Зонд NASA Juno впервые измерил температуру под поверхностью самого вулканически активного тела Солнечной системы — спутника Юпитера Ио. Оказалось, что уже на глубине нескольких метров температура повышается более чем на 20 градусов Цельсия, а сама поверхность во многих районах удивительно гладкая и покрыта материалом, по свойствам напоминающим рыхлый вулканический пепел.
Ио — уникальный мир, который Юпитер буквально разогревает изнутри. Гравитация планеты-гиганта и соседних спутников постоянно деформирует Ио, вызывая мощный приливный разогрев недр. Именно он питает сотни вулканов, извергающих лаву и газы.
До сих пор ученые в основном могли изучать тепло, выходящее на поверхность Ио, с помощью инфракрасных наблюдений. Теперь впервые удалось заглянуть глубже благодаря микроволновому радиометру Juno (MWR), который способен регистрировать тепловое излучение из подповерхностных слоев.
Во время двух близких пролетов мимо Ио — 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года — Juno проходил примерно в 1500 км от поверхности спутника. MWR измерил тепловое излучение на глубинах от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. Результат оказался неожиданным: практически во всех исследованных районах температура увеличивалась более чем на 20 градусов Цельсия уже на глубине нескольких метров. Такой температурный градиент невозможно объяснить одним лишь нагревом солнечным светом.
«Каждое измерение показало рост температуры более чем на 40 градусов по Фаренгейту на глубине в несколько футов — гораздо более крутой градиент, чем может объяснить одно только солнечное нагревание», — рассказала Шеннон Браун, ведущий автор исследования из Лаборатории реактивного движения NASA.
Ученые рассматривают два возможных объяснения. Согласно первому, тепло из глубин Ио постепенно проходит наружу через его кору. Расчетный фоновый тепловой поток составляет около 1–3 Вт на квадратный метр — относительно небольшая величина в локальном масштабе, но в глобальном масштабе Ио означает выделение энергии до 30 раз больше среднего теплового потока Земли.
Второй вариант связан с остывающими потоками лавы. Под слоем затвердевшей коры толщиной около 9–11 метров могут сохраняться еще теплые лавовые потоки. По оценкам ученых, подобные структуры в любой момент времени покрывают примерно 10% поверхности Ио.
Поверхность — как Великие равнины
Новые данные рассказали не только о температуре недр, но и о самой поверхности Ио. Несмотря на многочисленные горы и вулканы, огромные участки спутника оказались удивительно гладкими. Некоторые из них простираются на 100 км и более и по своему рельефу напоминают Великие равнины Северной Америки.
При этом поверхность Ио далеко не везде представляет собой твердую породу. Микроволновые наблюдения показывают, что материал во многих гладких районах имеет очень низкую плотность и по своим свойствам больше напоминает пемзу или рыхлый вулканический пепел, чем твердый материал.
«Даже для каменистого тела плотность поверхности Ио очень низкая — скорее, как у пемзы или рыхлого вулканического пепла, чем у твердой породы», — отметила Браун.
Полученные данные помогают ученым лучше понять механизм приливного разогрева, который действует не только на Ио. Тот же фундаментальный процесс может поддерживать подповерхностные океаны Европы и Ганимеда, обеспечивая их энергией и теплом.
«Теперь мы можем охарактеризовать, как тепло движется из недр к поверхности», — отметил главный исследователь Juno Скотт Болтон из Юго-Западного исследовательского института. По его словам, Ио дает уникальную возможность изучать, как приливный разогрев работает во Вселенной.
Кроме того, результаты Juno могут оказаться полезными для изучения вулканов Земли. Ученые предполагают, что микроволновые наблюдения аналогичного типа вблизи земных вулканов также могут выявлять температурный градиент под поверхностью и давать дополнительную информацию о движении тепла в недрах.
Зонд Juno прибыл к Юпитеру в 2016 году и продолжает исследовать планету-гиганта и ее крупнейшие спутники. Данные о подповерхностной температуре Ио были получены во время 57-го и 58-го близких пролетов Юпитера, а результаты исследования опубликованы в июле 2026 года.
