Інфрачервоні зображення з космічного корабля «Юнона» розпалюють дискусію про внутрішню роботу найгарячішого супутника Юпітера. Зонд NASA Juno, використовуючи інструмент JIRAM, відкрив детальну інформацію про вулканічну активність на супутнику Юпітера Іо, виявивши широко розповсюджені лавові озера та динамічні вулканічні процеси. Історичні та нещодавні місії сформували наше розуміння Іо як найбільш вулканічно активного світу в Сонячній системі, з близькими прольотами Юнони, які забезпечують інфрачервоні зображення високої роздільної здатності, які безпрецедентно детально відображають ці особливості.
Більш повну картину того, наскільки широко поширені лавові озера на супутнику Юпітера Іо, дали нові відкриття зонда NASA Juno. Вони також містять перші знання про діючі там вулканічні процеси. Ці результати отримані завдяки інструменту Junon Infrared Auroral Mapper (JIRAM), наданому Італійським космічним агентством, який «бачить» в інфрачервоному світлі. Дослідники нещодавно опублікували статтю в Communications Earth & Environment про останні вулканічні відкриття Juno.
Іо інтригує астрономів з 1610 року, коли Галілео Галілей вперше відкрив супутник Юпітера, який трохи більший за Місяць Землі. Приблизно через 369 років космічний корабель НАСА «Вояджер-1» зафіксував виверження вулкана на Місяці. (Див. зображення нижче.) Подальші місії до Юпітера з більшою кількістю прольотів повз Іо виявили додаткові шлейфи — разом із лавовими озерами. Тепер вчені вважають, що Іо, який розтягується і стискається, як гармошка, сусідніми супутниками і самим масивним Юпітером, є найбільш вулканічно активним світом у Сонячній системі. Але хоча існує багато теорій про типи вивержень вулканів на поверхні Місяця, існує мало підтверджуючих даних.
Вид Юнони на Іо крупним планом
Як у травні, так і в жовтні 2023 року «Юнона» пролетіла повз Іо, пройшовши приблизно 21 700 миль (35 000 кілометрів) і 8 100 миль (13 000 кілометрів) відповідно. Серед інструментів Юнони, які добре роздивлялися привабливий місяць, був JIRAM.
Розроблений для захоплення інфрачервоного світла (яке не видно людському оку), що виходить із глибин Юпітера, JIRAM досліджує погодний шар на глибині від 30 до 45 миль (від 50 до 70 кілометрів) під вершинами хмар газового гіганта. Але під час розширеної місії Юнони команда місії також використовувала інструмент для вивчення супутників Іо, Європи, Ганімеда та Каллісто. Зображення JIRAM Io показали наявність яскравих кілець, що оточують підлогу численних гарячих точок.
«Висока просторова роздільна здатність інфрачервоних зображень JIRAM у поєднанні зі сприятливим розташуванням Juno під час прольотів показало, що вся поверхня Іо вкрита лавовими озерами, що містяться у кальдероподібних структурах», — сказав Алессандро Мура, один із дослідників Juno. з Національного інституту астрофізики в Римі. «У регіоні поверхні Іо, про який ми маємо найповніші дані, за нашими оцінками, близько 3% поверхні покрито одним із цих розплавлених лавових озер». (Кальдера — це велика западина, яка утворюється під час виверження та руйнування вулкана.)
Вогнедишні озера
Дані JIRAM щодо прольоту Іо не тільки висвітлюють численні запаси лави на Місяці, але й дають уявлення про те, що може відбуватися під поверхнею. Інфрачервоні зображення кількох лавових озер Іо показують тонке коло лави на межі між центральною корою, яка покриває більшу частину лавового озера, і стінками озера. Переробка розплаву передбачається відсутністю потоків лави на краю озера та за його межами, що вказує на те, що існує баланс між розплавом, який викинувся в лавові озера, та розплавом, який повертається назад у підповерхневу систему.
«Тепер ми маємо уявлення про найпоширеніший тип вулканізму на Іо: величезні озера лави, де магма піднімається і опускається», — сказав Мура. «Кірка лави змушена розриватися об стінки озера, утворюючи типове кільце лави, яке можна побачити в лавових озерах Гавайських островів. Стіни, імовірно, мають висоту сотні метрів, що пояснює, чому магма, як правило, не виливається з патер» — чашоподібних елементів, утворених вулканізмом — «і рухається поверхнею Місяця».
Дані JIRAM свідчать про те, що більша частина поверхні цих гарячих точок на Іо складається з кам’янистої кори, яка циклічно рухається вгору та вниз як одна безперервна поверхня завдяки центральному підйому магми. Згідно з цією гіпотезою, оскільки кора торкається стінок озера, тертя утримує її від ковзання, спричиняючи її деформацію та, зрештою, розрив, оголюючи лаву прямо під поверхнею.
Альтернативна гіпотеза залишається в силі: магма виливається в середину озера, поширюючись і утворюючи кірку, яка опускається вздовж краю озера, оголюючи лаву.
Продовження досліджень Юнони
«Ми тільки починаємо вивчати результати JIRAM, отримані в результаті близьких прольотів навколо Іо в грудні 2023 року та лютому 2024 року», — сказав Скотт Болтон, головний дослідник Юнони з Південно-Західного науково-дослідного інституту в Сан-Антоніо. «Спостереження показують захоплюючу нову інформацію про вулканічні процеси на Іо. Поєднуючи ці нові результати з довгостроковою кампанією Juno з моніторингу та картографування вулканів на ніколи раніше не бачених північному та південному полюсах Іо, JIRAM виявляється одним із найцінніших інструментів для вивчення того, як працює цей змучений світ».
Юнона здійснила свій 62-й проліт повз Юпітер — який включав проліт повз Іо на висоті приблизно 18 175 миль (29 250 кілометрів) — 13 червня. 63-й проліт повз газового гіганта заплановано на 16 липня.
