Инфракрасные снимки, сделанные космическим аппаратом на солнечных батареях, подогревают дискуссию о внутреннем устройстве самой горячей луны Юпитера.
Новые данные, полученные зондом NASA Juno, дают более полное представление о том, насколько широко распространены лавовые озера на луне Юпитера Ио, и впервые дают представление о происходящих там вулканических процессах. Эти результаты были получены благодаря прибору Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), предоставленному Итальянским космическим агентством, который "видит" в инфракрасном свете. Исследователи опубликовали статью о последних вулканических открытиях Juno 20 июня в журнале Nature Communications Earth and Environment.
Ио интригует астрономов с 1610 года, когда Галилео Галилей впервые обнаружил Юпитер, который немного больше земной Луны. Спустя 369 лет космический аппарат NASA Voyager-1 запечатлел извержение вулкана на луне. Последующие миссии к Юпитеру, во время которых было совершено еще несколько пролетов Ио, обнаружили дополнительные шлейфы, а также лавовые озера. Сейчас ученые считают, что Ио, которая растягивается и сжимается, как гармошка, соседними лунами и массивным Юпитером, — самый вулканически активный мир в Солнечной системе. Но хотя существует множество теорий о типах вулканических извержений на поверхности Луны, подтверждающих их данных мало.
В мае и октябре 2023 года Juno пролетел мимо Ио, приблизившись к ней на расстояние 35 000 км и 13 000 км соответственно. Среди приборов Juno, которым удалось хорошо рассмотреть манящую луну, был JIRAM. Разработанный для улавливания инфракрасного излучения, исходящего из глубин Юпитера, JIRAM исследует слой погоды на глубине от 50 до 70 километров под вершинами облаков газового гиганта. Во время длительной миссии Juno команда аппарата также использовала прибор для изучения лун Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Снимки Ио, полученные с помощью JIRAM, показали наличие ярких колец, окружающих дно многочисленных горячих точек.
"Высокое пространственное разрешение инфракрасных снимков JIRAM в сочетании с благоприятным положением Juno во время пролетов показали, что вся поверхность Ио покрыта лавовыми озерами, заключенными в кальдероподобные образования", — сказал Алессандро Мура, соисследователь Juno из Национального института астрофизики в Риме. "По нашим оценкам, около 3 % поверхности Ио покрыто одним из этих озер расплавленной лавы". (Кальдера — это большая впадина, образующаяся при извержении и разрушении вулкана).
Огнедышащие озера
Данные пролета Ио, полученные аппаратом JIRAM, позволяют не только увидеть богатые запасы лавы на Луне, но и заглянуть в то, что может происходить под ее поверхностью. Инфракрасные изображения нескольких лавовых озер Ио показывают тонкий круг лавы на границе между центральной корой, покрывающей большую часть лавового озера, и его стенками. Отсутствие лавовых потоков на ободе озера и за его пределами говорит о том, что существует баланс между расплавом, извергающимся в лавовые озера, и расплавом, циркулирующим обратно в подповерхностную систему.
"Теперь мы имеем представление о наиболее часто встречающемся типе вулканизма на Ио: огромные озера лавы, где магма поднимается и опускается", — говорит Мура. "Лавовая кора вынуждена разбиваться о стенки озера, образуя типичное лавовое кольцо, наблюдаемое в гавайских лавовых озерах. Высота стен, вероятно, составляет сотни метров, что объясняет, почему магма обычно не вытекает из патер" — чашеобразных образований, созданных вулканизмом — "и не движется по поверхности Луны".
Данные JIRAM позволяют предположить, что большая часть поверхности этих горячих точек Ио состоит из скалистой коры, которая циклически движется вверх и вниз как одна сплошная поверхность из-за центрального подъема магмы. Согласно этой гипотезе, поскольку кора соприкасается со стенками озера, трение препятствует ее скольжению, в результате чего она деформируется и в конечном итоге разрушается, обнажая лаву прямо под поверхностью.
Остается альтернативная гипотеза: магма накапливается в центре озера, растекается и образует корку, которая опускается по ободу озера, обнажая лаву.
"Мы только начинаем знакомиться с результатами работы JIRAM, полученными во время близких пролетов Ио в декабре 2023 и феврале 2024 года", — говорит Скотт Болтон, главный исследователь Juno в Юго-Западном исследовательском институте в Сан-Антонио. "Наблюдения показывают новую интересную информацию о вулканических процессах на Ио. Сочетание этих новых результатов с долгосрочной кампанией Juno по мониторингу и картографированию вулканов на никогда ранее не наблюдавшихся северном и южном полюсах Ио делает JIRAM одним из самых ценных инструментов для изучения того, как устроен этот измученный мир".
Juno совершил 62-й пролет Юпитера, который включал пролет Ио на высоте около 29 250 км, 13 июня. 63-й пролет газового гиганта запланирован на 16 июля.
