Два самых мощных когда-либо построенных космических телескопа, космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба (JWST) и космический телескоп Хаббла, собираются собрать данные о самом вулканическом теле во всей солнечной системе, первом галилеевском спутнике Юпитера - Ио. Эти данные будут использоваться в сочетании с предстоящими облетами Ио космическим кораблем НАСА «Юнона», который в настоящее время исследует систему Юпитера и планирует провести эти облеты позднее в этом году и начале 2024 года. Цель исследования этой маленькой вулканической луны с помощью этих двух спутников мощные телескопы и один орбитальный космический корабль помогут ученым лучше понять, как ускользающая атмосфера Ио взаимодействует с окружающей магнитной и плазменной средой Юпитера.
«Время реализации этого проекта имеет решающее значение», — сказал доктор Курт Ретерфорд, исследователь Юго-Западного исследовательского института (SwRI) и главный исследователь этой тщательно продуманной научной кампании. «В течение следующего года «Юнона» несколько раз пролетит мимо Ио, предлагая редкую возможность объединить натурные и дистанционные наблюдения за этой сложной системой. Мы надеемся получить новое представление о драматическом вулканизме Ио, взаимодействии плазмы и луны, а также о нейтральном газе и плазме. популяции, которые распространяются через обширную магнитосферу Юпитера и вызывают интенсивные полярные сияния Юпитера».
Запрос времени для наблюдений на «Хаббле» осуществляется через программу НАСА по наблюдению за космическим телескопом «Хаббл» и распределяется на основе количества витков, которые «Хабблу» будет предложено совершить вокруг Земли в рамках научной кампании по завершению своих исследований, причем каждый виток занимает примерно 90 минут. Обычно крупные проекты наблюдений требуют 75 или более витков. Это будет не первый раз, когда Хаббл исследует Юпитер, поскольку он имеет обширную историю изучения самой большой планеты Солнечной системы. В рамках этой кампании доктор Ретерфорд и его команда будут использовать 122 витка Хаббла вокруг Земли для сбора данных об Ио в течение общего времени 183 часа наблюдений, или чуть более 4,25 полных витков Ио вокруг Юпитера, причем каждый оборот займет примерно 42,5 часа. Кроме того, JWST будет собирать данные об Ио в течение 4,8 часов, или чуть более 10% одного полного оборота Ио вокруг Юпитера.
Массивное магнитное поле Юпитера состоит из гигантского пузыря заряженных частиц, который окружает и кружит вокруг самой большой планеты Солнечной системы, состоящей в основном из ускользающей атмосферы Ио. Что осталось загадкой для ученых, так это взаимодействие между атмосферой Ио, поверхностными летучими веществами, извержениями вулканов, протяженными нейтральными облаками Ио, ионосферой Юпитера и Плазменным Тором Ио (IPT), а также, в частности, как его измерить и получить более глубокое понимание. IPT представляет собой облако в форме пончика, которое окружает Юпитер и образуется в результате ионизации выходящих из Ио газов.
«Большая часть этих материалов на самом деле не выходит прямо из вулканов, а скорее связана с сублимацией инея из диоксида серы с дневной поверхности Ио», — сказала доктор Кэтрин де Клир, доцент кафедры планетологии и астрономии в Университете Ио. Калифорнийский технологический институт, эксперт по анализу данных JWST и один из нескольких соавторов этой кампании. «Взаимодействие между атмосферой Ио и окружающей плазмой обеспечивает механизм выхода газов, выделяющихся с замерзшей поверхности Луны».
После прибытия на Юпитер в июле 2016 года «Юнона» провела свою основную научную миссию, изучая Юпитер, включая его внутреннюю часть, полярные сияния и массивную магнитосферу. Расширенная миссия Юноны началась в августе 2021 года и продлится до сентября 2025 года и использовалась для облета галилеевых спутников Юпитера: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Что касается Ио, Юнона уже проводила облеты в 2022 году и ранее в этом году, а дальнейшие близкие облеты в рамках этой новой кампании запланированы на 30 декабря 2023 года, 1 февраля 2024 года и 20 сентября 2024 года.
«Шанса на комплексный подход к исследованиям Ио не было с тех пор, как серия пролетов космических аппаратов Галилео в 1999-2000 годах была поддержана Хабблом плодотворной 30-витковой кампанией», — сказал доктор Ретерфорд. «Сочетание интенсивных измерений «Юноны» на месте с нашими наблюдениями дистанционного зондирования, несомненно, продвинет наше понимание роли Ио в возникновении связанных явлений в системе Юпитера».
Как уже отмечалось, Ио является самым вулканически активным телом во всей Солнечной системе и может похвастаться сотнями вулканов, извергающих лаву на десятки километров (или миль) в космос. Его вулканическая активность является результатом приливного нагрева, поскольку маленькая луна сжимается и растягивается гораздо более массивным Юпитером вместе с двумя внешними лунами, Европой и Ганимедом. Вулканическая активность Ио была впервые предсказана незадолго до прибытия космического корабля НАСА «Вояджер-1» в 1979 году, который подтвердил эту активность и запечатлел первые признаки активного вулканизма за пределами Земли.
