Chociaż misje kosmiczne Voyager i Galileo zaobserwowały oznaki aktywności wulkanicznej na Io, była to słabo niebieska pióropusz na brzegu kończyny Io na bardzo ulepszonym zdjęciu z Voyagera, który po raz pierwszy przedstawił dowód burzliwej natury księżyca.
Masz ochotę na fotela astronoma? Grupa kalifornijskich naukowców podniosła poprzeczkę, monitorując intensywne erupcje wulkaniczne na najdziwniejszym księżycu Jowisza Io w zaciszu własnego domu.
Io, najbardziej wewnętrzny z czterech największych księżyców wokół Jowisza, lub księżyców Galilejskich, jest najbardziej aktywnym wulkanicznie obiektem w Układzie Słonecznym z ponad 400 aktywnymi wulkanami wypluwającymi smugi siarki i dwutlenku siarki. Naukowcy uważają, że grawitacyjne przeciąganie liny z Jowiszem jest jedną z przyczyn intensywnego wulkanizmu Io. Naukowcy podkreślają, że większość procesów nie jest dobrze poznana. Erupcji Io nie można zobaczyć bezpośrednio z Ziemi, zespół kierowany przez Franka Marchisa, badacza z Carl Sagan Center z Instytutu SETI, opracował unikalną kombinację naziemnych układów teleskopów i archiwalnych zdjęć z Voyagera i Sondy Galileo, zgodnie z komunikatem prasowym. Zespół ogłosił swoje ustalenia na spotkaniu w 2012 roku w dziale nauk planetarnych w Reno, Nevada.
„Od naszej pierwszej obserwacji Io w 2001 r. Przy użyciu 10-metrowego teleskopu W. M. Kecka II ze szczytu Mauna Kea na Hawajach i jego systemu AO (optyki adaptacyjnej), nasza grupa była bardzo podekscytowana tą technologią” - mówi Marchis. „Zaczęliśmy również używać AO w Very Large Telescope w Chile oraz w teleskopie Gemini North na Hawajach. Technologia uległa poprawie na przestrzeni lat, a jakość obrazu i użyteczność tych złożonych instrumentów sprawiły, że stały się one częścią niezbędnego zestawu instrumentów dla dużych teleskopów. ”
Słaby niebieski pióropusz na ziarnistym i mocno ulepszonym obrazie z Voyager 1 po raz pierwszy wskazywał na dynamiczną naturę Io. Kamery Voyagera pokazały dziwny teren pól wulkanicznych, ciemnych plam i aktywnych pióropuszy. Naukowcy nazywali to „Pizza Moon”. Sonda Galileo NASA zaobserwowała ponad 160 aktywnych wulkanów w różnych stadiach erupcji podczas swojej pętli po największej planecie Układu Słonecznego.
Ale krystalicznie czyste zdjęcia z Galileusza ustały w 2003 roku. Obserwacja obiektu wielkości Księżyca w niewiarygodnej odległości od Jowisza od Ziemi jest wyzwaniem z powodu rozmycia spowodowanego poruszającą się atmosferą Ziemi. Od 2001 roku wszystkie duże teleskopy o długości od 8 do 10 metrów są wyposażone w adaptacyjną optykę, która koryguje to rozmycie. Od 2003 roku Marchis i jego zespół zgromadzili około 40 cykli obserwacji Io w bliskiej podczerwieni, pokazując szczegóły tak małe jak 100 kilometrów lub 60 mil na powierzchni Księżyca.
