Księżyc Jowisza, Io, jest nie tylko gorący. Jest niesamowicie, niemal katastrofalnie gorąca.
Wcześniej ocenialiśmy jej temperaturę jako powierzchowną diagnozę. Kamery na podczerwień widzą tylko powierzchnię – cienką warstwę ciepła uciekającą w próżnię kosmiczną. Wiedzieliśmy, że są tam wulkany. Wiedzieliśmy, że była aktywna. Ale co dzieje się pod powierzchnią? Pozostała tajemnicą ukrytą przez magmę.
Teraz należąca do NASA sonda kosmiczna Juno zmieniła zasady gry.
Wykorzystując radiometr mikrofalowy (MWR), sonda wykonała więcej niż tylko pomiar ciepła. On „słuchał” go. Nowe dane ukazują zaskakujący obraz: zaledwie kilka metrów od skorupy Io temperatura rośnie o ponad 20°C.
Po raz pierwszy ludzkości udało się zajrzeć pod powierzchnię najbardziej aktywnego wulkanicznie ciała w Układzie Słonecznym.
Dlaczego ten pomiar jest ważny w przypadku ogrzewania pływowego
Io znajduje się w głębokiej studni grawitacyjnej Jowisza. Grawitacja gigantycznej planety nieustannie rozciąga i ściska Księżyc. Tarcie. Woltaż. Ciepły. Ogromna ilość energii wewnętrznej jest generowana przez siły pływowe.
Proces ten jest nie tylko źródłem wulkanizmu. To jest podstawowy silnik kosmiczny.
„Io zapewnia wyjątkowe okno na zrozumienie, jak działa ogrzewanie pływowe w całym wszechświecie” – powiedział dr Scott Bolton, główny badacz misji Juno.
Bolton zauważa, że ten sam mechanizm napędza podpowierzchniowe oceany Europy i Ganimedesa. Światy, które mogą ukryć życie. Światy, które wydawały się lodowate i odległe. Bez zrozumienia mechanizmu wymiany ciepła wewnątrz Io brakuje nam kluczowego elementu układanki fizyki planet.
„Do tej pory mogliśmy obserwować jedynie ciepło przemieszczające się z podpowierzchni na powierzchnię w wyniku erupcji” – zauważa Bolton. „Teraz możemy scharakteryzować ten ruch”.
Odczyt sygnałów mikrofalowych
Narzędzie MWR nie widzi światła. Widzi fale radiowe. Długie mikrofale mogą przenikać przez powierzchniową warstwę ciał stałych. Odbijają się one różnie w zależności od tego, co znajduje się pod nimi.
Kiedy Junon spojrzał na Io, sygnały były nieoczekiwane.
Przy długich falach powierzchnia wydawała się gładka. Ale gęstość? Niski.
Górna skorupa Io nie jest litą skałą. Przypomina raczej popiół wulkaniczny lub pumeks. Luźna, porowata i izolująca termicznie.
To właśnie ta warstwa o małej gęstości zatrzymuje ciepło nieco głębiej. Skok temperatury – ponad 20°C na przestrzeni zaledwie kilku metrów – wskazuje na silne endogeniczne ogrzewanie uwięzione w górnych dziesiątkach metrów skorupy.
Dwie hipotezy dobrze wyjaśniają te dane.
Po pierwsze, stale rosnące ciepło przez przewodzącą skorupę. Sama skała przenosi ciepło w górę, tworząc gradient.
Po drugie, rozproszone obszary cienkiej skorupy pokrywającej lawę lub gorące fumarole. Obszary te mogą pokrywać około 10% powierzchni, działając jako skoncentrowane kanały wymiany ciepła. Odpoczynek? Tylko izolujący kurz.
„Zaskakujące odkrycie możliwości zaglądania pod powierzchnię skalistego księżyca ma ważne implikacje”.
Implikacje dla ziemskich wulkanów
Po co zwracać uwagę na Księżyc, który jest oddalony o 600 milionów kilometrów?
Ponieważ wulkany na Ziemi działają na podobnych zasadach. Magma się porusza. Ciepło jest przekazywane. Ciśnienie rośnie.
Bolton sugeruje, że gdybyśmy skierowali instrument typu MWR na aktywny wulkan na Ziemi – powiedzmy na Hawajach lub Islandii – moglibyśmy zobaczyć ten sam profil temperatury pod powierzchnią. Ostre temperatury skał są tuż poniżej luźnych skał i popiołu.
Może to dostarczyć nowych, nieinwazyjnych danych na temat funkcjonowania ziemskich wulkanów. Jak głęboko przenika ciepło? Czy kora jest w niektórych miejscach gruba czy cienka? Czy takie odczyty mogą ostrzegać o rychłej erupcji na długo przed pojawieniem się dymu?
To nie jest science-fiction. Jest to stosowana fizyka planetarna.
Dane w kontekście
Badanie, kierowane przez Shannon Brown i opublikowane w Journal of Geophysical Research: Planets, będzie oznaczać zmianę w podejściu do badania ciał niebieskich.
Kiedyś myśleliśmy, że do zrozumienia tego, co znajduje się pod ziemią, potrzebne są lądowniki. Łaziki. Burowie.
Teraz statek kosmiczny krążący wokół gazowego giganta może zajrzeć pod „skórę” swojego sąsiada. Radiometr mikrofalowy działa jak promieniowanie rentgenowskie. Nie musi dotykać ziemi, żeby wiedzieć, co się pod nią dzieje.
Kora Io jest porowata. Ciepło jest zablokowane. A co z powierzchnią? To tylko wierzchołek góry lodowej. A dokładniej, szczyt wulkanu.
Co się stanie, gdy ta cienka skorupa się zapadnie? Zobaczymy. Ale po raz pierwszy nie zgadujemy na ślepo. Widzimy gradient. Widzimy przepływ. I jest gorętszy, niż myśleliśmy.
