«Юнона» впервые измерила температуру под поверхностью спутника Юпитера Ио

Фото из открытых источников

В результате неожиданного открытия команда НАСА, работающая на аппарате Juno впервые измерила температуру под поверхностью спутника Юпитера Ио, выявив напряжение и деформацию, которым подвергается спутник из-за своей близости к гигантской планете. Результаты исследования опубликованы в журнале JGR Planets.

Помимо того, что это исследование позволит нам лучше изучить этот далекий мир и его вулканическую активность, оно также может помочь нам лучше понять вулканы на Земле.

Благодаря прошлым миссиям к Юпитеру, а также небольшому моделированию, у нас есть довольно хорошее представление о температуре поверхности Ио, самого маленького из четырех крупнейших галилеевых спутников. 

В целом здесь довольно холодно, около -143°C, но есть большая зона с высокой температурой, где она достигает комфортных 17°C, что, как полагают, является результатом вулканической активности.

Подобная геологическая активность делает этот спутник особенно интересным, хотя, судя по всему, это не самое приятное явление: вся эта активность, вероятно, вызвана растяжением и сжатием Ио во время его перемещения вокруг огромной планеты-хозяина.

«Из-за эксцентричной орбиты Ио расстояние до Юпитера меняется примерно на 3500 км, что приводит к изменениям гравитационного притяжения Юпитера», — поясняется в статье по этой теме. «Подобно приливам на Луне, вызванным земными силами, эти гравитационные вариации вызывают приливную деформацию на Ио, которая, согласно теории, служит основным источником энергии для интенсивной вулканической активности и инфракрасного излучения, наблюдаемых на поверхности Ио».

Это немаловажно, поскольку гравитация Юпитера заставляет поверхность Ио выгибаться вверх и вниз на целых 100 метров.

Теперь, благодаря данным, полученным в ходе двух пролётов во время миссии Juno в конце 2023 и начале 2024 года, а также командам, которые тщательно проанализировали эти данные с тех пор, мы получили первый реальный взгляд на внутреннее строение Ио. 

В то время как предыдущие наблюдения измеряли температуру только в инфракрасном диапазоне, давая нам хорошее представление о том, что происходит на поверхности, эта группа использовала прибор микроволнового радиометра (MWR) на борту космического аппарата Juno для обнаружения микроволн, излучаемых в широком диапазоне длин волн.

«Новаторство этой методики заключается в том, что каждая длина волны позволяет исследовать разные глубины, предоставляя новый способ изучения глубоких слоев атмосферы гигантских планет и подповерхностной коры ледяных и каменистых лун», — пояснил в заявлении НАСА Скотт Болтон, соавтор исследования и главный исследователь проекта Juno в Юго-западном исследовательском институте в Сан-Антонио. «На Ганимеде и Европе мы исследовали глубины в десятки километров, предполагая, что их ледяные оболочки состоят в основном из чистой воды, но возможность исследовать вулканические породы Ио стала неожиданным открытием».

Данные, полученные во время пролётов, в ходе которых космический аппарат находился всего в 1500 километрах над поверхностью Луны, выявили несколько неожиданных моментов. Хотя поверхность в основном холодная, для обнаружения новых горячих точек не нужно далеко копать.

«Прибор измерил тепловое излучение Ио на глубинах от нескольких дюймов до десятков футов», — добавила Шеннон Браун, ведущий автор статьи из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Везде, куда мы смотрели, температура поднималась более чем на 40 градусов по Фаренгейту всего в нескольких футах от поверхности — градиент намного круче, чем можно объяснить одним лишь солнечным нагревом».

В данный момент точно не ясно, что происходит, хотя команда предложила несколько объяснений. Одно из них заключается в том, что градиент является результатом постоянного подъема тепла через земную кору. Другое объяснение состоит в том, что сигнал вызван потоками лавы, покрытыми затвердевшей корой, или что горячие жерла покрывают около 10 процентов поверхности.

«Ио предоставляет уникальную возможность изучить, как работает приливное нагревание во всей Вселенной — фундаментальный процесс, который обеспечивает энергией и теплом миры, находящиеся далеко от своей родительской звезды», — добавил Болтон. «Этот процесс способен не только создать самое вулканическое тело в Солнечной системе, как в случае с Ио, но и подпитывать подповерхностные океаны на спутниках гигантских планет, таких как Европа и Ганимед. До этого момента мы могли наблюдать только утечку тепла с поверхности или в результате извержений. Теперь мы можем охарактеризовать, как тепло перемещается из недр планеты к поверхности».

Помимо этих результатов, пролёты показали, что поверхность Ио на удивление гладкая и состоит из материала низкой плотности, больше похожего на пемзу или вулканический пепел, чем на твердые куски породы. 

Эти ровные участки, замеченные аппаратом Juno, простираются более чем на 100 километров, и исследователи описывают их как похожие на Великие равнины Северной Америки.

Примечательно, что методы, опробованные в космосе, могут быть использованы для изучения геологии самой Земли.

«Микроволновый радиометр Juno напрямую наблюдал за тепловым излучением Ио, заглядывая под поверхность планеты», — добавил соавтор Скотт Болтон, главный исследователь проекта Juno в Юго-западном исследовательском институте в Сан-Антонио. «Удивительное открытие, что мы можем видеть под поверхностью каменистого спутника, имеет важное значение для изучения земных вулканов. Космический аппарат Juno показал нам, что если мы будем наблюдать с помощью прибора типа MWR вблизи земного вулкана, мы можем увидеть аналогичную сигнатуру в градиенте температуры под поверхностью, что предоставит новую информацию о том, как работают земные вулканы».