Rozwiązano 44-letnią zagadkę księżyca Jowisza. Już wiadomo, dlaczego Io jest tak aktywny wulkanicznie

Spis treści:

1. Dlaczego księżyc Jowisza jest tak aktywny wulkanicznie?
2. Podpowierzchniowy ocean magmy? Raczej nie
3. Co naprawdę wiemy o księżycach Jowisza?

Io to trzeci największy księżyc Jowisza. Po raz pierwszy wypatrzył go sam Galileusz w 1610 roku (i dlatego dzisiaj Io uznaje się za jeden z tzw. księżyców galileuszowych). Jednak prawdziwą naturę tego księżyca poznaliśmy dopiero ponad trzysta lat później.

W latach 70. w pobliżu Jowisza przeleciały sondy Voyager. Sfotografowały wtedy największą planetę Układu Słonecznego i jej księżyce. W 1979 r. zdjęcia jednego z nich, Io, analizowała Linda Morabito, naukowczyni NASA z Laboratorium Napędu Odrzutowego. I to właśnie ona jako pierwsza dopatrzyła się na fotografiach zrobionych przez sondę Voyager 1 wulkanicznego pióropusza.

Rewelacje Morabito zostały potwierdzone przez fotografie Io dostarczone przez kolejne sondy. Wkrótce księżyc ten doczekał się miana najaktywniejszego wulkanicznie obiektu w całym Układzie Słonecznym. Dziś wiadomo, że na Io – ciele niebieskim niewiele większym od ziemskiego Księżyca – jest aż 400 aktywnych wulkanów. Ich wybuchy są tak spektakularne, że można je zarejestrować nawet przez profesjonalne teleskopy pracujące na Ziemi.

Dlaczego księżyc Jowisza jest tak aktywny wulkanicznie?

Co zasila te wulkany? Skąd bierze się lawa, która wypływa przez nie na powierzchnię Io? Naukowcy zadawali sobie te pytania od czasu odkrycia Morabito, czyli od ponad 44 lat. Dotychczas za najbliższą prawdy uznawano następującą odpowiedź: za aktywnością wulkaniczną Io kryje się cały ocean płynnej magmy ukryty pod powierzchnią księżyca.

Jego powstanie miało być efektem działania na Io silnych sił pływowych. Księżyc ten znajduje się między Jowiszem a dwoma innymi masywnymi księżycami – Europą i Ganimedesem. Działają na niego potężne siły grawitacji, co, zdaniem badaczy, mogło podgrzać jego podpowierzchniowe warstwy i zamienić je w gorącą magmę zasilającą wulkany.

Io porusza się wokół Jowisza po orbicie eliptycznej (czyli, w uproszczeniu, rozciągniętej). Obiega Jowisz w sprinterskim tempie – raz na 42,5 godziny. Średnio od planety dzieli ten księżyc 422 tys. km. Ponieważ jednak w czasie obiegu dystans Io od Jowisza cały czas się zmienia, zmienia się również siła grawitacji, z jaką Jowisz (a także Europa i Ganimedes) oddziałują na Io. Księżyc jest w rezultacie na zmianę ściskany i rozciągany przez grawitację niczym gumowa piłka. To właśnie są siły pływowe niosące ogromną ilość energii.

Podpowierzchniowy ocean magmy? Raczej nie

Czy jednak ta energia jest wystarczająca, by roztopić wnętrze Io i utrzymać cały ocean magmy? Raczej nie. Do takiego wniosku doprowadziła analiza danych zebranych przez sondę Juno podczas dwóch bardzo bliskich przelotów w pobliżu Io – w grudniu 2023 i styczniu 2024 roku. Juno zbliżyła się wówczas do Io na zaledwie 1500 km. Instrumenty sondy rejestrowały dane o grawitacji księżyca, które zostały następnie przesłane na Ziemię.

Ich analiza wraz z analizą danych historycznych obaliła teorię całego oceanu magmy pod powierzchnią Juno. Wnętrze Io jest najprawdopodobniej w większości stałe, ustalili naukowcy z NASA. Każdy wulkan na Io ma zaś własną komorę z płynną magmą, niepołączoną z innymi.

Co naprawdę wiemy o księżycach Jowisza?

– Odkrycie sondy Juno, że siły pływowe nie zawsze tworzą globalne oceany magmy, skłania nas do ponownego przemyślenia tego, co wiemy o wnętrzu Io – powiedział Ryan Park z NASA, szef Solar System Dynamics Group. – Ale nie tylko do tego – dodał.

Wyniki analiz opublikowane w „Nature” mają również implikacje dla dalszych badań Europy oraz Enceladusa (księżyca Saturna). A także planet pozasłonecznych. – Nasze nowe odkrycia dają nam okazję do ponownego przemyślenia naszej wiedzy na temat powstawania i ewolucji planet – podsumował Park.

Źródła: Nature, phys.org, Live Science

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com