Спутник Юпитера Ио — самое вулканически активное тело в Солнечной системе. Около 400 действующих вулканов регулярно выбрасывают магму в космос. Эта активность возникает из-за эксцентричной орбиты Ио вокруг Юпитера, которая создает внутри невероятно сильные приливные взаимодействия. Считается, что эта приливная энергия не только питает вулканизм Ио, но и поддерживает глобальный подземный океан магмы. Однако размеры и глубина этого океана остаются предметом споров: некоторые поддерживают идею мелкого океана магмы, в то время как другие полагают, что Ио имеет более жесткую, в основном твердую внутреннюю часть.
В недавнем исследовании, проведенном при поддержке НАСА, международная группа исследователей объединила данные нескольких миссий для измерения приливной деформации Ио. Согласно их выводам, Ио не имеет океана магмы и, вероятно, имеет преимущественно твердую мантию. Их результаты также показывают, что приливные силы не обязательно приводят к образованию глобальных океанов магмы на лунах или планетных телах. Это может иметь значение для изучения экзопланет, подверженных приливному нагреву, включая суперземли и экзолуны, подобные Ио, которые вращаются вокруг массивных газовых гигантов.
Исследование возглавил Райан Парк, старший научный сотрудник и главный инженер Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL). К нему присоединились несколько коллег из НАСА JPL, Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Aerospaziale (CIRI) в Университете Болоньи, Национального института астрофизики (NIAF), Сапиенца университета Рима, Юго-западного исследовательского института (SwRI) и Das. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА и несколько университетов. Их выводы были описаны в статье, опубликованной в журнале. Природа.
Как они объясняют в своей статье, два типа анализа предсказали существование глобального океана магмы. С одной стороны, измерения магнитной индукции миссии Галилео позволили предположить существование океана магмы внутри Ио, примерно в 50 км от него. [~30 mi] толстый и расположен вблизи поверхности. Эти результаты также позволяют предположить, что около 20% материала мантии Ио расплавилось. Однако эти результаты обсуждались в течение многих лет. В последние годы НАСА Юнона Миссия провела несколько облетов Ио и других спутников Юпитера и получила данные, подтверждающие этот вывод.
Особенно тот Юнона Зонд провел глобальную картографическую кампанию вулканов Ио, которая показала, что распределение вулканического теплового потока соответствует наличию глобального океана магмы. Однако эти открытия привели к серьезным спорам об этих методах и о том, можно ли их использовать, чтобы определить, является ли мелководный глобальный океан магмы движущей силой вулканической активности Ио. Пак и его коллеги хотели изучить этот вопрос в своем исследовании:
«В нашем исследовании приливная деформация Ио моделируется с использованием гравитационного приливного числа Лява k.2который определяется как отношение наложенного гравитационного потенциала Юпитера к индуцированному потенциалу от деформации Ио. Короче говоря, если к2 велик, существует глобальный океан магмы, и если k2 мал, глобального океана магмы не существует. Наш результат показывает, что восстановленное значение k2 небольшой, что согласуется с отсутствием глобального океана магмы на Ио».
Значение этих результатов выходит далеко за рамки изучения Ио и других потенциально вулканических спутников. За пределами Солнечной системы астрономы обнаружили бесчисленное множество тел, которые (согласно современным планетарным моделям) подвергаются сильному приливному нагреву. К ним относятся скалистые экзопланеты, которые во много раз превышают размер и массу Земли (суперземли), а также приливные планеты, такие как система TRAPPIST-1. Эти результаты также актуальны для изучения экзолун, которые также подвержены сильному приливному нагреву (подобно спутникам Юпитера). Как объяснил Пак:
«Хотя в сообществе экзопланет широко распространено мнение, что сильный приливный нагрев может привести к образованию океанов магмы, пример Ио показывает, что это не обязательно так. Наши результаты показывают, что приливные силы не повсюду создают глобальные океаны магмы, образование которых можно предотвратить из-за быстрого подъема расплава, вторжения и извержения, что делает возможным даже сильный приливный нагрев — как ожидается для нескольких известных экзопланет и суперземель — возможно. предотвращение образования океанов магмы на лунах или планетных телах не является гарантией».
Дальнейшее чтение: Природа
