W zeszłym roku należąca do NASA sonda kosmiczna Juno zrobiła coś nieoczekiwanego: zajrzała przez księżyc Jowisza Io.
Przez dziesięciolecia naukowcy mogli jedynie obserwować powierzchnię najbardziej aktywnego wulkanicznie księżyca Jowisza. Mierzyli przepływy ciepła promieniujące z górnej skorupy, ale nie mieli pojęcia, co dzieje się zaledwie kilka metrów pod nią. Jednak pod koniec 2023 roku sytuacja uległa diametralnej zmianie.
Podczas serii bliskich przelotów sonda skierowała swój radiometr mikrofalowy (MWR) na Io. Chociaż instrument nie został zaprojektowany do takich zadań – pierwotnie miał penetrować gęste chmury Jowisza – dostarczył nam pierwszą mapę temperatur wnętrza skalistego księżyca.
Dlaczego jest to takie ważne? Ponieważ zmienia podejście do badania skorup planetarnych.
Jak Juno przejrzała skalistą skorupę Io
Instrument MWR znajdował się od dwóch do sześciu metrów (sześć do dwudziestu stóp) pod powierzchnią.
Kamery na podczerwień tego nie widzą: rejestrują jedynie promieniowanie z samej powierzchni. Technika mikrofalowa stosowana przez Juneau jest zasadniczo inna. Rejestruje gradient temperatury. Dane wykazały, że temperatury na płytkich głębokościach pod skorupą rosną o ponad 40 stopni Fahrenheita (22°C).
Efektu tego nie można wytłumaczyć ekspozycją na światło słoneczne.
Ciepło pochodziło z głębin. Juneau zidentyfikował także lokalne gorące punkty. Temperatury na niektórych obszarach były o 10–20°C wyższe niż w otaczającym krajobrazie. Nie są to przypadkowe anomalie, ale oznaki ruchu ciepła przez ziemię.
Scott Bolton, główny badacz misji Juneau, nazwał to odkrycie nieoczekiwanym. Zauważył, że gdybyśmy umieścili podobne instrumenty w pobliżu ziemskich wulkanów, prawdopodobnie zobaczylibyśmy ten sam obraz. Może to zrewolucjonizować techniki przewidywania erupcji wulkanów, pokazując, jak magma przemieszcza się, zanim przedostanie się na powierzchnię.
Dlaczego Io jest takie gorące i gładkie
I tu jest główna tajemnica.
Io słynie z najwyższych szczytów i wybuchających wulkanów. Jest to najbardziej aktywne geologicznie miejsce w Układzie Słonecznym. Logiczne jest oczekiwanie, że będzie wyglądał na solidny i starożytny.
Ale to nieprawda.
Dane Juneau ujawniły wyjątkowo gładką powierzchnię. Pokryty jest materiałem o niskiej gęstości. Naukowcy uważają, że jest to gruba warstwa porowatego popiołu wulkanicznego, szronu siarkowego i gruzu. Każda erupcja pokrywa stary krajobraz nową masą.
Ciepło wykryte przez Juneau prawdopodobnie pochodzi ze stopionego wnętrza Księżyca. Lub jest zamknięty w chłodzących kieszeniach lawy znajdujących się bezpośrednio pod warstwą popiołu. W każdym razie dane mikrofalowe dają najdokładniejszy jak dotąd obraz straty ciepła we wnętrzu Io.
Co ogrzewanie pływowe Io mówi nam o innych światach
Wulkanizm na Ziemi napędzany jest rozpadem radioaktywnym. Z Io jest inaczej.
Pole grawitacyjne Jowisza jest kolosalne. Podczas ruchu orbitalnego planeta rozciąga i ściska satelitę. To odkształcenie pływowe wytwarza ogromne siły tarcia, które zamieniają się w ciepło. Setki wulkanów pozostają aktywne dzięki stałemu, mechanicznemu „pompowaniu” energii.
„Io zapewnia wyjątkowy wgląd w działanie ogrzewania pływowego w całym Wszechświecie” – Scott Bolton
Nie chodzi tylko o Io.
Proces ten zasila subglacjalne oceany na innych księżycach. Pamiętajmy o Europie i Ganimedesie. Jeśli zrozumiemy, w jaki sposób ciepło przemieszcza się przez skorupę Io, zrobimy krok w kierunku zrozumienia natury lodowych powłok tych księżyców. Rozumiejąc wymianę ciepła, możemy lepiej ocenić potencjał zamieszkania.
Urządzenia mikrofalowe mogą również zaglądać pod lód. Juno badała już Europę i Ganimedesa. Wiedza o tym, jak ciepło przemieszcza się przez ich skorupę, powie nam, czy ukryte oceany są w stanie utrzymać życie.
Znaczenie tych odkryć sięga czasów wstecz. Technika ta pomaga wyjaśnić starożytny wulkanizm na Marsie i Wenus, a także na ziemskim Księżycu. Ich krajobrazy ukształtowały się w wyniku erupcji miliardy lat temu. Mamy teraz lepsze narzędzie do rekonstrukcji tej historii.
Juneau nie tylko sporządził mapę satelity. Dał nam nową optykę do badania wnętrz skalistych światów. Wcześniej obserwowaliśmy jedynie erupcje. Teraz możemy śledzić wiodący do nich ruch ciepła.
To poważny przełom.
A my dopiero zaczynamy szukać.
