Po raz pierwszy astronomowie dostrzegli wyraźne dowody na istnienie pióropuszy toksycznego gazu wulkanicznego wybuchającego z wulkanów Io.
Nowe zdjęcia radiowe księżyca Jowisza dostarczają odpowiedzi na pytania dotyczące atmosfery Io.
Io to najbardziej wulkaniczne miejsce w Układzie Słonecznym. Ponad 400 aktywnych wulkanów pokrywa jego powierzchnię, co jest przejawem wewnętrznego napięcia satelity, ponieważ jest on grawitacyjnie ciągnięty w różnych kierunkach nie tylko przez Jowisza, ale także przez trzy inne galilejskie satelity gazowego giganta.
W rzadkiej atmosferze i na powierzchni Io dominuje dwutlenek siarki – tak, siarka – jest wyrzucany z wnętrza. Wypluwa gaz przez szczeliny wulkaniczne i osiada na ziemi w nocy, chłodząc i nadając satelicie żółte i pomarańczowe odcienie.
Ale ile tego gazu pochodzi bezpośrednio z wulkanów, w porównaniu z tym, ile pochodzi z zamarzniętej powierzchni dwutlenku siarki ponownie ogrzanego przez słońce? Trudno było to określić ilościowo.
„Nie wiadomo, jaki proces wpływa na dynamikę atmosfery Io” – powiedział astronom Imke de Pater z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
„Czy to aktywność wulkaniczna, czy gaz wysublimowany z lodowej powierzchni, gdy Io jest w słońcu? Pokazujemy, że wulkany mają duży wpływ na atmosferę ”.
Naukowcy w końcu mają odpowiedzi, a jednocześnie byli w stanie wykryć smugi siarki wulkanicznej na Księżycu.
Jak na świat, z którego nieustannie wycieka gaz wulkaniczny, atmosfera Io jest zaskakująco rzadka; większość gazu ucieka poprzez złożone interakcje z Jowiszem i jego polem magnetycznym z prędkością około 1 tony metrycznej na sekundę, tworząc kolosalny pączek plazmy zwany torusem plazmy Io, który okrąża Jowisza.
Pozostała atmosfera może wiele powiedzieć o procesach geologicznych wewnątrz Księżyca, co z kolei może pomóc nam zrozumieć część dynamiki planet poza naszym Układem Słonecznym.
Film pokazuje obrazy księżyca Jowisza Io w widmie radiowym (pozyskanym przez ALMA) oraz w świetle optycznym (z misji Voyager 1 i Galileo), gdy Io zostaje zaćmione przez Jowisza i wyłania się z zaćmienia. Obrazy radiowe po raz pierwszy pokazują smugi dwutlenku siarki (na żółto) unoszące się z wulkanów na Io. [Wideo dzięki uprzejmości ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater i in .; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA].
Jeśli dokładnie znamy wpływ konkurujących wpływów grawitacyjnych na Io i dlaczego te wpływy nie mają takiego samego wpływu na inne ciała, możemy wyciągnąć bardziej świadome wnioski o wpływie grawitacji na egzoplanety zbyt daleko, aby je dobrze zobaczyć.
Dlatego astronomowie wykorzystali teleskop Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) w Chile do dokładniejszego zbadania Io w falach radiowych, gdy przemieszcza się on do iz cienia Jowisza.
Pierwszą rzeczą, jaką odkryli, był brak dwutlenku siarki w atmosferze Io. W nocy temperatura spada poniżej punktu zamarzania dwutlenku siarki.
Kolorowy obraz Io wykonany przez statek kosmiczny Galileo. (NASA / JPL / University of Arizona)
Kiedy powierzchnia jest ponownie wystawiona na działanie światła dziennego, zamrożony dwutlenek siarki sublimuje z powrotem do atmosfery, uzupełniając go w około 10 minut – znacznie szybciej niż oczekiwano.
To dziwne dziwactwo okazało się doskonałym narzędziem do badania skutków atmosfery wulkanicznej.
„Kiedy Io wchodzi w cień Jowisza i znajduje się poza zasięgiem bezpośredniego światła słonecznego, jest za zimno na gaz siarkowy, który skrapla się na powierzchni Io” – wyjaśnił astronom Statia Lush-Cook z Columbia University.
„W tym czasie możemy zobaczyć tylko dwutlenek siarki pochodzenia wulkanicznego. W ten sposób możemy dokładnie zobaczyć, na jaką część atmosfery wpływa aktywność wulkaniczna ”.
Na zdjęciach ALMA astronomowie byli w stanie po raz pierwszy wyraźnie zidentyfikować ślady emisji dwutlenku siarki i tlenku siarki ze źródeł wulkanicznych.
W regionach wulkanicznych, gdzie nie ma dwutlenku siarki ani tlenku siarki, zobaczyli coś jeszcze – chlorek potasu, kolejny gaz wulkaniczny.
Sugeruje to, że różne wulkany wybuchają z różnych zbiorników magmy.
Na podstawie zdjęć zespół był w stanie obliczyć wkład wulkanów w atmosferę Io. Od 30 do 50 procent dwutlenku siarki pochodzi bezpośrednio z wulkanów.
Naukowcy twierdzą, że następnym krokiem będzie próba zmierzenia temperatury atmosfery Io, zwłaszcza na małych wysokościach.
„Aby zmierzyć temperaturę atmosfery Io, w naszych obserwacjach musimy uzyskać wyższą rozdzielczość, co wymaga obserwacji satelity przez długi okres czasu. Możemy to zrobić tylko wtedy, gdy Io jest w słońcu ”- powiedział de Pater.
Badanie jest dostępne w dwóch artykułach, jednym opublikowanym w The Planetary Science Journal i jednym w prasie w The Planetary Science Journal i przesłanym do arXiv.
