Teleskop Webba pomógł lepiej zrozumieć aktywność wulkaniczną na Io, księżycu Jowisza

Naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Webba, aby lepiej zrozumieć, jak wygląda aktywność wulkaniczna na Io, księżycu Jowisza. Obserwacje pomogły również dokładniej poznać atmosferę tego niezwykłego świata.

Jak opisują astronomowie, Io, jest uwięziony w grawitacyjnym uścisk między Jowiszem a innymi księżycami orbitującymi gazowego olbrzyma, co powoduje, że jest on nieustannie rozciągany i ściskany. Ciepło generowane przez tą aktywność wpłynęło na wnętrza księżyca w tak dużym stopniu, że jest on najbardziej aktywnym wulkanicznie ciałem w Układzie Słonecznym.

W ramach nowego badania, naukowcy pod kierownictwem Imke de Pater z University of California, wykorzystali spektrograf Near Infrared Spectrograph znajdujący się na pokładzie Kosmicznego Teleksopu Webba – który może uchwycić długości fal odpowiadające różnym składom chcemicznym i temperaturom – aby lepiej zrozumieć, jak wygląda atmosfera i aktywność wulkaniczna na Io.

Naukowcy po raz pierwszy przyjrzeli się Io w listopadzie 2022 roku i znaleźli niezwykle silną erupcję wulkanu w pobliżu strumienia lawy (lava flow) znanego jako Kanehekili Fluctus. Obserwacje te ujawniły, po raz pierwszy, że niektóre wulkany na Księżycu emitują szczególną formę gazowego tlenku siarki. Teleskop Webba wykrył również wzrost emisji termicznej w ogromnym jeziorze lawowym w obszarze Loki Patera, generowaną przez skorupę powierzchniową jeziora, która zapadała się w stopioną lawę pod spodem.

W sierpniu 2023 roku, astronomowie mieli kolejną szansę, aby spojrzeć na te same regiony na Io z pomocą Kosmicznego Teleskopu Webba. Podobnie jak w 2022 roku, Io znajdował się w cieniu Jowisza, dzięki czemu możliwe było wychwytywanie emisji na długościach fal, które w przeciwnym razie mogłyby zostać przysłonięte przez światło słoneczne.

Nowe zdjęcia uchwyciły emisje termiczne w podczerwieni z tych samych dwóch regionów. Jednak strumienie lawy z erupcji w regionie Kanehekili rozprzestrzeniły się na ponad 4300 kilometrów kwadratowych – na obszar około cztery razy większy niż ten który zajmowały w 2022 roku. W Loki Patera powstała nowa skorupa, która zdążyła już się ochłodzić, powtarzając zachowanie jeziora w ciągu ostatnich kilku dekad.

Nowe obserwacje uchwyciły również emisję tlenku siarki w atmosferze Io nad Kanehekili Fluctus – a także powyżej dwóch innych regionów bez wyraźnego powiązania z widoczną aktywnością wulkaniczną, którą naukowcy przypisują „ukrytej aktywności wulkanicznej” („stealth volcanism”). W czasie nowszych obserwacji astronomowie wykryli również emisję gzowej siaki na długościach fal, jakich nigdy wcześniej nie widziano w atmosferze księżyca. Zamiast być skoncentrowany w nierównych plamach, jak tlenek siarki, gaz rozciągał się bardziej równomiernie na części półkuli północnej.

Dane sugerują, że emisja gazowej siarki nie pochodziła z wulkanów, ale była wytwarzana głównie przez elektrony z torusa plazmowego Io – obszaru wokół orbity księżyca o wysokim poziomie naładowanych cząstek – które wpływając na atmosferę Io, składającą się głównie z dwutlenku siarki, wyrzucały pojedyncze atomy. Nowe obserwacje pozwoliły astronomom lepiej zrozumieć, jak wygląda aktywność wulkaniczna na Io i jak zachowuje się atmosfera tego księżyca.

Oprac. EG