Jupiter have discovered that the volcanoes on the planet’s moon Io are likely fueled by individual magma chambers rather than a single global magma ocean. This breakthrough resolves a 44-year-old mystery about the source of Io’s dramatic volcanic activity.
The discovery was published on December 12 in the journal Nature and highlighted during a media briefing at the American Geophysical Union’s annual meeting in Washington, the largest gathering of Earth and space scientists in the U.S.
Unveiling the Mystery of Io’s Volcanoes
About the size of Earth’s Moon, Io is known as the most volcanically active body in our solar system. The moon is home to an estimated 400 volcanoes, which blast lava and plumes in seemingly continuous eruptions that contribute to the coating on its surface.
Although the moon was discovered by Galileo Galilei on Jan. 8, 1610, volcanic activity there wasn’t discovered until 1979, when imaging scientist Linda Morabito of NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California first identified a volcanic plume in an image from the agency’s Voyager 1 spacecraft.
“Since Morabito’s discovery, planetary scientists have wondered how the volcanoes were fed from the lava underneath the surface,” said Scott Bolton, Juno principal investigator from the Southwest Research Institute in San Antonio. “Was there a shallow ocean of white-hot magma fueling the volcanoes, or was their source more localized? We knew data from Juno’s two very close flybys could give us some insights on how this tortured moon actually worked.”
Animowana wycieczka po ognistym księżycu Jowisza Io, oparta na danych zebranych przez misję NASA Juno, pokazuje pióropusze wulkaniczne, widok lawy na powierzchni i wewnętrzną strukturę księżyca. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SwRI/Koji Kuramura/Gerald Eichstädt
Bliskie spotkania Juno z Io
Sonda Juno wykonała niezwykle bliskie przeloty obok Io Grudzień 2023 I luty 2024i zbliżył się na odległość około 1500 kilometrów od pokrytej pizzą powierzchni. Podczas bliskich podejść Juno komunikowała się z Sieć głębokiego kosmosu NASApozyskując bardzo precyzyjne dane dopplerowskie o podwójnej częstotliwości, które wykorzystano do pomiaru grawitacji Io poprzez śledzenie jej wpływu na przyspieszenie statku kosmicznego. To, czego misja dowiedziała się o grawitacji Księżyca podczas tych przelotów, doprowadziło do powstania nowego artykułu, ujawniając więcej szczegółów na temat skutków zjawiska zwanego zginaniem pływowym.
Zrozumienie zginania pływowego
Io znajduje się niezwykle blisko mamuta Jowisza, a jego eliptyczna orbita okrąża gazowego olbrzyma raz na 42,5 godziny. Wraz ze zmianą odległości zmienia się także przyciąganie grawitacyjne Jowisza, co prowadzi do nieustannego ściskania Księżyca. Rezultat: ekstremalny przypadek zginania pływowego — tarcia spowodowanego siłami pływowymi, które generuje wewnętrzne ciepło.
„To ciągłe napinanie wytwarza ogromną energię, która dosłownie topi fragmenty wnętrza Io” – powiedział Bolton. „Jeśli Io posiada globalny ocean magmy, wiedzieliśmy, że ślad jego deformacji pływowej będzie znacznie większy niż bardziej sztywne, w większości solidne wnętrze. Zatem w zależności od wyników sondowania pola grawitacyjnego Io przez Juno, bylibyśmy w stanie stwierdzić, czy pod jego powierzchnią kryje się globalny ocean magmy.”
Zespół Juno porównał dane dopplerowskie z dwóch przelotów z obserwacjami z poprzednich misji agencji do układu Jowisza i z teleskopów naziemnych. Odkryli, że deformacja pływowa jest zgodna z faktem, że Io nie ma płytkiego globalnego oceanu magmy.
Implikacje dla nauk planetarnych
„Odkrycie przez Juno, że siły pływowe nie zawsze tworzą globalne oceany magmy, nie tylko skłania nas do ponownego przemyślenia tego, co wiemy o wnętrzu Io” – powiedział główny autor Ryan Park, współbadacz Juno i kierownik Solar System Dynamics Group w JPL. „Ma to wpływ na nasze zrozumienie innych księżyców, takich jak Enceladus i Europya nawet egzoplanety i superziemie. Nasze nowe odkrycia dają okazję do ponownego przemyślenia tego, co wiemy o powstawaniu i ewolucji planet”.
Na horyzoncie widać więcej nauki. Statek kosmiczny wykonał 66t przelot naukowy nad tajemniczymi szczytami chmur Jowisza 24 listopada. Następne bliskie podejście do gazowego giganta nastąpi o 12:22 EST27 grudnia. W czasie peryjowemu, kiedy orbita Juno znajduje się najbliżej centrum planety, sonda znajdzie się około 2175 mil (3500 kilometrów) nad wierzchołkami chmur Jowisza i od czasu wejścia na Ziemię przebędzie odległość 645,7 miliona mil (1,039 miliarda kilometrów). orbita gazowego giganta w 2016 roku.
Odniesienie: „Reakcja pływowa Io wyklucza płytki ocean magmy” RS Park, RA Jacobson, L. Gomez Casajus, F. Nimmo, AI Ermakov, JT Keane, WB McKinnon, DJ Stevenson, R. Akiba, B. Idini, DR Buccino , A. Magnanini, M. Parisi, P. Tortora, M. Zannoni, A. Mura, D. Durante, L. Iess, JEP Connerney, SM Levin i SJ Bolton, 12 grudnia 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08442-5
Misja Juno, zarządzana przez Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA, ma na celu badanie atmosfery, pola magnetycznego i księżyców Jowisza. Prowadzona przez głównego badacza Scotta Boltona z Southwest Research Institute, Juno jest częścią programu NASA New Frontiers Program, nadzorowanego przez Centrum Lotów Kosmicznych im. Marshalla dla Dyrekcji Misji Naukowych. Zbudowany i obsługiwany przez Lockheed Martin Space w Denver statek kosmiczny wyposażony jest w zaawansowane instrumenty różnych amerykańskich instytucji badawczych. Włoska Agencja Kosmiczna (ASI) udostępniła narzędzie do mapowania zorzy polarnej w podczerwieni Jowisza, zwiększające możliwości sondy Juno w zakresie badania potężnych zórz polarnych i głębokich procesów atmosferycznych na Jowiszu.
