Спутник Ио, спутник Юпитера, известен как самое вулканическое тело Солнечной системы, с поверхностью, постоянно преобразуемой активными вулканами. Хотя ученые десятилетиями измеряли тепло, излучаемое его поверхностью, то, что происходило под ней, оставалось загадкой. Новые наблюдения с использованием данных зонда NASA Juno позволили впервые измерить температуру под поверхностью Ио.
Как зонд туда добрался
В то время как инфракрасные приборы оценивают температуру поверхности, Микроволновый радиометр Juno использует шесть антенн для обнаружения микроволн на разных длинах волн. Каждая антенна исследует различную глубину, варьирующуюся от нескольких сантиметров до десятков метров под корой. Зонд приближался к поверхности Ио на расстоянии около 1500 км 30 декабря 2023 года и снова 3 февраля 2024 года, что позволило провести первые прямые измерения подземной температуры.
Шеннон Браун, ведущий автор исследования из Лаборатории реактивной тяги НАСА, сообщила, что прибор смог измерить тепловое излучение Ио на глубинах от нескольких сантиметров до десятков метров.
Что было обнаружено
Результаты показали повышение температуры более чем на 22°C всего через несколько метров под поверхностью, что представляет собой термический градиент, значительно более крутой, чем мог бы объяснить только солнечное нагревание; это указывает на то, что тепло исходит из внутренних источников. Исследователи определили два потенциальных механизма этого нагрева. Первый связан с непрерывным потоком тепла через твердую породу, который оценивается в 1–3 ватта на квадратный метр. Хотя сам по себе этот поток незначителен, при суммировании по всей луне он представляет высвобождение энергии, вплоть до 30 раз превышающее среднеземное.
Второй механизм предполагает, что погребенные лавовые бассейны медленно остывают под слоем затвердевшей коры толщиной около 9–10 метров. Такие подземные резервуары могут присутствовать примерно на 10% поверхности Ио в любой момент.
Почему Ио так вулканична
Основная причина вулканической активности Ио заключается в явлении приливного нагрева. Из-за ее слегка эллиптической орбиты вокруг Юпитера гравитация газового гиганта оказывает постоянное растягивающее и сжимающее воздействие на спутник. Эта непрерывная деформация генерирует значительные объемы внутреннего тепла. Скотт Болтон, соавтор Juno в Southwest Research Institute, отметил, что Ио предоставляет уникальную возможность понять работу приливного нагрева во всей Вселенной — жизненно важного процесса, который обеспечивает энергией и теплом миры, находящиеся далеко от своих родительских звезд.
Этот же процесс может быть ответственным за питание подземных океанов на других спутниках Солнечной системы, таких как Европа и Ганимед, а также на планетах, вращающихся вокруг далеких звезд.
Удивительно гладкая поверхность
Хотя Ио известна своими выдающимися горами и постоянными извержениями, миссия Juno выявила еще один неожиданный аспект: обширные области луны значительно более плоские, чем ожидалось. По словам Браун, вдали от горных образований поверхность больше напоминает Великие равнины Северной Америки. Кроме того, несмотря на то, что это каменистое тело, поверхностный материал имеет очень низкую плотность, сравнимую с вулканическим пеплом или пемзой, а не с твердой породой.
Эта характеристика низкой плотности на поверхности может помочь объяснить, как тепло распространяется по верхним слоям луны.
Связь с Землей
Открытия, сделанные на Ио, имеют значение, выходящее за рамки спутника. Болтон подчеркнул, что тот же тип микроволнового прибора в будущем может быть применен для изучения земных вулканов, позволяя обнаруживать подповерхностные температурные градиенты и выявлять процессы, которые не могут быть уловлены поверхностными измерениями. Болтон заключил, что удивительный факт возможности наблюдать под поверхностью каменистой луны имеет важное значение для исследования вулканов Земли.
