Несмотря на присутствие на орбите Юпитера космического аппарата NASA «Юнона», некоторые исследования спутников газового гиганта по-прежнему лучше проводить с Земли.
Команда исследователей использовала Атакамскую большую антенную решетку миллиметрового диапазона (ALMA) для изучения газов NaCl (поваренная соль) и KCl (хлорид калия) в атмосфере Ио, самого внутреннего из четырех больших спутников Юпитера. Температура газов и соотношение между ними подразумевают, что они были испущены из магматических очагов, температура которых может превышать 1000 градусов Цельсия.
Суровая природа Ио
Ио непрерывно пребывает в «экстремальных условиях»: он не только вращается очень близко к Юпитеру, но и находится в орбитальном резонансе с Европой и Ганимедом, другими крупными спутниками планеты; Ио совершает четыре оборота вокруг газового гиганта за время, которое необходимо Европе для совершения двух оборотов, а Ганимеду — для одного. Приливные силы, обеспечиваемые этим гравитационным танцем, поддерживают в недрах Европы достаточно тепла, чтобы спутник обладал подповерхностным океаном жидкой воды, но в случае с Ио эти силы настолько велики, что «внутренности» спутника представляют собой раскаленную магму.
Результатом этого взаимодействия является то, что Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе, на поверхности которого не менее 400 действующих вулканов, извергающих потоки диоксида серы и газовых примесей. Авторы исследования отмечают, что температура магматического очага влияет на долю выделяемых газов.
Ни хлорид натрия, ни хлорид калия не задерживаются в атмосфере Ио более нескольких часов. Сравнивая содержание двух газов, исследователи оценили температуру восьми извержений в период с 2012 по 2018 годы. Прямые измерения атмосферных температур указывают на диапазон между 227 и 727 градусов Цельсия, но магматические очаги, безусловно, должны быть горячее.
Газовый «коктейль» Ио
Ученые обнаружили более высокое соотношение калия и натрия в вулканических шлейфах, чем в метеоритах, предполагая, что вулканы выделяли преимущественно KCl. Это согласуется с температурами между точками конденсации двух газов: 900 и 1100 градусов соответственно. Наблюдаемые вариации соотношений указывают на то, что магматические очаги Ио имеют разные температуры в пределах этого диапазона.
Профессор Яни Радебо из Университета Бригама Янга ранее заявляла, что Ио можно сравнить с молодой Землей, какой она была в тот исторический период, когда на ней зарождалась жизнь.
«Это исследование подтверждает, что лавы, извергающиеся на Ио, вероятно, имеют в основном базальтовый состав, исходя из их температуры», — прокомментировала результаты исследования Радебо.
Это означает, что лавы Ио, вероятно, имеют много общего с морским дном на Земле, а также с так называемыми «морями» Луны и камнями на Венере и Марсе.
В ходе исследования авторы обнаружили некоторые другие аспекты вулканического спутника. Например, Ио имеет очень тонкую атмосферу, состоящую в основном из диоксида серы (SO2), для поддержания которой необходим солнечный свет. Таким образом, когда Ио входит в тень Юпитера, то часть атмосферы разрушается только для того, чтобы восстановиться, когда Ио снова вернется к свету. Однако данные ALMA указывают на то, что содержание NaCl или KCl при этом не меняется, предполагая, что солнечный свет не оказывает прямого воздействия на эти газы. Кроме того, не было обнаружено косвенного влияния через концентрацию серы.
Пространственное разрешение ALMA настолько хорошее, что команда исследователей смогла нанести газы на конкретные области Ио. Пиковая плотность SO2 не всегда наблюдалась в тех же местах, что NaCl и KCl, и это позволяет предположить, что хотя эти газы имеют вулканическое происхождение, они не всегда высвобождаются одними и теми же вулканами.
