Сондa Juno измерила температуру на Ио, луне Юпитера

Первые измерения температуры под поверхностью Ио, самой вулканически активной луны Солнечной системы

Миссия Juno, проводимая NASA, предоставила первые данные о температуре под поверхностью Ио, луны Юпитера, выявив значительное нагревание в верхних слоях этого уникального небесного тела. Данные, собранные во время двух близких пролётов, также показывают, что большая часть поверхности Ио является необычайно гладкой и состоит из материала с очень низкой плотностью. Эти результаты были опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets и открывают новые горизонты для наблюдений за горячими и ледяными мирами за пределами нашей планеты.

Экстремальная вулканическая активность

Интенсивная вулканическая деятельность на Ио обусловлена приливным нагревом. Луна постоянно подвергается растяжению и сжатию под воздействием мощной гравитации Юпитера, когда она движется по своей слегка эллиптической орбите, что приводит к образованию внутреннего тепла, в несколько раз превышающего земное. Ранее вся информация о данном тепле поступала лишь из инфракрасных наблюдений, которые фиксируют только температуру верхней поверхности. Новейшие открытия стали возможны благодаря данным, собранным с помощью микроволнового радиометра (MWR) космического аппарата.

Радиометр Juno непосредственно наблюдал за тепловыми излучениями Ио, заглядывая под поверхность. Удивительное открытие возможности исследования под поверхностью луны имеет важные последствия для изучения вулканов на Земле. Juno продемонстрировала, что если бы мы использовали аналогичный инструмент MWR рядом с вулканом на Земле, мы могли бы обнаружить похожие изменения в градиенте температуры под поверхностью, что дало бы новые данные о работе земных вулканов.

Радиометр Juno был разработан Болтоном для изучения атмосферы Юпитера и её глубинной динамики и состава. Шесть антенн MWR функционируют как единое целое, одновременно регистрируя микроволны в широком диапазоне длин волн от примерно 1,3 до 51 сантиметра. Во время расширенной фазы миссии инструмент MWR предоставил возможность наблюдать три галилеевы луны планеты: Ганимед, Европу и Ио.

Огонь и лед

Эта техника является инновационной, так как каждая длина волны исследует различные глубины, открывая новый способ характеристики глубинной атмосферы гигантских планет и подповерхностных корок ледяных и каменистых лун. На Ганимеде и Европе исследовались десятки километров под поверхностью, предполагая, что их ледяные слои в основном состоят из чистой воды, но возможность исследовать вулканическую породу Ио стала неожиданным открытием.

Во время пролётов 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года солнечно-энергетическая Juno приблизилась к поверхности луны на расстояние около 1500 километров. Инструмент измерял тепловое излучение Ио на глубинах от нескольких сантиметров до десятков метров. Везде, где проводились измерения, было зафиксировано увеличение температуры более чем на 40° на глубине всего в несколько метров, что создаёт градиент, значительно превышающий тот, который можно объяснить только солнечным нагревом.

Данные предполагают две возможные причины. Во-первых, тепло может постоянно подниматься через проводящую корку. Хотя этот фон потока тепла, измеренный в пределах от 1 до 3 ватт на квадратный метр, относительно слаб на локальном уровне (примерно эквивалентно небольшой ночной лампе под каждым квадратным метром), на всей поверхности луны он представляет собой высвобождение энергии до 30 раз превышающее средние значения на Земле. В качестве альтернативы, сигнал может исходить от охлаждающихся лавовых потоков, покрытых коркой толщиной около 9-11 метров, которые занимают примерно 10% поверхности луны в любой момент времени.

Обширные равнины Ио

Ещё одно важное открытие, сделанное в ходе двух пролётов, касается удивительной гладкости поверхности Ио. Ранее луна была известна своими высокими горами, но данные MWR указывают на то, что помимо видимой топографии, поверхность включает обширные гладкие участки, простирающиеся более чем на 100 километров. Поскольку Juno пролетала над перекрывающимися регионами Ио под разными углами, команда смогла составить карту того, как поверхность отражает микроволны, подобно тому, как пассажир в самолёте может видеть океан, освещённый солнечным светом, только под определёнными углами.

Далеко от гор поверхность оказалась похожей на Великие равнины Северной Америки, и хотя это каменистое тело, поверхностный материал имеет очень низкую плотность, ближе к пемзе или мягкому вулканическому пеплу, чем к твердой породе.

Чтобы узнать больше

• Читайте оригинальную статью на NASA\JPL
• Ознакомьтесь с научной работой под названием “Io Sub-Surface Temperature Profile Observed by the Juno Microwave Radiometer”, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Planets