Як зонд «Джуно» заглянув під поверхню Іо і виявив приховані джерела тепла
Торік космічний зонд NASA «Джуно» зробив щось несподіване: він заглянув крізь супутник Юпітера Іо.
Десятиліттями вчені могли спостерігати лише поверхню вулканічно активного супутника Юпітера. Вони вимірювали потоки тепла, випромінювані з верхньої кори, але зовсім не уявляли, що відбувається всього за кілька метрів під нею. Проте наприкінці 2023 року ситуація кардинально змінилася.
Під час серії близьких прольотів зонд направив свій мікрохвильовий радіометр (MWR) Іо. Хоча цей інструмент не створювався для таких завдань — його спочатку проектували для проникнення крізь щільні хмари Юпітера, — він надав нам першу карту температур надр кам’янистого супутника.
Чому так важливо? Тому що це змінює підхід до вивчення планетарних кор.
Як «Джуно» побачив крізь кам’янисту кору Іо
Прилад MWR заглянув на глибину від двох до шести метрів (від шести до двадцяти футів) під поверхню.
Інфрачервоні камери цього не бачать: вони фіксують лише випромінювання із самої поверхні. Методика з використанням мікрохвиль, використана «Джуно», принципово інша. Вона реєструє температурний градієнт. Дані показали, що температура на невеликій глибині під корою зростає більш ніж на 40 градусів Фаренгейта (22 ° C).
Такий ефект неможливо пояснити впливом сонячного світла.
Тепло надходило з глибин. “Джуно” також виявив локалізовані гарячі точки. Температура в деяких районах була на 18–36°F (10–20°C) вищою, ніж у навколишньому ландшафті. Це не випадкові аномалії, а ознаки руху тепла через ґрунт.
Скотт Болтон, головний дослідник місії “Джуно”, назвав це відкриття несподіваним. Він зазначив, що якби ми розмістили подібні прилади поряд із вулканами Землі, ми, мабуть, побачили б ту саму картину. Це може революціонізувати методи прогнозування вивержень вулканів, показавши, як магма рухається до прориву на поверхню.
Чому Іо такий гарячий і гладкий
А ось і головна загадка.
Іо славиться своїми найвищими піками і вулканами, що вивергаються. Це геологічно активне місце в Сонячній системі. Логічно очікувати, що він виглядає порізаним та давнім.
Але це негаразд.
Дані «Джуно» виявили напрочуд гладку поверхню. Вона вкрита матеріалом низької густини. Вчені вважають, що це товстий шар пористого вулканічного попелу, сірчаного інею та уламкового матеріалу. Кожне виверження засипає старий ландшафт новою масою.
Тепло, зафіксоване “Джуно”, ймовірно, піднімається з розплавлених надр супутника. Або ж воно замкнене в кишеньках лави, що остигають, що знаходяться безпосередньо під шаром попелу. У будь-якому випадку, мікрохвильові дані надають найточніше уявлення про тепловтрати в надрах Іо.
Що приливний нагрівання Іо говорить нам про інші світи
Вулканізм Землі живиться з допомогою радіоактивного розпаду. З Іо все інакше.
Гравітаційне поле Юпітера є колосальним. Під час орбітального руху планета розтягує та стискає супутник. Це приливне деформування створює величезні сили тертя, які перетворюються на тепло. Сотні вулканів залишаються активними завдяки цій постійній механічній «перекачці» енергії.
«Іо надає унікальне вікно для розуміння того, як працює приливне нагрівання у всьому Всесвіті», — Скотт Болтон
Йдеться не лише про Іо.
Цей процес живить підлідні океани інших супутниках. Згадаймо Європу та Ганімед. Якщо ми зрозуміємо, як тепло переміщується через кору Іо, ми зробимо крок до розуміння природи крижаних оболонок цих супутників. А розуміючи теплопередачу, ми краще оцінюємо потенціал житла.
Мікрохвильові прилади можуть заглядати під лід. «Джуно» вже вивчав Європу та Ганімед. Знання того, як тепло поширюється крізь їхні кори, підкаже, чи здатні приховані океани підтримувати життя.
Значення цих відкриттів тягнеться і в глибину часів. Ця техніка допомагає пояснити стародавній вулканізм на Марсі та Венері, а також на Місяці Землі. Їхні ландшафти формувалися в результаті вивержень мільярди років тому. Тепер ми маємо найкращий інструмент для реконструкції цієї історії.
“Джуно” не просто склав карту супутника. Він дав нам нову оптику для вивчення надр кам’янистих світів. Раніше ми спостерігали лише виверження. Тепер ми можемо відстежувати рух тепла, що веде до них.
Це серйозний прорив.
І ми лише починаємо дивитися.
