Instrument JunoCam znajdujący się na pokładzie statku kosmicznego Juno należącego do NASA uchwycił dwa pióropusze wulkaniczne wznoszące się nad horyzontem księżyca Jowisza Io. Zdjęcie wykonano 3 lutego z odległości około 2400 mil (3800 kilometrów). Źródło: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, obróbka obrazu: Andrea Luck (CC BY)
Zdjęcia w podczerwieni wykonane przez sondę Juno podsycają dyskusję na temat wewnętrznego działania kosmosu Jowisznajgorętszy księżyc.
NASASonda Juno, wykorzystująca instrument JIRAM, dostarczyła szczegółowych informacji na temat aktywności wulkanicznej na księżycu Jowisza Io, ujawniając rozległe jeziora lawy i dynamiczne procesy wulkaniczne. Misje historyczne i niedawne ukształtowały nasze rozumienie Io jako najbardziej aktywnego wulkanicznie świata w Układzie Słonecznym, a bliskie przeloty Juno dostarczają zdjęć w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości, które mapują te obiekty z niespotykaną dotąd szczegółowością.
Pełniejszy obraz rozległości jezior lawy na księżycu Jowisza Io dostarczyły nowe odkrycia dokonane przez należącą do NASA sondę Juno. Obejmują one także pierwszy wgląd w zachodzące tam procesy wulkaniczne. Wyniki te uzyskano dzięki uprzejmości należącego do Juno instrumentu Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), dostarczonego przez Włoską Agencję Kosmiczną, który „widzi” w świetle podczerwonym. Naukowcy opublikowali niedawno artykuł w Komunikacja Ziemia i środowisko na temat najnowszych odkryć wulkanicznych Juno.
Io intryguje astronomów od 1610 roku, kiedy Galileo Galilei po raz pierwszy odkrył księżyc Jowisza, który jest nieco większy od Księżyca Ziemi. Około 369 lat później należąca do NASA sonda kosmiczna Voyager 1 uchwyciła erupcję wulkanu na Księżycu. (Patrz obrazek poniżej.) Kolejne misje do Jowiszapodczas kolejnych przelotów obok Io odkrył dodatkowe pióropusze — wraz z jeziora lawowe. Naukowcy uważają obecnie, że Io, rozciągana i ściskana jak akordeon przez sąsiednie księżyce i samego masywnego Jowisza, jest najbardziej aktywnym wulkanicznie światem w Układzie Słonecznym. Chociaż istnieje wiele teorii na temat rodzajów erupcji wulkanów na powierzchni Księżyca, istnieje niewiele danych potwierdzających tę tezę.
To zdjęcie erupcji wulkanu na satelicie Jowisza Io (ciemny obiekt przypominający fontannę w pobliżu kończyny) wykonano 4 marca 1979 roku, około 12 godzin przed największym zbliżeniem Voyagera 1 do Jowisza. To i towarzyszące mu zdjęcie przedstawiają dowód na pierwszą aktywną erupcję wulkanu, jaką kiedykolwiek zaobserwowano na innym ciele Układu Słonecznego. To zdjęcie, wykonane z odległości 499 000 kilometrów, przedstawia strukturę przypominającą pióropusz wznoszącą się ponad 100 kilometrów nad powierzchnią, stanowiącą chmurę materiału powstałą w wyniku aktywnej erupcji. Źródło: NASA/JPL
Zbliżenie Io z Juno
Zarówno w maju, jak i październiku 2023 roku Juno przeleciała obok Io, zbliżając się odpowiednio na odległość około 21 700 mil (35 000 kilometrów) i 8100 mil (13 000 kilometrów). Wśród instrumentów Juno, które dobrze przyjrzały się urzekającemu księżycowi, znajdował się JIRAM.
Zaprojektowany do wychwytywania światła podczerwonego (niewidocznego dla ludzkiego oka) wyłaniającego się z głębi Jowisza, JIRAM bada warstwę pogodową na głębokości od 50 do 70 kilometrów poniżej wierzchołków chmur gazowego olbrzyma. Jednak podczas dłuższej misji Juno zespół misyjny użył tego instrumentu również do badania księżyców Io, Europy, Ganimedesa i Kallisto. Zdjęcia JIRAM Io pokazały obecność jasnych pierścieni otaczających podłogi licznych gorących punktów.
„Wysoka rozdzielczość przestrzenna obrazów w podczerwieni JIRAM w połączeniu z korzystną pozycją Juno podczas przelotów ujawniła, że całą powierzchnię Io pokrywają jeziora lawy zawierające elementy przypominające kalderę” – powiedział Alessandro Mura, współbadacz Juno z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Rzymie. „W regionie powierzchni Io, co do którego mamy najbardziej kompletne dane, szacujemy, że około 3% jej powierzchni pokrywa jedno z jezior stopionej lawy”. (Kaldera to duże zagłębienie powstałe w wyniku erupcji i zapadnięcia się wulkanu.)
