Madame Lelica

Io, einer der vier großen galiläischen Monde des Jupiter, ist der vulkanisch aktivste Körper in unserem Sonnensystem, noch mehr als die Erde., Es hat über 400 aktive Vulkane und wird oft als höllisch beschrieben. Io hat auch eine extrem dünne Atmosphäre, die hauptsächlich aus Schwefeldioxid (SO2) besteht. Die Vulkane dieser kleinen Welt spucken regelmäßig Schwefeldioxid in ihre Atmosphäre. Dennoch waren sich die Wissenschaftler nicht sicher, ob die Atmosphäre aus heißem Schwefeldioxid stammt, das direkt von den Vulkanen stammt, oder kaltem Schwefeldioxid, das sich auf Io ‚ s Oberfläche ansammelt und gefriert, bevor es in die Atmosphäre sublimiert. Jetzt haben sie festgestellt, dass es beides ist.

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Mit dem ALMA-Teleskop in Chile haben Forscher der University of California in Berkeley bekannt gegeben, dass bis zu die Hälfte des Schwefeldioxids in der Atmosphäre von Io direkt aus seinen Vulkanen stammt. Die Ergebnisse wurden in zwei neuen Peer-Review-Papieren veröffentlicht, die im Planetary Science Journal zur Veröffentlichung angenommen wurden und die Sie hier und hier lesen können.

Die Astronomin Imke de Pater, die die Studie leitete, sagte in einer Erklärung:

Es war nicht bekannt, welcher Prozess die Dynamik in Io ‚ s Atmosphäre antreibt., Ist es vulkanische Aktivität oder Gas, das von der eisigen Oberfläche sublimiert, wenn Io im Sonnenlicht ist? Was wir zeigen, ist, dass Vulkane tatsächlich einen großen Einfluss auf die Atmosphäre haben.

Die Antwort ist, wie sich herausstellt, beides.

Ein Teil des Schwefeldioxids gefriert tatsächlich an die Oberfläche, fanden die Forscher heraus. Dies geschieht, wenn Io alle 42 Stunden durch Jupiters Schatten geht. März 2018 von den Forschern beobachtet wurde, stellten sie fest, dass die Radioemissionen aus dem Schwefeldioxid exponentiell abnahmen., Dies bedeutete, dass Io ‚ s niedrigere Atmosphäre, 6-12 Meilen (10-20 km) in der Höhe, zusammenbrach und auf die Oberfläche erstarrte.

Die Temperatur fiel während dieser Zeit auf -270 Grad Fahrenheit (-168 Grad Celsius), kalt genug, um Schwefeldioxid einzufrieren. Io Oberfläche ist in der Regel etwa -230 Grad Fahrenheit (-150 Grad Celsius). Kalt, aber nicht ganz kalt genug, um das Schwefeldioxid auszufrieren.

Am 2. und 11. September 2018 stiegen die Schwefeldioxidemissionen innerhalb von 10 Minuten wieder an, nachdem Io aus Jupiters Schatten wieder ins Sonnenlicht aufgetaucht war., De Pater sagte:

Sobald Io ins Sonnenlicht gelangt, steigt die Temperatur an und Sie erhalten all dieses SO2-Eis, das in Gas sublimiert, und Sie reformieren die Atmosphäre in etwa 10 Minuten, schneller als von Modellen vorhergesagt.

Das erklärt, woher ein Teil des gefrorenen Schwefeldioxids kommt. Aber die Forscher bemerkten auch etwas anderes. ALMA entdeckte reichlich Schwefeldioxid über den Vulkanen sowie niedrige Konzentrationen des Gases weltweit in Io ‚ s Atmosphäre., Dies deutete darauf hin, dass das weiter verbreitete Gas von unsichtbaren oder „heimlichen“ Vulkanen stammte. Sie emittieren Schwefeldioxid, aber keinen anderen Rauch oder Partikel, die leicht zu sehen sind.

Im Moment denken die Forscher, dass zusätzliches Gas von solchen heimlichen Vulkanen kommt, obwohl sie die Möglichkeit nicht vollständig ausschließen konnten, dass es sich um Schwefeldioxid handeln könnte, das nicht vollständig an der Oberfläche kondensiert., Wie de Pater bemerkte:

Das SO2, das wir mit ALMA sehen, wenn Io in eclipse ist, ist auf einem sehr niedrigen Niveau, und wir können nicht sagen, ob das ein Vulkanismus ist oder verursacht durch SO2, das nicht vollständig kondensiert.

