Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa nähneet selvää näyttöä myrkyllisen tulivuorikaasun putkista, jotka purkautuvat Ion tulivuorista.
Uudet radiokuvat Jupiterin kuusta tarjoavat vastauksia Ion ilmapiiriä koskeviin kysymyksiin.
Io on aurinkokunnan tulivuoren paikka. Yli 400 aktiivista tulivuorta peittää sen pinnan, mikä on osoitus satelliitin sisäisestä jännitteestä, koska Jupiterin lisäksi myös kolme muuta kaasujätin Galilean satelliittia vetävät sitä painovoimaisesti eri suuntiin.
Rikkidioksidi on ohuessa ilmakehässä ja Io: n pinnalla hallitseva – kyllä, rikki – ulos. Se suihkuttaa kaasua tulivuoren halkeamien läpi ja laskeutuu yöllä maahan jäähdyttäen ja antaen satelliitille keltaisia ja oransseja sävyjä.
Mutta kuinka suuri osa tästä kaasusta tulee suoraan tulivuorista verrattuna siihen, kuinka paljon se tulee auringon lämmittämän rikkidioksidin jäätyneestä pinnasta? Se oli vaikea mitata.
“Ei tiedetä, mikä prosessi ohjaa dynamiikkaa Ion ilmakehässä”, sanoi tähtitieteilijä Imke de Pater Kalifornian yliopistosta Berkeleystä.
“Onko tulivuoren toiminta vai kaasu, joka sublimoituu jäiseltä pinnalta, kun Io on auringonvalossa? Osoitamme, että tulivuorilla on suuri vaikutus ilmakehään. '
Tutkijoilla on vihdoin vastaukset, ja samaan aikaan he pystyivät havaitsemaan tulivuoren rikkiä Kuusta.
Maailmassa, jossa vulkaanista kaasua vuotaa jatkuvasti, Ion ilmakehä on yllättävän ohut; suurin osa kaasusta poistuu monimutkaisissa vuorovaikutuksissa Jupiterin ja sen magneettikentän kanssa noin 1 tonnilla sekunnissa, mikä luo valtavan plasman munkin, jota kutsutaan Ion plasmatoroksi ja joka kiertää Jupiteria.
Jäljellä oleva ilmakehä voi kertoa paljon kuun sisällä olevista geologisista prosesseista, mikä puolestaan voi auttaa meitä ymmärtämään joitain aurinkokuntamme ulkopuolella olevien planeettojen dynamiikkaa.
Video näyttää kuvia Jupiterin kuusta Io radiospektrissä (ALMA: n hankkima) ja optisessa valossa (Voyager 1 ja Galileo -tehtävistä), kun Jupiter pimenee Ion ja nousee pimennyksestä. Radiokuvat näyttävät ensimmäistä kertaa rikkidioksidipaloja (keltaisena), jotka nousevat Ion tulivuorista. [Video: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et ai. NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA].
Jos tiedämme tarkalleen kilpailevien gravitaatiovaikutusten vaikutukset Io: han ja miksi näillä vaikutuksilla ei ole samaa vaikutusta muihin elimiin, voimme tehdä tietoisempia päätelmiä siitä, kuinka painovoima vaikuttaa liian kaukana oleviin eksoplaneettoihin nähdäkseen ne hyvin.
Joten tähtitieteilijät ovat käyttäneet Chilen Atacama Large Millimeter / Submillimeter Telescope Array -järjestelmää (ALMA) tutkiakseen Io: ta tarkemmin radioaalloilla, kun se liikkuu sisään ja ulos Jupiterin varjosta.
Ensimmäinen asia, jonka he löysivät, oli se, että rikkidioksidia ei jäänyt Ion ilmakehään. Yöllä lämpötila laskee rikkidioksidin jäätymispisteen alle.
Värikuva Io: sta avaruusaluksella Galileo. (NASA / JPL / Arizonan yliopisto)
Kun pinta altistetaan jälleen päivänvalolle, jäätynyt rikkidioksidi sublimoituu takaisin ilmakehään ja lisää sitä noin 10 minuutissa – paljon nopeammin kuin odotettiin.
Tämä outo oivallus on osoittautunut täydelliseksi työkaluksi tulivuoren ilmakehän vaikutusten tutkimiseen.
“Kun Io astuu Jupiterin varjoon eikä ole suorassa auringonvalossa, se on liian kylmää rikkipitoiselle kaasulle, joka tiivistyy Ion pinnalle”, kertoi tähtitieteilijä Statia Lush-Cook Columbian yliopistosta.
”Tänä aikana voimme nähdä vain vulkaanista alkuperää olevaa rikkidioksidia. Näin voimme nähdä tarkalleen kuinka paljon ilmakehään vaikuttaa tulivuoren toiminta. '
ALMA-kuvissa tähtitieteilijät pystyivät tunnistamaan selvästi ensimmäistä kertaa tulivuoren lähteistä peräisin olevat rikkidioksidi- ja rikkioksidipäästöt.
Tulivuorialueilla, joissa ei ole rikkidioksidia tai monoksidia, he näkivät jotain muuta – kaliumkloridia, toista tulivuorikaasua.
Tämä viittaa siihen, että eri tulivuoria purkautuu eri magmasäiliöistä.
Kuvista joukkue pystyi laskemaan tulivuorten vaikutuksen Ion ilmakehään. 30-50 prosenttia rikkidioksidista tulee suoraan tulivuorista.
Tutkijoiden mukaan seuraava askel on yrittää mitata Ion ilmakehän lämpötilaa, erityisesti matalilla korkeuksilla.
'Io: n ilmakehän lämpötilan mittaamiseksi meidän on saavutettava korkeampi resoluutio havainnoissamme, mikä vaatii satelliitin tarkkailua pitkällä aikavälillä. Voimme tehdä tämän vain, kun Io on auringonvalossa ”, de Pater sanoi.
Tutkimus on saatavilla kahdessa artikkelissa, joista toinen on julkaistu The Planetary Science Journal -lehdessä ja toinen lehdessä The Planetary Science Journal -lehdessä ja ladattu arXiviin.
