47
Уявіть собі світ, де ґрунт зовні здається холодним і твердим, але варто «зазирнути» всього на кілька метрів углиб — і температура різко стрибає вгору. Саме таку приховану піч виявив апарат NASA «Юнона» під поверхнею Іо, найвулканічнішого супутника Сонячної системи, про що повідомляє Sci.News.
За допомогою мікрохвильового «зору» вчені вперше змогли побачити, як тепло рухається з надр Іо до його поверхні, і з’ясували, що вже в перших метрах під корою температура зростає більш ніж на 20 °C.
Що відомо коротко
- Іо — найбільш вулканічно активний об’єкт у Сонячній системі, його постійно розтягує і стискає гравітація Юпітера.
- Раніше вчені бачили тепло Іо лише в інфрачервоному діапазоні, тобто тільки з поверхні.
- Мікрохвильовий радіометр (MWR) на борту «Юнони» дозволив заглянути на кілька метрів під поверхню супутника.
- Там виявили стрибок температури понад 20 °C у верхніх метрах кори та ознаки сильного внутрішнього нагріву.
- Верхній шар Іо має низьку густину, подібну до вулканічного попелу або пемзи, а не до суцільної твердої породи.
Як Іо перетворюється на космічну «розпечену піцу»
Іо постійно деформується під дією гравітації Юпітера: його розтягують і стискають, наче гумову іграшку. Це «припливне нагрівання» перетворює механічні деформації на тепло в надрах супутника.
Раніше астрономи могли судити про це тепло лише за інфрачервоним випромінюванням, яке показує температуру поверхні та лавових вивержень. Це схоже на те, якби ми намагалися зрозуміти роботу печі, дивлячись тільки на її дверцята, не знаючи, що відбувається всередині.
Тепер же «Юнона» дала змогу зазирнути під «шкірку» Іо й побачити, як саме тепло пробивається до поверхні.
Мікрохвильовий рентген: як «Юнона» бачить під поверхнею
Команда під керівництвом головного дослідника місії «Юнона» доктора Скотта Болтона (Scott Bolton) використала дані інструмента Microwave Radiometer (MWR). Мікрохвильове випромінювання здатне проникати крізь верхній шар ґрунту на кілька метрів, повертаючи інформацію про температуру в глибині.
За цими даними вчені побачили, що:
- у верхніх кількох метрах під поверхнею температура зростає більш ніж на 20 °C;
- поверхня Іо на довгих мікрохвильових хвилях виглядає гладкою, без великих «шорстких» структур;
- верхній шар має <strongнизьку густину, подібну до шару вулканічного попелу або пемзи, а не до монолітної скелі.
Це означає, що Іо вкрите чимось на кшталт пухкого, пористого «ковдри» з вулканічних відкладень, під якою активно циркулює тепло.
Звідки береться приховане тепло під корою Іо
Дослідники також виявили сильне внутрішнє (ендогенне) нагрівання в межах верхніх десятків метрів кори. За їхніми даними, можливі два сценарії, які пояснюють спостереження.
Перший варіант: тепло рівномірно піднімається крізь провідну кору, наче через товсту гарячу плиту. У цьому випадку верхні шари просто добре проводять тепло з глибини.
Другий варіант: тепло виривається назовні через розкидані ділянки тонкої кори, під якою ховається лава або дуже гарячі газові отвори. Такі «вікна» можуть покривати близько 10% поверхні Іо, створюючи локальні гарячі зони.
Обидві моделі узгоджуються з мікрохвильовими вимірюваннями, і тепер вчені намагаються зрозуміти, яка з них точніше описує реальну будову супутника — або ж чи працюють обидва механізми одночасно.
Чому це важливо не лише для Іо
За словами Скотта Болтона, Іо — це унікальне «вікно» у розуміння припливного нагрівання в космосі. Такий механізм може не тільки створювати надзвичайно вулканічні світи, як Іо, а й підігрівати підповерхневі океани на інших супутниках-гігантах, наприклад на Європі чи Ганімеді.
Нове відкриття має наслідки і для дослідження Землі. Якщо встановити інструмент, подібний до MWR, поблизу наземного вулкана, він може показати схожий температурний градієнт під поверхнею. Це дало б змогу по-новому вивчати, як працюють наші власні вулкани, не заглядаючи безпосередньо в кратери.
Результати роботи команди, очолюваної Шеннон Браун (Shannon Brown), опубліковані в журналі Journal of Geophysical Research: Planets.
Цікаві факти
Іо настільки активний, що його поверхня постійно оновлюється виверженнями, немов планета, яка ніколи не «застигає».
Мікрохвильовий радіометр «Юнони» бачить під поверхнею Іо так само, як медичний сканер дозволяє зазирнути всередину тіла без розрізів.
Верхній шар Іо більше схожий на пухкий вулканічний попіл, ніж на тверду скелю, що робить його своєрідною теплоізоляційною ковдрою для надр.
FAQ
Це відкриття вже підтверджене, чи це лише перші результати?
Результати опубліковані в рецензованому науковому журналі, тож їх перевірили інші фахівці. Водночас це перші подібні вимірювання для Іо, і майбутні спостереження «Юнони» та інших місій допоможуть уточнити деталі моделей нагрівання.
Чому вчені не могли раніше побачити тепло під поверхнею Іо?
Інфрачервоні спостереження показують лише температуру поверхні та лавових потоків. Щоб побачити, що відбувається під корою, потрібні інструменти, здатні «просвічувати» ґрунт, як це робить мікрохвильовий радіометр MWR на «Юноні».
Чи можна використати подібну технологію для прогнозу вивержень на Землі?
Дослідники припускають, що інструмент, подібний до MWR, може показати температурні градієнти під земними вулканами. Це потенційно дасть нову інформацію про їхню внутрішню будову, але поки що це лише наукова перспектива, а не готовий інструмент прогнозування.
Чи означає сильне внутрішнє тепло Іо, що там може бути підповерхневий океан, як на інших супутниках?
У цьому дослідженні йдеться саме про нагрівання твердої кори та лавових шарів у верхніх десятках метрів. Дані не свідчать про наявність рідкого океану під поверхнею Іо, на відміну від крижаних супутників, де припливне нагрівання може підтримувати воду в рідкому стані.
Іо показує, що навіть кілька метрів під поверхнею можуть приховувати зовсім інший, набагато гарячіший світ — і це змушує по-новому подивитися не лише на далекий супутник Юпітера, а й на те, як ми досліджуємо приховані глибини планет і вулканів у всій Сонячній системі.
Юнона зазирнула під поверхню Іо і знайшла приховане тепло з’явилася спочатку на Цікавості.
