Jupiterin kuu Io sisältää vähintään 400 aktiivista tulivuorta, mikä tekee siitä aurinkokuntamme vulkaanisesti aktiivisimman maailman. Tulivuorten sijainti Iolla ei kuitenkaan vain vastaa tieteellisiä malleja, jotka ennustavat kuun sisäpuolen kuumenemista.
'Tarkka tilastollinen analyysi tulivuorten jakautumisesta Ion uudessa globaalissa geologisessa kartassa', sanoi Christopher Hamilton Marylandin yliopistosta, College Parkista ja Goddard Spaceflight Centeristä. 'Löysimme systemaattisen itään suuntautuvan poikkeaman havaittujen ja ennakoitujen tulivuoren sijaintien välillä, jota ei voida sovittaa yhteen olemassa olevien kiinteän kehon vuorovesilämmitysmallien kanssa.'
Ion sisäinen lämpö syntyy vuorovesivoimista, jotka aiheutuvat jättiläisplaneetasta Jupiter toisella puolella ja kahdesta viereisestä kuusta, jotka kiertävät kauempana Jupiterista - Europasta ja Ganymedesta toisella puolella.
Tutkijat sanovat, että on kyseenalaista, kuinka tämä vuorovesilämmitys vaikuttaa kuun sisäosaan. Jotkut ehdottavat, että se lämmittää syvää sisäosaa, mutta vallitseva näkemys on, että suurin osa kuumenemisesta tapahtuu suhteellisen matalassa kuoren alla olevassa kerroksessa, jota kutsutaan astenosfääriksi. Astenosfääri on paikka, jossa kivi käyttäytyy kuin kitti ja muuttuu hitaasti lämmön ja paineen vaikutuksesta.
'Analyysimme tukee vallitsevaa näkemystä, että suurin osa lämmöstä syntyy astenosfäärissä, mutta havaitsimme, että tulivuoren aktiivisuus sijaitsee 30-60 astetta itään siitä, missä sen odotamme olevan', Hamilton sanoi.
Maapallolla yksinkertainen selitys tulivuorten syntymiselle on se, että kun tektoniset levyt siirtyvät tällä tavalla, maanalainen magma voi virrata pinnalle. Iolla Jupiterin vuorovesivoimat itse asiassa pakottavat Ion pinnan pullistumaan ylös ja alas jopa 100 metriä, mikä saa magman virtaamaan jatkuvasti.
Tiedemiehet selittivät Jupiterin massiivisen painovoiman ja kahden viereisen kuun pienempien, mutta tarkasti ajoitettujen vetojen välisen köydenvedon seuraavasti:
Io kiertää nopeammin kuin nämä muut kuut ja suorittaa kaksi kiertorataa joka kerta, kun Europa suorittaa yhden, ja neljä kiertorataa kutakin Ganymeden tekemää kohden. Tämä säännöllinen ajoitus tarkoittaa, että Io tuntee voimakkaimman vetovoiman naapurikuuistaan samassa kiertoradassa, mikä vääristää Ion kiertoradan soikeaksi. Tämä puolestaan saa Ion taipumaan liikkuessaan Jupiterin ympäri.
Esimerkiksi kun Io lähestyy Jupiteria, jättiläisplaneetan voimakas painovoima muuttaa kuun muotoa sitä kohti, ja sitten kun Io siirtyy kauemmaksi, gravitaatiovoima vähenee ja kuu rentoutuu. Painovoiman aiheuttama taipuminen aiheuttaa vuorovesilämpenemistä – samalla tavalla kuin voit lämmittää paikan metallilankaripustimessa taivuttamalla sitä toistuvasti, taipuminen luo kitkaa Ion sisäosaan, mikä synnyttää valtavaa lämpöä, joka saa voimansa kuun äärimmäiseen vulkanismiin.
