Миссия NASA Juno впервые смогла выявить признаки локального нагрева под поверхностью Ио, спутника Юпитера, известного своей бурной вулканической активностью. Эти измерения были получены во время пролетов в конце 2023 и начале 2024 года.
Анализ внутренних слоев Ио
Исследование использовало микроволновый радиометр космического аппарата для изучения подземных слоев спутника, достигая глубины в несколько метров под поверхностью. Полученные данные подробно описывают, как внутреннее тепло Ио распространяется по коре до достижения поверхности.
Исследование было опубликовано в прошлую среду, 22-го числа, в журнале JGR Planets. Это открытие потенциально может изменить научную методологию, используемую для анализа вулканов на других небесных телах, и может помочь в исследованиях земного вулканизма. Кроме того, работа расширяет понимание ледяных спутников, которые потенциально содержат внутренние океаны.
Детали исследования с помощью прибора Juno
Во время близких пролетов, выполненных зондом Juno 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года, микроволновое оборудование космического аппарата было направлено на Ио. Хотя этот прибор изначально был разработан для мониторинга плотных облаков Юпитера, он продемонстрировал способность исследовать температуры ниже поверхности этого вулканического спутника.
Ранее ученые в основном полагались на инфракрасные наблюдения, которые могли регистрировать только видимое тепло на поверхности. Новая методика позволила анализировать распределение тепла на глубинах от двух до шести метров. Показания указали на повышение температуры более чем на 22 градуса Цельсия в нескольких метрах под поверхностью, а картирование также выявило более теплые области по сравнению с окружающей средой, демонстрируя колебания от 10 до 20 градусов Цельсия.
Последствия для земной науки
Скотт Болтон, ведущий исследователь миссии Juno и соавтор исследования, отметил, что это открытие предполагает, что аналогичная технология может предоставить новые знания о вулканах на Земле. В заявлении для NASA Болтон сказал: «Если мы посмотрим на вулкан на Земле с помощью прибора типа MWR, мы можем увидеть похожий сигнал в градиенте подземной температуры, предоставив новую информацию о том, как работают земные вулканы».
Анализ недр Ио также выявил удивительный аспект. Несмотря на наличие многочисленных активных вулканов и больших гор, большая часть поверхности спутника выглядит относительно однородной и состоит из материалов низкой плотности. Специалисты предполагают, что эта особенность может быть связана с постоянным обновлением почвы, вызванным извержениями, когда слои вулканического пепла, серного льда и других выброшенных обломков покрывают более старые участки, что приводит к постоянно изменяющейся поверхности.
Источник тепла на Ио
В отличие от Земли, где большая часть вулканической активности обусловлена теплом, генерируемым радиоактивным распадом, Ио получает свою энергию другим процессом. Огромная гравитационная сила Юпитера вызывает постоянную деформацию спутника во время его обращения вокруг планеты. Это движение растяжения и сжатия, называемое приливным нагревом, генерирует тепло внутри спутника, стимулируя его интенсивную вулканическую активность, что делает Ио наиболее вулканически активным телом, известным в Солнечной системе.
Исследователи предполагают, что обнаруженное под поверхностью тепло может подниматься непосредственно из расплавленного ядра спутника через кору или происходить из карманов лавы, застрявших близко к поверхности при остывании. По словам Болтона, наблюдение за Ио помогает понять, как этот механизм нагрева работает в различных космических сценариях. Он заявил: «Ио предоставляет уникальное окно для изучения того, как работает приливный нагрев во Вселенной, фундаментальный процесс, который обеспечивает энергией и теплом миры, далекие от своих звезд».
Ту же методологию можно применить к изучению других объектов Солнечной системы. Поскольку прибор также использовался для исследования Европы и Ганимеда, спутников Юпитера, которые могут содержать океаны под ледяными слоями, результаты помогают понять тепловое движение во внутренних средах. Даже будучи считающимся необитаемым, понимание внутренней динамики Ио может поддержать исследования древнего вулканизма на Марсе, Венере и Луне Земли.