Вулканы Ио могут помочь раскрыть внутренний нагрев спутника Юпитера

Изучая адский ландшафт Ио — самого вулканически активного места в Солнечной системе — астрономы из Корнеллского университета исследовали фундаментальный процесс формирования и эволюции планет: приливный нагрев.

«Приливный нагрев играет важную роль в нагреве и орбитальной эволюции небесных тел», — сказал Алекс Хейс. — «Он обеспечивает тепло, необходимое для формирования и поддержания подповерхностных океанов на спутниках вокруг гигантских планет, таких как Юпитер и Сатурн».

«Изучение негостеприимного ландшафта вулканов Ио на самом деле вдохновляет науку на поиски жизни», — сказала ведущий автор Мадлен Петтин, докторант по астрономии.

Анализируя данные пролётов космического аппарата NASA «Юнона», астрономы обнаружили, что на полюсах Ио есть активные вулканы, которые могут помогать регулировать приливный нагрев — вызывающий трение — в его магматических недрах.

«Я пытаюсь сопоставить распределение вулканов на Ио и производимый ими тепловой поток с тепловым потоком, который мы ожидали от теоретических моделей», — сказала Петтин о новом исследовании «Наблюдения JIRAM вулканического потока на Ио: распределение и сравнение с моделями приливного теплового потока», опубликованном 7 сентября в Geophysical Research Letters.

У Юпитера 95 спутников, и Ио, который Галилей открыл в 1610 году — примерно такого же размера, как Луна Земли — это огненное, дикое место. Он обращается близко к Юпитеру и имеет около 400 активных вулканов.

«Гравитация Юпитера невероятно сильна, — сказала Петтин. — Учитывая гравитационные взаимодействия с другими крупными спутниками планеты, Ио постоянно растягивается и сжимается. Это приливное деформирование создаёт много внутреннего тепла внутри спутника».

Используя математическое уравнение, называемое разложением по сферическим гармоникам, Петтин разложила карты пролётов «Юноны», чтобы установить сложные вулканические поверхностные паттерны. Сопоставив свою работу с теорией, она обнаружила неожиданно большое количество активных вулканов на полюсах Ио, в отличие от более распространённых экваториальных регионов.

«Я не решаю вопрос приливного нагрева в этой одной статье, — сказала Петтин. — Однако, если подумать об ледяных спутниках во внешней Солнечной системе, таких как Европа Юпитера, или Титан и Энцелад Сатурна, именно в таких местах, если мы найдём жизнь в Солнечной системе, она будет там».

Внутренние океаны жидкой воды в ледяных спутниках могут поддерживаться в жидком состоянии за счёт приливного нагрева, сказала Петтин.

«Нам нужно знать, как генерируется тепло. Изучать приливный нагрев на вулканическом мире проще, чем заглядывать сквозь километровую ледяную оболочку, которая скрывает тепло».

Петтин использовала формирователь изображений Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) с 11 пролётов, чтобы исследовать вулканы Ио. Учёные обнаружили, что в обеих полярных областях есть активные вулканы.

• На севере: кластер из четырёх вулканов — Асис, Зал, Тонатиу, один безымянный и независимый вулкан Локи — были высокоактивными и устойчивыми, с долгой историей наблюдений миссий и с Земли.
• На юге: вулканы Канехекили, Ута и Лаки-Ои продемонстрировали сильную активность.

Долгоживущий квартет северных вулканов одновременно становился ярким и, казалось, реагировал друг на друга. «Они все становились ярче, а затем тускнели с сопоставимой скоростью. Интересно наблюдать за вулканами и видеть, как они реагируют друг на друга».