Obserwacje kilku jasnych i młodych erupcji wykrytych przy krótkich długościach fali (~ 2,1 mikrona) na górze i dłuższych długościach fali (~ 3,2 mikrona) na dole od 2004 roku za pomocą 10-metrowego teleskopu W. Kecka (maj 2004, sierpień 2007, wrzesień 2007) , Lipiec 2009), 8-metrowy teleskop Gemini North (sierpień 2007) i 8-metrowy teleskop ESO VLT-Yepun (luty 2007), wszystkie z adaptacyjnymi układami optycznymi. Sygnaturę termiczną wybuchu Tvashtar można zobaczyć w pobliżu bieguna północnego na zdjęciach zebranych w 2007 r. Nowa erupcja na Pillan Patera została zaobserwowana w sierpniu 2007 r. W Loki Patera wykryto młodą i jasną erupcję w lipcu 2009 r. To ostatni jasna erupcja, która została wykryta w naszej ankiecie; od tego czasu aktywność wulkaniczna Io była spokojna. Źródło: F. Marchis
„Statki kosmiczne były w stanie uchwycić przelotne przebłyski wulkanów Io, Voyagera przez kilka miesięcy, Galileusza przez kilka lat i Nowe Horyzonty przez kilka dni. Natomiast obserwacje naziemne mogą nadal monitorować wulkany Io w długich skalach czasowych. Im więcej teleskopów patrzy na Io, tym lepszy czas możemy uzyskać. ” Powiedziała Julie Rathbun z Redlands University, planetolog, który nie był bezpośrednio zaangażowany w to badanie, ale który prowadzi monitorowanie Io za pomocą 3-metrowego teleskopu NASA IRTF od ponad 15 lat. „Obserwacje AO z teleskopów klasy 8-10 m to radykalna poprawa rozdzielczości przestrzennej w porównaniu z poprzednimi obserwacjami naziemnymi. Wkrótce będą one nie tylko naszym jedynym sposobem monitorowania wulkanów Io, ale najlepszym sposobem. Powinniśmy robić te obserwacje częściej ”.
Symulacja obserwacji Io za pomocą teleskopu W. Kecka i jego obecnego systemu AO, systemu AO nowej generacji zamontowanego na teleskopie W. Kecka (KNGAO) i Teleskopu Trzydziestometrowego (TMT) wyposażonego w jego system AO (NFIRAOS) . Rozdzielczość przestrzenna na środku Io zapewniana przez te systemy AO wynosi odpowiednio 140 km, 110 km i 35 km w paśmie H (1,6 mikrona). Dwa młode centra erupcyjne oznaczone jako A i B można wykryć tylko na podstawie obserwacji TMT. Instrument KNGAO wykrył najjaśniejszą erupcję oznaczoną A. Marchis
Według zespołu obserwacje ujawniają szereg młodych i energetycznych erupcji zwanych wybuchami. Te zdarzenia wyróżniają się, wskazując na wysoką temperaturę erupcji. Przypadkowo zespół obserwował przebudzenie wulkanu Tvashtar, podczas gdy Nowe Horyzonty procy przeszły obok Jowisza w drodze do Plutona. Erupcja trwała od kwietnia 2006 r. Do września 2007 r. Starsze obserwacje z Galileo pokazują podobny wzorzec erupcji w 1999 r., Trwający 15 miesięcy.
„Epizodyczność tych wulkanów wskazuje na regularne ładowanie komór magazynujących magmę” - powiedziała Ashley Davies, wulkanolog z Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology i członek badania. „Pozwoli nam to modelować proces erupcji i zrozumieć, w jaki sposób ciepło jest usuwane z głębokiego wnętrza Io przez ten szczególny styl aktywności wulkanicznej”.
Zespół odkrył cztery dodatkowe erupcje, w tym wcześniej nieobserwowany aktywny wulkan w 2004 roku. Według Marchisa nowy, sporadyczny wybuch odpowiadał za około 10 procent średniej mocy cieplnej Io. Wybuch był bardziej energiczny niż Tvashtar w 2001 roku. Podczas gdy zespół nadal studiuje Io, zauważyli, że od września 2010 roku szalenie aktywny księżyc był głównie cichy. Kilkanaście trwałych erupcji w niskiej temperaturze dotyka kuli ziemskiej, ale zespół nie wykrył młodych erupcji w stylu fontanny ognia widzianych wcześniej.
„Kolejnym wielkim skokiem w dziedzinie astronomii planetarnej jest pojawienie się gigantycznych segmentowych teleskopów lustrzanych, takich jak teleskop trzydziestometrowy, który ma być dostępny w 2021 roku. Zapewni on rozdzielczość przestrzenną 35 km w bliskiej podczerwieni, co odpowiada rozdzielczość przestrzenna globalnych obserwacji wykonanych przez statek kosmiczny Galileo. Po skierowaniu na Io te teleskopy oferują równowartość przelotu statku kosmicznego satelity ”- powiedział Marchis.
Źródło: SETI
