śledzenie, w jaki sposób wpływa ona na przyspieszenie sondy. To pozwoliło na uzyskanie informacji na temat deformacji pływowej Io. Łącząc te obserwacje z danymi historycznymi, naukowcy obliczyli stopień, w jakim Io jest deformowany przez siły pływowe.
Uzyskane wyniki nie pasują do koncepcji podpowierzchniowego oceanu magmy, co sugeruje, że Io ma w większości stałe wnętrze. Według autorów publikacji, pozostaje do ustalenia, czy mogą istnieć jakieś obszary magmy głęboko wewnątrz księżyca.
– Odkrycie Juno, że siły pływowe nie zawsze tworzą globalne oceany magmy, nie tylko skłania nas do przemyślenia tego, co wiemy o wnętrzu Io. Ma to implikacje dla naszego zrozumienia innych księżyców, takich jak Enceladus i Europa, a nawet egzoplanet. Nasze nowe odkrycia dają nam okazję do przemyślenia tego, co wiemy o formowaniu się i ewolucji planet – wyjaśnił Ryan Park z JPL, główny autor publikacji.
Źródło: NASA, Nature Publishing Group, fot. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Image processing by Gerald Eichstädt
