«Обычно мы ожидаем одну огромную вспышку раз в год или два, и они обычно не такие яркие», — сказал Имке де Патер, профессор и заведующий кафедрой астрономии Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор одной из двух статей, описывающих извержения. "Здесь у нас было три чрезвычайно ярких вспышки, которые предполагают, что если мы будем смотреть чаще, мы сможем увидеть намного больше из них на Ио."
Ио, самый внутренний из четырех больших "галилеевых" спутников Юпитера, имеет диаметр около 2300 миль (3630 километров). Помимо Земли, это единственное известное место в солнечной системе, где вулканы извергают чрезвычайно горячую лаву, подобную той, что есть на Земле. Из-за низкой гравитации Ио при крупных извержениях образуется зонтик из обломков, который поднимается высоко в космос.
Давний коллега и соавтор Де Патера Эшли Дэвис, вулканолог из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, сказал, что недавние извержения совпадают с прошлыми событиями, извергающими десятки кубических миль лавы на сотни квадратных миль за короткий период времени.
«Эти новые явления относятся к относительно редкому классу извержений на Ио из-за их размера и удивительно высокого теплового излучения», — сказал Дэвис. "Количество энергии, излучаемой этими извержениями, означает, что фонтаны лавы бьют из трещин с очень большим объемом в секунду, образуя потоки лавы, которые быстро распространяются по поверхности Ио."
Все три события, включая самое крупное и мощное извержение трио в августе. 29 августа 2013 г., вероятно, характеризовались «завесой огня», когда лава выбивалась из трещин длиной несколько миль.
Документы, одна с ведущим автором Кэтрин де Клер, аспирантка Калифорнийского университета в Беркли, в соавторстве с астрономом-исследователем Калифорнийского университета в Беркли Мэйтом Адамковичем, а другая в соавторстве с Адамковичем и Дэвидом Р. Чарди из Института науки об экзопланетах НАСА / Калифорнийского технологического института, Пасадена, был принят для публикации в журнале Icarus.
Чарди — астроном, изучающий экзопланеты, но при съемке на западе. M. Обсерватория Кека на Гавайях, он сделал инфракрасное изображение для де Патера, который участвовал в этом исследовании.
«Я увидел в этом прекрасную возможность более тесно связать один конец формирования / эволюции Солнечной системы с другим», — сказал он. «Понимание нашей солнечной системы поможет понять все другие системы, которые мы находим, и наоборот."
Де Патер обнаружил первые два массивных извержения в августе. 15, 2013, в южном полушарии Ио, с использованием камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRC2), соединенной с системой адаптивной оптики на телескопе Keck II, одном из двух 10-метровых телескопов, эксплуатируемых обсерваторией Кека.
Самый яркий, в кальдере под названием Рарог Патера, по расчетам, произвел поток лавы площадью 50 квадратных миль (130 квадратных километров) и толщиной 30 футов (10 метров). Другое извержение, расположенное недалеко от другой кальдеры под названием Хено Патера, вызвало потоки, покрывающие 120 квадратных миль (310 квадратных километров).
Де Патер обнаружил третье и даже более яркое извержение — одно из самых ярких, когда-либо виденных на Ио — в августе. 29, используя как формирователь изображения ближнего инфракрасного диапазона с адаптивной оптикой на телескопе Gemini North на Мауна-Кеа, так и спектрометр ближнего инфракрасного диапазона SpeX на близлежащем Инфракрасном телескопе НАСА (IRTF). Де Клер использовал случайное обнаружение этой вспышки одновременно в Близнецах и IRTF, чтобы показать, что температура извержения, вероятно, намного выше, чем типичные температуры извержения на Земле сегодня, «что свидетельствует о составе магмы, которая на Земле возникла только в период формирования нашей планеты. лет ", — сказала она.
Дэвис разработал модели для прогнозирования объема извергнутой магмы на основе спектроскопических наблюдений. "Это поможет нам понять процессы, которые помогли сформировать поверхности всех планет земной группы, включая Землю и Луну."
Вулканы были впервые обнаружены на Ио в 1979 году, а последующие исследования космического корабля НАСА Галилео, который впервые пролетел на Ио в 1996 году, и наземные телескопы показывают, что извержения и фонтаны лавы происходят постоянно, создавая реки и озера из лавы.
В период с 1978 по 2006 год наблюдалось всего 13 крупных извержений, отчасти потому, что лишь горстка астрономов, в том числе и де Патер, регулярно просматривают Луну.
Извержения на Ио, вероятно, похожи на те, которые формировали поверхности внутренних планет солнечной системы, таких как Земля и Венера в их молодости.
«Мы используем Ио в качестве вулканической лаборатории, где мы можем заглянуть в прошлое планет земной группы, чтобы лучше понять, как происходили эти большие извержения, как быстро и как долго они длились», — сказал Дэвис.
В третьей статье, принятой Икарусом, де Патером, Дэвис и их коллеги резюмируют результаты десятилетних наблюдений Ио с телескопами Keck II и Gemini.
На их карте поверхности Ио обнаружено более двух десятков горячих точек, пространственное распределение которых значительно изменилось в период с 2001 по 2010 год.
Команда надеется, что ежегодный мониторинг поверхности Ио позволит выявить характер извержений вулканов, ограничить состав магмы и точно отобразить пространственное распределение теплового потока и возможные вариации во времени. Эта информация важна для лучшего понимания физических процессов, участвующих в процессах нагрева и охлаждения на Ио, — сказал де Патер.
Работа финансируется Национальным научным фондом и программами НАСА по исследованию внешних планет и планетной геологии и геофизике.
Лаборатория реактивного движения управляется для НАСА Калифорнийским технологическим институтом. Лаборатория реактивного движения управляла миссией Галилео для НАСА.