В прошлом году космический зонд NASA «Джуно» совершил нечто неожиданный: он заглянул сквозь спутник Юпитера Ио.
Десятилетиями ученые могли наблюдать лишь поверхность самого вулканически активного спутника Юпитера. Они измеряли потоки тепла, излучаемые с верхней коры, но совершенно не представляли, что происходит всего в нескольких метрах под ней. Однако в конце 2023 года ситуация кардинально изменилась.
Во время серии близких пролетов зонд направил свой микроволновый радиометр (MWR) на Ио. Хотя этот инструмент не создавался для таких задач — его изначально проектировали для проникновения сквозь плотные облака Юпитера, — он предоставил нам первую карту температур недр каменистого спутника.
Почему это так важно? Потому что это меняет подход к изучению планетарных кор.
Как «Джуно» увидел сквозь каменистую кору Ио
Прибор MWR заглянул на глубину от двух до шести метров (от шести до двадцати футов) под поверхность.
Инфракрасные камеры этого не видят: они фиксируют только излучение с самой поверхности. Методика с использованием микроволн, примененная «Джуно», принципиально иная. Она регистрирует температурный градиент. Данные показали, что температура на небольшой глубине под корой возрастает более чем на 40 градусов Фаренгейта (22°C).
Такой эффект невозможно объяснить воздействием солнечного света.
Тепло приходило из глубин. «Джуно» также выявил локализованные горячие точки. Температура в некоторых районах была на 18–36°F (10–20°C) выше, чем в окружающем ландшафте. Это не случайные аномалии, а признаки движения тепла через грунт.
Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Джуно», назвал это открытие неожиданным. Он отметил, что если бы мы разместили подобные приборы рядом с вулканами Земли, мы, вероятно, увидели бы ту же картину. Это может революционизировать методы прогнозирования извержений вулканов, показав, как магма движется до прорыва на поверхность.
Почему Ио такой горячий и гладкий
А вот и главная загадка.
Ио славится своими высочайшими пиками и извергающимися вулканами. Это самое геологически активное место в Солнечной системе. Логично ожидать, что он выглядит изрезанным и древним.
Но это не так.
Данные «Джуно» выявили удивительно гладкую поверхность. Она покрыта материалом низкой плотности. Ученые полагают, что это толстый слой пористого вулканического пепла, серного инея и обломочного материала. Каждое извержение засыпает старый ландшафт новой массой.
Тепло, зафиксированное «Джуно», вероятно, поднимается из расплавленных недр спутника. Либо же оно заперто в остывающих карманах лавы, находящихся непосредственно под слоем пепла. В любом случае, микроволновые данные предоставляют самое четкое представление о теплопотерях в недрах Ио.
Что приливный нагрев Ио говорит нам о других мирах
Вулканизм на Земле питается за счет радиоактивного распада. С Ио все иначе.
Гравитационное поле Юпитера колоссально. Во время орбитального движения планета растягивает и сжимает спутник. Это приливное деформирование создает огромные силы трения, которые превращаются в тепло. Сотни вулканов остаются активными благодаря этой постоянной механической «перекачке» энергии.
«Ио предоставляет уникальное окно для понимания того, как работает приливный нагрев во всей Вселенной», — Скотт Болтон
Речь идет не только об Ио.
Этот процесс питает подледные океаны на других спутниках. Вспомним Европу и Ганимед. Если мы поймем, как тепло перемещается сквозь кору Ио, мы сделаем шаг к пониманию природы ледяных оболочек этих спутников. А понимая теплопередачу, мы лучше оцениваем потенциал обитаемости.
Микроволновые приборы могут заглядывать и под лед. «Джуно» уже изучал Европу и Ганимед. Знание того, как тепло распространяется сквозь их коры, подскажет, способны ли скрытые океаны поддерживать жизнь.
Значение этих открытий простирается и в глубь времен. Эта техника помогает объяснить древний вулканизм на Марсе и Венере, а также на Луне Земли. Их ландшафты формировались в результате извержений миллиарды лет назад. Теперь у нас есть лучший инструмент для реконструкции этой истории.
«Джуно» не просто составил карту спутника. Он дал нам новую оптику для изучения недр каменистых миров. Раньше мы наблюдали лишь извержения. Теперь мы можем отслеживать движение тепла, ведущее к ним.
Это серьезный прорыв.
И мы только начинаем смотреть.
