Луната на Юпитер Йо има най-малко 400 активни вулкана, което я прави най-вулканично активния свят в нашата Слънчева система. Въпреки това, местоположението на вулканите на Йо просто не съвпада с научните модели, които предсказват как се нагрява вътрешността на луната.
„Стриготен статистически анализ на разпределението на вулканите в новата глобална геоложка карта на Йо“, каза Кристофър Хамилтън от Университета на Мериленд, Колидж Парк и Центъра за космически полети на Годард. „Открихме систематично изместване на изток между наблюдавани и прогнозирани места на вулкани, които не могат да бъдат съгласувани с нито един съществуващ модел на приливно нагряване на твърдо тяло.
Вътрешната топлина на Йо се създава от приливните сили, причинени от гигантската планета Юпитер от едната страна и от две съседни луни, които орбитират по-далеч от Юпитер – Европа и Ганимед от другата.
Изследователите казват, че има въпроси за това как това приливно нагряване влияе на вътрешността на луната. Някои предполагат, че той загрява дълбоката вътрешност, но преобладаващото мнение е, че по-голямата част от нагряването се случва в сравнително плитък слой под земната кора, наречен астеносфера. Астеносферата е мястото, където скалата се държи като замазка, бавно се деформира под топлина и натиск.
„Нашият анализ подкрепя преобладаващото мнение, че по-голямата част от топлината се генерира в астеносферата, но открихме, че вулканичната активност се намира на 30 до 60 градуса източно от мястото, където очакваме да бъде“, каза Хамилтън.
На Земята простото обяснение как се създават вулкани е, че когато тектонските плочи се изместят по такъв начин, подземната магма е в състояние да изтича на повърхността. На Йо приливните сили от Юпитер всъщност принуждават повърхността на Йо да се издува нагоре и надолу с цели 100 m, което кара магмата да тече непрекъснато.
Учените обясниха дърпането на въже между масивната гравитация на Юпитер и по-малките, но точно настроени издърпвания от две съседни луни по следния начин:
Йо обикаля по-бързо от тези други луни, като завършва две орбити всеки път, когато Европа завърши една, и четири орбити за всяка една, която прави Ганимед. Това редовно време означава, че Йо усеща най-силното гравитационно привличане от съседните си луни в същото орбитално местоположение, което изкривява орбитата на Йо в овална форма. Това от своя страна кара Йо да се огъва, докато се движи около Юпитер.
Например, когато Йо се приближава до Юпитер, мощната гравитация на гигантската планета деформира луната към нея и след това, когато Йо се отдалечава, гравитационното притегляне намалява и луната се отпуска. Огъването от гравитацията причинява приливно нагряване - по същия начин, по който можете да загреете място на телена закачалка, като я огъвате многократно, огъването създава триене във вътрешността на Йо, което генерира огромната топлина, която захранва екстремния вулканизъм на луната.
Това е карта на прогнозирания топлинен поток на повърхността на Io от различни модели на приливно отопление. Червените зони са там, където се очаква повече топлина на повърхността, докато сините зони са там, където се очаква по-малко топлина. Фигура А показва очакваното разпределение на топлината върху повърхността на Йо, ако приливното нагряване се е случило предимно в дълбоката мантия, а фигура В е моделът на повърхностния топлинен поток, очакван, ако нагряването се случи предимно в астеносферата. В сценария с дълбоката мантия повърхностният топлинен поток се концентрира предимно в полюсите, докато в сценария на астеносферно отопление, повърхностният топлинен поток се концентрира близо до екватора. Кредит: НАСА/Кристофър Хамилтън.
Но нова геоложка карта на Йо показа изместването на вулканите от мястото, където моделът ги прогнозира.
Възможностите за обяснение на изместването включват по-бързо от очакваното въртене на Io, вътрешна структура, която позволява на магмата да пътува значителни разстояния от мястото, където се нагрява най-много до точките, където може да изригне на повърхността, или липсващ компонент в съществуващото приливно нагряване модели, като течни приливи от подземен океан от магма, според екипа.
Магнитометърът на мисията на НАСА Галилео откри магнитно поле около Йо, което предполага наличието на глобален подпочвен океан от магма. Докато Йо обикаля около Юпитер, той се движи вътре в огромното магнитно поле на планетата. Изследователите смятат, че това би могло да предизвика магнитно поле в Йо, ако имаше глобален океан от електропроводима магма.
„Нашият анализ поддържа глобален сценарий на подземния океан от магма като едно възможно обяснение за изместването между прогнозираните и наблюдаваните места на вулкани на Йо“, казва Хамилтън. „Океанът от магмата на Йо обаче не би бил като океаните на Земята. Вместо да бъде напълно течен слой, океанът от магмата на Йо вероятно би бил по-скоро като гъба с поне 20 процента силикатна стопилка в матрица от бавно деформируема скала.
Смята се също, че приливното нагряване е отговорно за океаните от течна вода, които вероятно съществуват под ледените кори на Европа и спътника на Сатурн Енцелад. Тъй като течната вода е необходима съставка за живота, някои изследователи предполагат, че животът може да съществува в тези подземни морета, ако има и използваем енергиен източник и доставка на суровини. Тези светове са твърде студени, за да поддържат течна вода на повърхността си, така че по-доброто разбиране на това как работи приливното отопление може да разкрие как то би могло да поддържа живота на иначе негостоприемни места в цялата Вселена.
„Неочакваното отместване на изток на местоположенията на вулканите е улика, че нещо липсва в нашето разбиране за Йо“, казва Хамилтън. „В известен смисъл това е най-важният ни резултат. Нашето разбиране за производството на приливна топлина и връзката му с повърхностния вулканизъм е непълно. Тълкуването защо имаме компенсиране и други статистически модели, които наблюдавахме, е отворено, но мисля, че сме активирали много нови въпроси, което е добре.'
Вулканизмът на Йо е толкова обширен, че се появява напълно веднъж на всеки милион години, всъщност доста бързо в сравнение с възрастта на Слънчевата система от 4,5 милиарда години. Така че, за да разберем повече за миналото на Йо, трябва да разберем по-добре вътрешната му структура, защото повърхността му е твърде млада, за да запише пълната му история, според Хамилтън.
Източник: JPL