Tämä on kartta ennustetusta lämpövirrasta Ion pinnalla erilaisista vuorovesilämmitysmalleista. Punaiset alueet ovat, joissa pinnalla odotetaan enemmän lämpöä, kun taas siniset alueet ovat vähemmän lämpöä. Kuvassa A näkyy odotettu lämmön jakautuminen Ion pinnalla, jos vuorovesikuumeneminen tapahtui ensisijaisesti syvän vaipan sisällä, ja kuva B on pintalämmön virtauskuvio, joka on odotettavissa, jos kuumeneminen tapahtuu ensisijaisesti astenosfäärissä. Syvän vaipan skenaariossa pintalämmön virtaus keskittyy ensisijaisesti navoille, kun taas astenosfäärin kuumenemisskenaariossa pintalämpövirta keskittyy päiväntasaajalle. Kiitokset: NASA/Christopher Hamilton.
Mutta uusi Ion geologinen kartta osoitti tulivuorten poikkeaman siitä, missä malli ennusti niiden olevan.
Mahdollisuuksia selittää siirtymä ovat Io:n odotettua nopeampi pyöriminen, sisärakenne, joka sallii magman kulkea merkittäviä etäisyyksiä paikoista, joissa se kuumenee eniten, pisteisiin, joissa se pystyy purkautumaan pinnalle, tai puuttuva komponentti olemassa olevassa vuorovesilämpössä. mallit, kuten nestemäiset vuorovedet maanalaisesta magmamerestä, tiimin mukaan.
NASAn Galileo-operaation magnetometri-instrumentti havaitsi magneettikentän Ion ympärillä, mikä viittaa globaalin maanalaisen magmameren olemassaoloon. Kun Io kiertää Jupiteria, se liikkuu planeetan valtavan magneettikentän sisällä. Tutkijat uskovat, että tämä voisi indusoida magneettikentän Iossa, jos siinä olisi sähköä johtavan magman globaali valtameri.
'Analyysimme tukee globaalia maanalaista magmavaltameren skenaariota yhtenä mahdollisena selityksenä Ion ennustettujen ja havaittujen tulivuoren sijaintien väliselle poikkeamalle', Hamilton sanoo. 'Ion magmameri ei kuitenkaan olisi kuin maan valtameret. Sen sijaan, että se olisi täysin nestemäinen kerros, Ion magmameri olisi todennäköisesti enemmän kuin sieni, jossa on vähintään 20 prosenttia silikaattisulaa hitaasti muotoutuvan kiven matriisissa.
Vuorovesien lämpenemisen uskotaan myös olevan vastuussa nestemäisten vesien valtameristä, joita todennäköisesti esiintyy Europan ja Saturnuksen kuun Enceladuksen jäisten kuorien alla. Koska nestemäinen vesi on välttämätön ainesosa elämälle, jotkut tutkijat ehdottavat, että elämää voisi olla näissä merenalaisissa merissä, jos käytettävissä on myös käyttökelpoinen energialähde ja raaka-aineita. Nämä maailmat ovat aivan liian kylmiä tukemaan nestemäistä vettä pinnoilleen, joten parempi ymmärrys siitä, miten vuorovesilämmitys toimii, voi paljastaa, kuinka se voisi ylläpitää elämää muuten epävieraanvaraisissa paikoissa kaikkialla universumissa.
'Tuulivuoren sijaintien odottamaton siirtymä itään on vihje siitä, että jotain puuttuu ymmärryksestämme Iosta', Hamilton sanoo. 'Se on tavallaan tärkein tuloksemme. Ymmärryksemme vuorovesilämmön tuotannosta ja sen suhteesta pintavulkanismiin on puutteellinen. Tulkinta sille, miksi meillä on offset ja muut havaitsemamme tilastolliset mallit, on avoin, mutta mielestäni olemme mahdollistaneet paljon uusia kysymyksiä, mikä on hyvä.
Ion vulkanismi on niin laajaa, että se nousee kokonaan pintaan noin kerran miljoonassa vuodessa, itse asiassa melko nopeasti verrattuna aurinkokunnan 4,5 miljardin vuoden ikään. Jotta voisimme tietää enemmän Ion menneisyydestä, meidän on ymmärrettävä sen sisärakenne paremmin, koska sen pinta on Hamiltonin mukaan liian nuori tallentamaan sen koko historiaa.
Lähde: JPL
