Ио выделяется среди других спутников Солнечной системы своими многочисленными вулканами и поверхностью, покрытой потоками лавы. Вулканизм поверхности Ио был подтвержден в 1979 году, когда ее сфотографировал космический корабль «Вояджер», но ее вулканическая природа не повторяется больше нигде в нашей системе. Приливный нагрев лежит в основе извержения Луны, вызванного мощной гравитацией Юпитера и резонансом с другими лунами. Но есть ли внутри Ио океан магмы? Окончательный ответ на этот вопрос до сих пор неизвестен, но новые исследования подтверждают идею существования океана магмы. Миссия НАСА «Юнона» сместила фокус с Юпитера на спутники газового гиганта, начиная с вулкана Ио. Его пролеты становятся все ближе к уникальной луне, и уменьшение расстояния дает космическому кораблю все лучший и лучший вид. Согласно новым исследованиям, было обнаружено 266 действующих вулканов, и вместе они свидетельствуют об огромном мировом океане магмы.
Эти результаты представлены в новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, под названием «Полярное вулканическое тепловое излучение Ио, свидетельствующее о моделях магматического океана и мелководных приливных нагреваний». Ведущий автор — Эшли Джерард Дэвис из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Чрезвычайный уровень вулканической активности на Ио, самом вулканически активном объекте Солнечной системы, является результатом внутреннего нагрева, вызванного приливами», — пишут авторы. Это не новый вывод, но это еще не все исследования. Инструмент Juno Jovial Infrared Auroral Mapper (JIRAM) получил данные для этого исследования. JIRAM — это спектрометр изображения, предназначенный для исследования верхних слоев атмосферы Юпитера в инфракрасном диапазоне, включая полярные сияния планеты-гиганта. Но теперь фокус сместился на Ио, и JIRAM наблюдает за широко распространенной вулканической активностью на Луне.
«Ио — самое вулканическое небесное тело, о котором мы знаем в нашей Солнечной системе», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь Юноны из Юго-западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Наблюдая за ним во времени на нескольких проходах, мы можем наблюдать, как изменяются вулканы — как часто они извергаются, насколько они яркие и горячие, связаны ли они с группой или в одиночку, и меняется ли форма потока лавы». «Сказал Болтон в мае 2023 года, когда Юнона приблизилась к Ио на расстояние около 35 500 км (22 000 миль). С тех пор «Юнона» еще больше сократила расстояние, а ее последний проход приблизил ее к 12 000 км (7 500 миль). Но не только близость способствует новым открытиям. Юнона движется по полярной орбите, тогда как предыдущие наблюдения Ио в основном ограничивались экваториальной плоскостью. Почему это имеет значение?
Ученые внимательно изучают Ио, пытаясь выяснить, что движет его вулканической природой. Они разработали подробные модели Луны, но не смогли протестировать их так тщательно, как сейчас. «Модели предсказывают усиление теплового потока на полюсах Ио, если приливное нагревание происходит глубоко в мантии, и в более низких широтах, если нагревание происходит преимущественно в астеносфере или присутствует океан магмы», — объясняют авторы. Но теперь у ученых есть данные Юноны для работы, а ее полярная орбита дает исследователям более полное представление о Луне. «Распределение вулканической активности Ио, вероятно, отражает положение и величину внутреннего приливного нагрева», — пишут авторы. Теперь, когда JIRAM предоставил полярные данные, у исследователей есть полное глобальное покрытие в ближнем инфракрасном диапазоне, которое показывает распределение и величину теплового излучения от активно извергающихся вулканов Ио. С помощью этих данных исследователи смогут исследовать внутреннюю часть Луны и разработать модели, объясняющие это.
Исследование выявило различия в выработке энергии между полюсами и более экваториальными регионами, а также между самими полюсами. «В среднем полярные вулканы Ио по отдельности генерируют меньше энергии, чем вулканы в более низких широтах; а южные полярные вулканы генерируют меньше энергии на вулкан, чем северные полярные вулканы», - объясняют исследователи. Почему эти выводы важны? Это из-за ранее разработанных моделей. «Мы показываем, что распределение вулканического теплового потока из 266 активных горячих точек согласуется с наличием глобального океана магмы и/или неглубоким нагревом астеносферы», — пишут авторы. Это не первое исследование, предполагающее, что на Ио есть океан магмы. Предыдущие исследования 2009 года, основанные на данных магнитометра Галилея, показали, что на Луне должен быть океан магмы примерно в 50 км (30 миль) под поверхностью. Но Галилей совершил лишь один облет Луны, что оставляет место для некоторых сомнений. Более поздний анализ тех же данных подтвердил тот же вывод, показав, что толщина океана магмы составляет 50 км. Но эти выводы всегда вызывали небольшие сомнения, поскольку им не хватало глобальных инфракрасных данных. Теперь, когда у ученых есть эти данные, аргументы в пользу существования океана магмы становятся все более убедительными.
