Io – Jupiterin sisin Galilean kuu – on aurinkokunnan geologisesti aktiivisin kappale. Yli 400 aktiivisen tulivuoren alueen rikkipiiput voivat nousta jopa 300 mailia pinnan yläpuolelle. Se on täynnä yli 100 vuorta, joista jotkut ovat korkeampia kuin Mount Everest. Tulivuorten ja vuorten välissä on laajoja laavavirtauksia ja nestemäisen kiven tulvatasankoja.
Voimakas vulkaaninen toiminta johtaa ohueseen ilmakehään, joka koostuu pääasiassa rikkidioksidista (SO2), joissa on pieniä lajeja, mukaan lukien rikkimonoksidi (SO), natriumkloridi (NaCl) ja atomi rikki ja happi. Huolimatta siitä, että Io on lähellä Maata, sen ilmakehän koostumus on edelleen huonosti rajoitettu. Mallit ennustavat monia muita molekyylejä, joiden pitäisi olla läsnä, mutta joita ei ole vielä havaittu.
Äskettäin joukko tähtitieteilijöitä Yhdysvaltojen, Ranskan ja Ruotsin laitoksista päätti rajoittaa paremmin Ion ilmapiiriä. He havaitsivat toiseksi yleisimmän rikin isotoopin (34-S) ja alustavasti havaitsivat kaliumkloridia (KCl). Jälkimmäinen tuotetaan tulivuoren pilleissä, mikä viittaa siihen, että nämä pillit vaikuttavat jatkuvasti Ion ilmakehään.
Odotettuja vielä havaitsemattomia molekyylilajeja ovat kaliumkloridi (KCl), silikonimonoksidi (SiO), dirikkimonoksidi (S)2O) ja erilaiset rikin isotoopit. Suurin osa näistä elementeistä säteilee radioaallonpituuksilla.
'Geometriastaan riippuen jotkut molekyylit säteilevät hyvin tunnetuilla taajuuksilla, kun ne muuttavat pyörimistilaa', tohtori Arielle Moullet, tutkimuksen johtava kirjoittaja, kertoi Universe Todaylle. 'Näitä spektrin piirteitä kutsutaan pyörimisviivoiksi ja ne näkyvät (ali)millimetrin spektrialueella.'
Nämä havainnot tehtiin Atacama Pathfinder Experiment (APEX) -antennilla - radioteleskoopilla, joka sijaitsee 16 700 jalkaa merenpinnan yläpuolella Pohjois-Chilessä. Pääruoan halkaisija on 12 metriä, ja se on Atacama Large Millimeter Array (ALMA) -antennin prototyyppi.
Atacama Pathfinder (APEX) -antenni. Kuvan luotto: ETTÄ
16,5 tunnin kokonaishavaintoajan ja kuukausien tietojen vähentämisen ja analysoinnin jälkeen Moullet et ai. teki alustavan havainnon kaliumkloridista (KCl). Ion tulivuoren ejecta tuottaa suuren plasmatoruksen Jupiterin ympärille, joka sisältää monia molekyylilajeja, mukaan lukien kalium. Tätä ilmaisua pidetään siksi 'puuttuvana linkkinä' Ion ja tämän plasmatoruksen välillä.
Ryhmä havaitsi myös ensimmäisen rikin isotoopin, joka tunnetaan nimellä 34-S. Rikillä on 25 tunnettua isotooppia – rikin muunnelmia, joissa on edelleen 16 protonia, mutta jotka eroavat neutronien lukumäärästään. 34-S on toiseksi yleisin isotooppi, jossa on 18 neutronia.
Aikaisemmin oli havaittu rikin ensimmäinen runsain isotooppi, 32-S, jossa on 16 neutronia. Yllättäen näiden kahden välinen suhde (34/32 S) on kaksi kertaa korkeampi kuin aurinkokunnan viitearvo, mikä viittaa siihen, että 34-S on runsaasti. Näin korkea murto-osa on raportoitu aiemmin vain kaukaisessa kvasaarissa – varhaisessa galaksissa, joka koostuu voimakkaasti valovoimaisesta ytimestä, jonka voimanlähteenä on valtava musta aukko.
'Tämä tulos kertoo meille, että todennäköisesti on olemassa jokin fraktiointiprosessi, jota emme ole vielä tunnistaneet ja joka tapahtuu joko magmassa, pinnalla tai itse ilmakehässä', selittää tohtori Moullet. Jokin jossain tuottaa selittämättömän runsaasti tätä isotooppia.
Muut odotetut, mutta havaitsemattomat molekyylit, mukaan lukien silikonimonoksidi ja dirikkimonoksidi, jäävät havaitsematta. On mahdollista, että näitä molekyylejä ei yksinkertaisesti ole läsnä, mutta todennäköisemmin havainnot eivät ole tarpeeksi herkkiä niiden havaitsemiseksi.
'Suorittaaksemme syvemmän spektrihaun paremmalla herkkyydellä ryhmällemme on myönnetty havaintoaika Atacama Large Millimeter Arraylla, Chilen huippuluokan interferometrisella laitoksella, joka sisältää lopulta yli viisikymmentä 12 metriä leveää lautasta', kertoo Dr. Moullet. 'Analysoimme parhaillaan ensimmäistä 16 antennilla saatua datajoukkoamme, joka on jo paljon herkempi kuin APEX-data.'
Vaikka Io on varmasti äärimmäinen esimerkki, se todennäköisesti auttaa meitä luonnehtimaan vulkanismia yleisesti – tarjoamalla paremman käsityksen vulkanismista täällä maan päällä ja aurinkokunnan ulkopuolella.
Paperi on hyväksytty julkaistavaksi The Astrophysical Journalissa ja se on ladattavissa tässä.
