Впервые астрономы наблюдают струйки двуокиси серы из вулканов Ио
Впервые астрономы увидели явные свидетельства шлейфов токсичного вулканического газа, извергающегося из вулканов Ио.
Новые радиоснимки спутника Юпитера дали ответы на вопросы об атмосфере Ио.
Ио — самое вулканическое место в Солнечной системе. Более 400 действующих вулканов покрывают его поверхность, что является проявлением внутреннего напряжения спутника, поскольку его гравитационно тянет в разные стороны не только Юпитер, но и три других галилеевых спутника газового гиганта.
В тонкой атмосфере и на поверхности Ио преобладает двуокись серы — да, сера — извергается изнутри. Она извергается газом через вулканические трещины, а ночью оседает на земле, охлаждая и придавая спутнику желтый и оранжевый оттенки.
Но какая часть этого газа поступает непосредственно из вулканов по сравнению с тем, сколько поступает из замороженной поверхности двуокиси серы, повторно нагретой Солнцем? Это было трудно определить количественно.
«Неизвестно, какой процесс движет динамикой в атмосфере Ио», — сказал астроном Имке де Патер из Калифорнийского университета в Беркли.
«Это вулканическая активность или газ, который сублимируется с ледяной поверхности, когда Ио находится на солнечном свете? Мы показываем, что вулканы действительно оказывают большое влияние на атмосферу».
У исследователей наконец-то есть ответы, и в то же время они смогли обнаружить на Луне шлейфы вулканической серы.
Для мира, в котором постоянно происходит утечка вулканического газа, атмосфера Ио на удивление тонкая; большая часть газа ускользает в результате сложного взаимодействия с Юпитером и его магнитным полем со скоростью около 1 метрической тонны в секунду, способствуя образованию колоссального бублика плазмы, называемого плазменным тором Ио, который вращается вокруг Юпитера.
Оставшаяся атмосфера может многое рассказать о геологических процессах внутри Луны, что, в свою очередь, может помочь нам понять некоторую динамику планет за пределами нашей Солнечной системы.
Если мы точно знаем эффекты конкурирующих гравитационных влияний на Ио и почему эти влияния не оказывают такого же воздействия на другие тела, мы можем сделать более обоснованные выводы о том, как гравитация влияет на экзопланеты, находящиеся слишком далеко, чтобы хорошо их рассмотреть.
Итак, астрономы использовали Атакамский большой миллиметровый / субмиллиметровый массив телескопов (ALMA) в Чили, чтобы ближе изучить Ио в радиоволнах, когда он движется в тени Юпитера и выходит из нее.
Первое, что они обнаружили, это то, что диоксид серы не остается в атмосфере Ио. Ночью температура опускается ниже точки замерзания диоксида серы.
Когда поверхность снова выходит на дневной свет, замороженный диоксид серы сублимируется обратно в атмосферу, пополняя ее примерно за 10 минут — намного быстрее, чем ожидалось.
Эта странная причуда оказалась идеальным инструментом для изучения влияния вулканической атмосферы.
«Когда Ио заходит в тень Юпитера и находится вне прямого солнечного света, он слишком холодный для сернистого газа, который конденсируется на поверхности Ио», — объяснил астроном Статиа Луш-Кук из Колумбийского университета.
«В течение этого времени мы можем видеть только двуокись серы вулканического происхождения. Таким образом, мы можем точно увидеть, какая часть атмосферы подвержена влиянию вулканической активности».
На снимках ALMA астрономы впервые смогли четко идентифицировать следы выбросов двуокиси серы и окиси серы из вулканических источников.
В вулканических регионах, где нет диоксида или монооксида серы, они увидели кое-что еще — хлорид калия, еще один вулканический газ.
Это говорит о том, что разные вулканы извергаются из разных резервуаров магмы.
По снимкам команда смогла вычислить вклад вулканов в атмосферу Ио. От 30 до 50 процентов диоксида серы поступает непосредственно из вулканов.
Исследователи говорят, что следующим шагом будет попытка измерить температуру атмосферы Ио, особенно на малых высотах.
«Чтобы измерить температуру атмосферы Ио, нам нужно получить более высокое разрешение в наших наблюдениях, что требует наблюдений за спутником в течение длительного периода времени. Мы можем делать это только тогда, когда Ио находится на солнечном свете, — сказал де Патер.
Исследование доступно в двух статьях, одна из которых опубликована в The Planetary Science Journal, а другая в прессе в The Planetary Science Journal и загружено в arXiv.