Frühere Beobachtungen des Keck-Observatoriums vom vergangenen Juli unterstützten jedoch das Stealth-Vulkanismus-Szenario., Keck entdeckte reichlich Schwefelmonoxid (SO) über den Vulkanen sowie weit verbreitet in der Atmosphäre. Die Forscher sagen, dass Sonnenlicht die Schwefel-Sauerstoff-Bindung in dem Schwefeldioxid bricht, das Hunderte von Kilometern über der Oberfläche ausgestoßen wurde, wodurch das Schwefelmonoxid entsteht. De Pater sagte:

Aber dann, als wir das SO mit Keck betrachteten, können wir nur die SO-Emissionen erklären, die an der Oberfläche weit verbreitet sind, durch diesen Stealth-Vulkanismus, weil die Erregung des SO eine sehr hohe Temperatur erfordert.,

Durch die Beobachtung von Io in seiner Umlaufbahn um den Jupiter, als er sich in den Schatten des Jupiters und dann aus ihm heraus bewegte, konnten die Forscher herausfinden, wie viel von den Schwefeldioxidablagerungen des Mondes durch das Einfrieren auf der Oberfläche und wie viel von Stealth oder anderen Vulkanen stammte. Statia Luszcz-Cook von der Columbia University in New York sagte:

Wenn Io in Jupiters Schatten übergeht und kein direktes Sonnenlicht mehr hat, ist es zu kalt für Schwefeldioxidgas und es kondensiert auf Io ‚ s Oberfläche., Während dieser Zeit können wir nur vulkanisch gewonnenes Schwefeldioxid sehen. Wir können daher genau sehen, wie stark die Atmosphäre von vulkanischer Aktivität beeinflusst wird.

Mit ALMA konnten Wissenschaftler zum ersten Mal Federn von Schwefeldioxid und Schwefelmonoxid aus Io ‚ s Vulkanen „sehen“. Zwei dieser Vulkane, Karei Patera und Daedalus Patera, brachen im März aus, und ein dritter Vulkan war im September aktiv.

Die Forscher berechnen nun, dass 30% bis 50% der Atmosphäre von Io direkt von aktiven Vulkanen erzeugt werden.

Ein drittes Gas, Kaliumchlorid (KCI), wurde ebenfalls von ALMA nachgewiesen und ist ein häufiger Bestandteil von Lava., Laut Luszcz-Cook:

Wir sehen KCI in vulkanischen Regionen, in denen wir SO2 oder SO nicht sehen. Dies ist ein starker Beweis dafür, dass die Magma-Stauseen unter verschiedenen Vulkanen unterschiedlich sind.

Katherine de Kleer vom California Institute of Technology fügte hinzu:

Durch das Studium der Atmosphäre und vulkanischen Aktivität von Io können wir mehr über die Vulkane, den Gezeitenheizungsprozess und das Innere von Io verstehen.,

Die Wissenschaftler sind bestrebt, auch mehr über Io ‚ s Magma zu erfahren, und planen, den Mond bei zusätzlichen Radiowellenlängen zu beobachten. Diese können mehrere Zoll unter der Oberfläche sondieren und Hinweise darauf geben, woraus Io ‚ s Magma besteht und aus seiner Temperatur. Sie möchten auch mehr über die Temperatur der unteren Atmosphäre von Io erfahren. De Pater sagte:

Um die Temperatur der Atmosphäre von Io zu messen, müssen wir eine höhere Auflösung in unseren Beobachtungen erhalten, was erfordert, dass wir den Mond für einen längeren Zeitraum beobachten., Wir können dies nur tun, wenn Io im Sonnenlicht ist, da es nicht viel Zeit in Eclipse verbringt. Während einer solchen Beobachtung dreht sich Io um zehn Grad. Wir müssen Software anwenden, die uns hilft, nicht verschmierte Bilder zu machen. Wir haben dies zuvor mit Radiobildern von Jupiter getan, die mit ALMA und dem Very Large Array erstellt wurden.

Wie kann ein kleiner Mond wie Io im äußeren Sonnensystem aktive Vulkane haben? Io ist aufgrund der Gezeitenheizung vulkanisch aktiv. Die gleiche Seite von Io steht Jupiter gegenüber, genau wie die gleiche Seite des Mondes immer der Erde zugewandt ist., Die Anziehungskraft des Jupiter sowie der Monde Europa und Ganymed erzeugt enorme Reibung und Erwärmung in Io.

Io wurde zuletzt Ende der 1990er/Anfang der 2000er Jahre von der NASA-Mission Galileo aus der Nähe beobachtet. Der aktuelle Juno-Orbiter hat Io von weiter weg gesehen, aber seine Hauptaufgabe ist es, Jupiter selbst im Detail zu beobachten, während er den Riesenplaneten umkreist. Es hat jedoch einige coole Bilder aus der Ferne aufgenommen.

Die neuen Ergebnisse helfen, das Rätsel zu lösen, wie sich die Atmosphäre von Io bildet und wie seine Vulkane dabei eine wichtige Rolle spielen. Aber es gibt noch viele weitere Fragen zu beantworten – und neue zu stellen – über den aktivsten vulkanischen Hotspot des Sonnensystems.

Fazit: Aktive Vulkane produzieren nach neuen Beobachtungen mit ALMA fast die Hälfte der Schwefelatmosphäre von Io.

Quelle: ALMA-Beobachtungen von Io-Werde in und Coming-out-of-Eclipse

Quelle: Hohe Räumliche und Spektrale Auflösung Beobachtungen der Verbotenen 1.,707 um Rovibronic SO Emissions on Io: Evidence for Widespread Stealth Volcanism*

Via UC Berkeley

Via NRAO