Астрономы США впервые начали изучать газовую аномалию вокруг Луны

Ио, третий по величине из спутников Юпитера, охвачен бурным танцем под давлением. Вращаясь вокруг Ганимеда и Европы, двух других крупнейших спутников Юпитера, и самой планеты, минеральный состав Ио постоянно притягивается гравитацией, создавая тепло от трения глубоко внутри Луны. Это делает его чрезвычайно вулканически активным — на поверхности Ио находятся сотни вулканов и обширные сети лавовых потоков. “Его сжимают, как шар гнева”, - сказал Джефф Моргенталер, астрофизик из Института планетологии. Несмотря на ряд близко пролетевших космических аппаратов за последние несколько десятилетий, включая миссии "Вояджер-1" и "Галилео", а также постоянные наблюдения с Земли, до сих пор остаются загадками вид вулканической активности на Ио и то, как огненная энергия Луны взаимодействует с Юпитером и другими близлежащими телами. В прошлом году доктор Моргенталер, который изучает газы, выделяемые Ио, и облако, которое, по словам ученых, образуется вокруг Юпитера, обнаружил признаки того, что происходит извержение другого типа — более мощное или более продолжительное. “Это захватывающее наблюдение”, - сказала Эшли Дэвис, планетолог и вулканолог из Лаборатории реактивного движения НАСА, которая не участвовала в исследовании доктора Моргенталера. “Это показывает, что Ио, безусловно, является одним из самых энергичных тел в Солнечной системе, и вы понятия не имеете, как оно будет выглядеть, когда вы направите на него свой телескоп”. Наблюдение может помочь в дальнейшем изучении Ио, включая подготовку к космическому зонду НАСА "Юнона", который находится на орбите Юпитера с 2016 года и планирует пролететь всего в паре сотен миль от луны Юпитера в декабре этого года. Поскольку Ио находится далеко от Солнца и имеет очень разреженную атмосферу, температура его поверхности в среднем составляет около минус 200 градусов по Фаренгейту, и она покрыта морозным слоем сернистых соединений. Извержения вулканов там, которые бывают самых разных форм и интенсивности, могут достигать температуры до 2500 градусов по Фаренгейту. Когда сверхгорячее встречается со сверххолодным, такие молекулы, как диоксид серы и натрий, могут быть выброшены в космос. Некоторые из самых взрывных извержений происходят из трещин на поверхности и выбрасывают фонтаны лавы на полмили в космос. Заряженные молекулы создают так называемый “плазменный тор” в кильватере Ио: облако ионизированного газа в форме пончика, которое собирается в магнитном поле Юпитера. С помощью инфракрасных телескопов можно непосредственно наблюдать за вулканическими горячими точками Ио. Однако с 2017 года доктор Моргенталер придерживается другого подхода, сосредоточившись на плазменном торе Луны с помощью обсерватории ввода-вывода Ио Института планетарных наук (IoIO) в Аризоне. Вместо использования инфракрасного света доктор Моргенталер использует IoIO для блокирования света от Юпитера и измерения газа вокруг него. Доктор Дэвис сказал, что в то время как инфракрасные телескопы могут сказать нам, где на Ио извергаются вулканы и насколько мощными они могут быть, изучение плазменного тора может сказать нам, когда извержение химически богатое — сигнализируя о том, что оно может быть более мощным, более стойким или просто более своеобразным. Одно извержение могло бы протолкнуть в тор больше ионизированного газа. Другой мог бы выпустить много нейтрального газа. “Это происходит не каждый раз, и это интересная связь”, - сказал доктор Дэвис. Каждый год, когда доктор Моргенталер отслеживал вулканическую активность с помощью IoIO, он замечал некоторую повышенную концентрацию или осветление газов в плазменном торе. Эти изменения коррелируют с вулканическими извержениями, интенсивность которых можно измерить по уровням натрия, выбрасываемого с Луны. Но с сентября по декабрь 2022 года, после крупного извержения вулкана, он заметил, что в торе содержится гораздо меньше диоксида серы, чем можно было предположить по размерам извержения. Тор был не таким ярким, как должен был быть. Это могло означать, что химический состав извержения отличался от других, или что были нарушены различные виды минералов. Это было бы похоже на гору Сент-Хеленс, крутой стратовулкан, который может взрываться, выбрасывая в атмосферу грязь, камни и натрий, извергающийся на Земле, а не на Мауна-Лоа, пологий щитовой вулкан, извергающий потоки жидкой лавы. Или это могло означать, что тор быстро рассеивался в ответ на интенсивное извержение. Больше всего на свете, сказал доктор Моргенталер, это призыв к дальнейшим исследованиям. “Я просто поднимаю флаг и говорю: ”Это произошло", - сказал доктор Моргенталер после объявления о наблюдении в этом месяце. Изучение аномалии могло бы более детально выявить различные виды вулканов на Ио, а также взаимодействия между плазменным тором и другими массивными лунами вокруг Юпитера. Однако, чтобы собрать все части воедино, потребуется собрать гораздо больше данных, в том числе с других мощных телескопов на Земле, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба, а также с космического зонда Juno. На данный момент для изучения газов с Ио доктор Моргенталер сказал, что его метод, который является дешевым и может быть адаптирован небольшими исследовательскими организациями и даже некоторыми астрономами на задворках, часто используется недостаточно. Но его работа может открыть дверь для аналогичных и широко распространенных исследований, которые могли бы предоставить данные, помогающие понять систему Юпитера. Доктор Дэвис сказал, что такого рода разрозненные исследования являются неотъемлемой частью понимания Ио. “Вы можете думать об этом так, как будто смотрите на разные части слона”, - сказал он. Тот факт, что последнее наблюдение доктора Моргенталера было сделано с помощью широко доступных инструментов, открывает возможность проведения большего количества исследований, похожих и отличающихся по своему характеру. “Чем больше мониторинга мы сможем получить, тем лучше это будет”, - сказал доктор Дэвис.