Ta ilustracja przedstawia należącą do NASA sondę kosmiczną Juno szybującą nad południowym biegunem Jowisza. Źródło: NASA/JPL-Caltech
Jeziora ziejące ogniem
Dane z przelotu JIRAM nad Io nie tylko uwydatniają obfite rezerwy lawy na Księżycu, ale także dają wgląd w to, co może się dziać pod powierzchnią. Zdjęcia w podczerwieni kilku jezior lawy Io pokazują cienki okrąg lawy na granicy, pomiędzy środkową skorupą pokrywającą większość jeziora lawy a ścianami jeziora. Recykling stopionej lawy wynika z braku przepływów lawy na brzegu jeziora i poza nim, co wskazuje, że istnieje równowaga pomiędzy stopioną lawą, która wydostała się do jezior lawy, a stopioną cieczą, która krąży z powrotem do systemu podpowierzchniowego.
„Mamy teraz pojęcie o najczęstszym typie wulkanizmu na Io: ogromne jeziora lawy, przez które magma unosi się i opada” – powiedział Mura. „Skorupa lawy jest zmuszona rozbić się o ściany jeziora, tworząc typowy pierścień lawy obserwowany w hawajskich jeziorach lawy. Ściany mają prawdopodobnie setki metrów wysokości, co wyjaśnia, dlaczego na ogół nie obserwuje się magmy wylewającej się z paterae – elementów w kształcie misy powstałych w wyniku wulkanizmu – „i przemieszczającej się po powierzchni Księżyca”.
Dane JIRAM sugerują, że większość powierzchni tych gorących punktów Io składa się ze skalistej skorupy, która porusza się cyklicznie w górę i w dół jako jedna ciągła powierzchnia w wyniku centralnego wypływu magmy. Zgodnie z tą hipotezą, ponieważ skorupa dotyka ścian jeziora, tarcie zapobiega jej przesuwaniu się, powodując jej odkształcenie i ostatecznie pęknięcie, odsłaniając lawę tuż pod powierzchnią.
Alternatywna hipoteza pozostaje w grze: magma wznosi się na środku jeziora, rozprzestrzenia się i tworzy skorupę, która opada wzdłuż krawędzi jeziora, odsłaniając lawę.
Dalsze eksploracje Juno
„Dopiero zaczynamy zagłębiać się w wyniki JIRAM z bliskich przelotów Io w grudniu 2023 i lutym 2024” – powiedział Scott Bolton, główny badacz Juno w Southwest Research Institute w San Antonio. „Obserwacje dostarczają fascynujących nowych informacji na temat procesów wulkanicznych na Io. Łącząc te nowe wyniki z długoterminową kampanią Juno mającą na celu monitorowanie i tworzenie map wulkanów na nigdy wcześniej nie widzianych biegunach północnym i południowym Io, JIRAM okazuje się jednym z najcenniejszych narzędzi pozwalających dowiedzieć się, jak działa ten udręczony świat”.
Juno wykonała swój 62. przelot obok Jowisza – który obejmował przelot Io na wysokości około 29 250 km – 13 czerwca. 63. przelot gazowego giganta zaplanowano na 16 lipca.
Odniesienie: „Gorące pierścienie na Io obserwowane przez Juno/JIRAM” autorstwa Alessandro Mura, Federico Tosi, Francesca Zambon, Rosaly MC Lopes, Peter J. Mouginis-Mark, Heidi Becker, Gianrico Filacchione, Alessandra Migliorini, Candice. J. Hansen, Alberto Adriani, Francesca Altieri, Scott Bolton, Andrea Cicchetti, Elisa Di Mico, Davide Grassi, Raffaella Noschese, Alessandro Moirano, Madeline Pettine, Giuseppe Piccioni, Christina Plainaki, Julie Rathbun, Roberto Sordini i Giuseppe Sindoni, 20 czerwca 2024 r. , Komunikacja Ziemia i środowisko.
DOI: 10.1038/s43247-024-01486-5
Więcej Misja Juno
Zainicjowana przez NASA w ramach programu New Frontiers misja Juno wystartowała w kierunku Jowisza 5 sierpnia 2011 r. i pomyślnie weszła na orbitę 4 lipca 2016 r. Główne cele misji to badanie atmosfery, środowiska magnetycznego i struktury wewnętrznej Jowisza zebrać wskazówki na temat pochodzenia planety i występujących w niej zjawisk atmosferycznych, takich jak zorze polarne. Juno okrąża Jowisza od bieguna do bieguna, wyposażona w instrumenty ekranowane przed intensywnym promieniowaniem, umożliwiając niespotykane dotąd obserwacje i gromadzenie danych. Szczegółowe badania grawitacji i pól magnetycznych Jowisza przeprowadzone przez sondę kosmiczną dostarczyły głębokich spostrzeżeń, które doprowadziły do rozszerzonych misji, które w dalszym ciągu przesuwają granice naszej wiedzy o gazowym olbrzymie i jego księżycach.
