Ио лишь немного больше нашей Луны, ее диаметр составляет 2 237 миль (3 600 километров), и на ней, по данным НАСА, находится около 400 вулканов . Шлейфы от извержений этих вулканов могут простираться на многие мили в космос, и их даже можно увидеть с Земли, если наблюдать в большие телескопы.
Впервые этот драматический вулканизм был обнаружен в 1979 году ученым Линдой Морабито, работавшей тогда в Лаборатории реактивного движения НАСА, на снимке, сделанном космическим аппаратом НАСА «Вояджер-1».
«С момента открытия Морабито ученые-планетологи задавались вопросом, как вулканы питаются лавой, находящейся под поверхностью», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь космического аппарата НАСА Juno из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио, в своем заявлении. «Был ли это неглубокий океан раскаленной магмы, питающий вулканы, или их источник был более локализован?»
Космический аппарат Juno, запущенный в 2011 году для изучения Юпитера и вращающихся вокруг него лун, совершил два очень близких пролета Ио в 2023 и 2024 годах, приблизившись на расстояние 930 миль (1500 км) к его пузырящейся поверхности. «Мы знали, что данные, полученные в ходе двух очень близких пролетов Juno, могут дать нам некоторое представление о том, как на самом деле устроена эта измученная луна», — сказал Болтон.
Во время этих пролетов космический аппарат собрал данные, которые позволили ученым измерить гравитацию Ио.
Ио движется по орбите вблизи Юпитера на среднем расстоянии 262 000 миль (422 000 км), совершая свой эллиптический цикл раз в 42,5 часа. Из-за формы орбиты расстояние луны от родительской планеты меняется, как и гравитационное притяжение Юпитера. Это означает, что Луна постоянно сжимается и разжимается, как шар под напряжением, в процессе, известном как приливное сгибание.
«Это постоянное сгибание создает огромную энергию [в виде тепла], которая буквально расплавляет части внутренностей Ио», — говорит Болтон.
В прошлом считалось, что из-за этого изгиба в недрах Ио может находиться большой океан магмы, простирающийся под всей его поверхностью, как слой тирамису. Однако исследование под руководством Болтона, опубликованное 12 декабря в журнале Nature, говорит о том, что это не так.
«Если на Ио есть глобальный океан магмы, мы знали, что сигнатура его приливной деформации будет намного больше, чем у более жесткого, преимущественно твердого интерьера», — сказал Болтон.
Вместо этого данные команды говорят о том, что вулканическая луна Юпитера имеет в основном твердую внутреннюю часть, а каждый из вулканов Ио имеет свою собственную подземную камеру с бурлящей магмой.
Открытие «Юноны» о том, что приливные силы не всегда создают глобальные океаны магмы, заставляет нас переосмыслить то, что мы знаем о внутренностях Ио», — сказал ведущий автор исследования Райан Парк, соисследователь «Юноны» и руководитель группы динамики Солнечной системы в Лаборатории реактивного движения НАСА.
Результаты исследования имеют отношение к луне Юпитера — Европе, луне Сатурна — Энцеладу, а также к экзопланетам за пределами нашей Солнечной системы. «Наши новые результаты дают возможность переосмыслить то, что мы знаем о формировании и эволюции планет», — сказал Парк.
Это исследование выводит на новый уровень понимание вулканической активности и внутреннего строения не только Ио, но и других небесных тел, которые подвержены приливным эффектам. Исследования показывают, что даже при сильных приливных силах океаны магмы не являются обязательным условием для возникновения вулканической активности. Этот принцип может значительно изменить подход к изучению других ледяных и скалистых тел в нашей Солнечной системе и за ее пределами.
В частности, открытие, что вулканы Ио имеют локализованные камеры с магмой, может привести к пересмотру стратегий поиска жизни на других телах. Например, Европа, у которой также есть признаков подледного океана, и Энцелад, обладающий гейзерами с водяными паром, теперь могут быть рассмотрены в новом свете. Их внутренние структуры также могут представлять собой жесткие оболочки с локализованными камерами жидкости или даже магмы, что открывает дополнительные возможности для существования жизни.
Результаты исследования могут оказать влияние на будущее исследований экзопланет. Понимание того, как приливные силы могут формировать внутренние структуры планет и их спутников, поможет астрономам лучше моделировать условия на экзопланетах, имеющих атмосферу, а также оценить вероятность существования жизни в условиях, которые ранее считались непригодными.
К тому же, выводы, полученные от анализа Ио, могут стать основой для разработки новых теорий о динамике и геологии других небесных тел. Ученые могут использовать эти данные для предсказания активности вулканов и других процессов на подобных экзопланетах, что откроет новые горизонты в понимании их эволюции и историй жизни.
Таким образом, это исследование на самом деле может оказаться ключевым моментом в нашем понимании не только вулканических процессов на Ио, но и в более широком контексте геологии и астрофизики Солнечной системы и за ее пределами. Это является ярким примером того, как современные технологии и миссии, такие как «Юнона», открывают новые горизонты в нашем изучении мира, который нас окружает, и придают новый смысл нашим поискам жизни в космосе.
