Инфракрасные снимки, сделанные космическим аппаратом на солнечных батареях, подогревают дискуссию о внутреннем устройстве самого горячего спутника Юпитера.
Новые данные, полученные зондом НАСА «Юнона», дают более полное представление о том, насколько широко распространены лавовые озёра на спутнике 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 «Юноны» 20 июня в журнале Nature Communications Earth and Environment.
Спутник Юпитера Ио, размер которого немного больше, чем у земной Луны, интригует астрономов с 1610 года, когда Галилео Галилей впервые его обнаружил. Спустя 369 лет космический аппарат НАСА «Вояджер-1» запечатлел извержение вулкана на спутнике. Последующие миссии к Юпитеру, во время которых было совершено ещё несколько пролётов Ио, обнаружили дополнительные шлейфы, а также лавовые озёра. Теперь учёные считают, что Ио, который растягивается и сжимается, как гармошка, соседними спутниками и массивным Юпитером, — самый вулканически активный мир в Солнечной системе. Но хотя существует множество теорий о типах вулканических извержений на поверхности спутника, подтверждающих их данных мало.
В мае и октябре 2023 года «Юнона» пролетела мимо Ио, приблизившись к ней на расстояние 35 000 км и 13 000 км соответственно. Среди приборов «Юноны», которым удалось хорошо рассмотреть манящий спутник, был JIRAM.
Разработанный для улавливания инфракрасного света (который не виден человеческому глазу), исходящего из глубин Юпитера, JIRAM исследует слой погоды на глубине от 50 до 70 километров под вершинами облаков газового гиганта. Во время длительной миссии «Юноны» команда аппарата также использовала прибор для изучения спутников 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 "Юноны" во время пролётов показали, что вся поверхность Ио покрыта лавовыми озёрами, заключёнными 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 озёр расплавленной лавы». (Кальдера — это большая впадина, образующаяся при извержении и разрушении вулкана).
Эта анимация — концепт Локи Патера, лавового озера на спутнике Ио, созданный с помощью данных, полученных с помощью камеры JunoCam на борту космического аппарата НАСА «Юнона». Локи представляет собой впадину, заполненную магмой и окаймлённую расплавленной лавой, с множеством островов в её внутренней части.
Огнедышащие озёра
Данные пролёта Ио, полученные аппаратом JIRAM, не только свидетельствуют о богатых запасах лавы на спутнике, но и позволяют взглянуть на то, что может происходить под её поверхностью. Инфракрасные изображения нескольких лавовых озёр 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 озёра, и расплавом, циркулирующим обратно в подповерхностную систему.
«Теперь мы имеем представление о наиболее часто встречающемся типе вулканизма на Ио: огромные озёра лавы, где магма поднимается и опускается, — говорит Мура. — Лавовая кора вынуждена разбиваться о стенки озера, образуя типичное лавовое кольцо, наблюдаемое в гавайских лавовых озёрах. Высота стен, вероятно, составляет сотни метров, что объясняет, почему магма обычно не вытекает из патер — чашеобразных образований, созданных вулканизмом — и не движется по поверхности спутника».
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 подъёма магмы. Согласно этой гипотезе, поскольку кора соприкасается со стенками озера, трение препятствует её скольжению, в результате чего она деформируется и в конечном итоге разрушается, обнажая лаву прямо под поверхностью.
Остаётся 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 пролётов 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».
«Юнона» совершила 62-й пролёт мимо Юпитера, в который входил и пролёт мимо Ио на высоте около 29 250 км, 13 июня. 63-й пролёт газового гиганта запланирован на 16 июля.