Вглядываясь в адский ландшафт спутника Юпитера Ио — самого вулканически активного места в Солнечной системе — астрономы Корнелла смогли изучить фундаментальный процесс формирования и эволюции планет: приливной нагрев. Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.
«Приливное нагревание играет важную роль в нагреве и орбитальной эволюции небесных тел», — сказал профессор Алекс Хейс из Колледжа искусств и наук. «Оно обеспечивает тепло, необходимое для формирования и поддержания подповерхностных океанов на лунах вокруг гигантских планет, таких как Юпитер и Сатурн».
«Изучение негостеприимного ландшафта вулканов Ио на самом деле вдохновляет науку на поиски жизни», — сказала ведущий автор исследования Мадлен Петтин.
Изучая данные облета, полученные с помощью космического корабля НАСА «Юнона», астрономы обнаружили, что на полюсах Ио есть активные вулканы, которые могут помогать регулировать приливной нагрев, вызывающий трение, в недрах магмы.
«Я пытаюсь сопоставить схему расположения вулканов на Ио и тепловой поток, который они производят, с тепловым потоком, который мы ожидали из теоретических моделей», — сказала Петтин.
У Юпитера 95 лун, а Ио, которую Галилей открыл в телескоп в 1610 году, — примерно такого же размера, как Луна Земли, — это огненное, дикое место. Он вращается около Юпитера и имеет около 400 активных вулканов.
«Гравитация Юпитера невероятно сильна», — сказала Петтин. «Учитывая гравитационное взаимодействие с другими лунами большой планеты, Ио в итоге оказывается запуганным, постоянно растянутым и смятым. Приливная деформация создает внутри луны много внутреннего тепла».
Используя математическое уравнение, называемое сферическим гармоническим разложением, способ понимания круглых объектов, Петтин разбила карты пролета Juno, чтобы установить сложные модели вулканической поверхности. Сопоставляя свою работу с теорией, она обнаружила удивительное количество активных вулканов на полюсах Ио, в отличие от более распространенных экваториальных регионов.
«Я не решаю проблему приливного нагрева одной этой статьей», — сказала Петтин. «Однако, если вы подумаете о ледяных лунах во внешней Солнечной системе, других лунах, таких как Европа Юпитера или Титан и Энцелад Сатурна, это те места, где, если мы собираемся найти жизнь в Солнечной системе, это будет одно из таких мест».
По словам Петтин, внутренние океаны жидкой воды на ледяных лунах могут поддерживаться в жидком состоянии за счет приливного нагрева.
«Нам нужно знать, как генерируется тепло», — сказала она. «Легче изучать приливное нагревание в вулканическом мире, чем вглядываться сквозь многокилометровую ледяную оболочку, которая скрывает тепло».
Петтин использовала тепловизор Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) из 11 пролетов, чтобы исследовать вулканы Ио. Ученые обнаружили, что в обоих полярных регионах есть активные вулканы. На севере кластер из четырех вулканов — Асис, Зал, Тонатиу, один безымянный и независимый под названием Локи — были очень активны и устойчивы с долгой историей космических миссий и наземных наблюдений. Южная группа, вулканы Канехекили, Ута и Лаки-Ои, продемонстрировали сильную активность.
Долгоживущий квартет северных вулканов одновременно стал ярким и, казалось, отреагировал друг на друга. «Они все стали яркими, а затем потускнели с сопоставимой скоростью», — сказала Петтин. «Интересно наблюдать за вулканами и наблюдать, как они реагируют друг на друга».
