Сонячна місія Juno виміряла температуру на Іо, місяці Юпітера

Перші вимірювання температури під поверхнею Іо, найбільш вулканічного супутника в Сонячній системі, виявляють значне підвищення тепла.

Місія Juno, що належить NASA, представила перші дані про температуру під поверхнею Іо, супутника Юпітера, виявивши значне підвищення температури в поверхневих шарах цього найбільш вулканічного тіла в Сонячній системі. Інформація, отримана під час двох близьких прольотів, також свідчить про те, що більшість поверхні Іо є надзвичайно гладкою і складається з матеріалу з дуже низькою щільністю. Результати, опубліковані в журналі Journal of Geophysical Research: Planets, відкривають нові можливості для спостереження за гарячими і крижаними світами поза межами нашої планети.

Вулканічна активність Іо

Інтенсивна вулканічна діяльність Іо зумовлена приливним нагріванням. Супутник постійно зазнає розтягування і стиснення під впливом величезної гравітації Юпітера, коли він рухається по своїй трохи еліптичній орбіті, що генерує внутрішнє тепло, яке в багато разів перевищує земне. До цього часу все, що відомо про це тепло, базувалося на інфрачервоних спостереженнях, які фіксують лише температуру верхнього шару. Останні відкриття стали можливими завдяки даним, зібраним за допомогою мікрохвильового радіометра (MWR) космічного апарата.

Радіометр Juno безпосередньо спостерігав за викидом тепла з Іо, заглядаючи під поверхню. Вражаюче відкриття можливості спостерігати під поверхнею кам’янистого супутника має важливі наслідки для вивчення вулканів на Землі. Juno показала, що, якби ми спостерігали з подібним інструментом MWR поблизу вулкана на Землі, ми могли б виявити подібну ознаку в градієнті температури під землею, що надало б нову інформацію про функціонування земних вулканів.

Радіометр Juno був розроблений Болтоном для дослідження нижніх шарів атмосфери Юпітера та вивчення динаміки і складу його глибокої атмосфери. Шість мікрохвильових антен MWR працюють як єдиний інструмент, одночасно фіксуючи мікрохвилі в широкому діапазоні довжин хвиль від приблизно 1,3 до 51 сантиметра. Під час розширеної фази місії інструмент MWR надав можливість спостерігати три з галилеєвих супутників планети: Ганімед, Європу та Іо.

Вогонь і лід

Ця техніка є інноваційною, адже кожна довжина хвилі досліджує різні глибини, пропонуючи новий спосіб характеристики глибокої атмосфери гігантських планет і підземних корок крижаних та кам’янистих супутників. На Ганімеді та Європі було досліджено десятки кілометрів під поверхнею, вважаючи, що їхні шари льоду складаються переважно з чистої води, але можливість досліджувати вулканічну породу Іо стала несподіваним відкриттям.

Під час прольотів 30 грудня 2023 року та 3 лютого 2024 року космічний апарат Juno, що живиться від сонячних батарей, наблизився до поверхні супутника на відстань близько 1,500 кілометрів. Інструмент виміряв тепловий викид Іо на глибинах від кількох сантиметрів до десятків метрів. У всіх випадках спостерігалося підвищення температури на понад 40° на відстані кількох метрів від поверхні, що демонструє набагато крутіший градієнт, ніж той, що може пояснити лише сонячне нагрівання.

Дані вказують на дві можливі причини. По-перше, тепло може постійно підніматися через провідну кору. Хоча цей фоновий потік тепла, виміряний від 1 до 3 ват на квадратний метр, є відносно слабким на локальному рівні (приблизно еквівалентно маленькій нічній лампі, що працює під кожним квадратним метром), на всій поверхні супутника він представляє вивільнення енергії до 30 разів більше, ніж середнє на Землі. Альтернативно, сигнал може походити від охолоджуючих лавових потоків, покритих приблизно 9-11 метрами затверділої кори, які займають близько 10% поверхні супутника в будь-який момент часу.

Великі рівнини Іо

Інше важливе відкриття, яке з’явилося під час двох прольотів, стосується надзвичайної гладкості поверхні Іо. Раніше цей супутник був відомий своїми високими горами, але MWR вказує на те, що, крім цієї видимої топографії, поверхня має широкі гладкі ділянки, які простягаються на понад 100 кілометрів. Оскільки Juno пролітав над накладеними районами Іо під різними кутами, команда змогла скласти карту того, як поверхня відбиває мікрохвилі, подібно до того, як пасажир в літаку може бачити океан, освітлений сонячним світлом, лише з певних кутів.

Далеко від гір поверхня виявилася схожою на Великі рівнини Північної Америки, і хоча це кам’янисте тіло, матеріал на поверхні має дуже низьку щільність, ближчу до пемзи або м’якого вулканічного попелу, ніж до твердих порід.