Madame Lelica

Io, en av Jupiters fyra stora galileiska månar, är den mest vulkaniskt aktiva kroppen i vårt solsystem, ännu mer än jorden., Den har över 400 aktiva vulkaner och beskrivs ofta som helvetiskt. Io har också en extremt tunn atmosfär, som mestadels består av svaveldioxid (SO2). Denna lilla världens vulkaner spyr regelbundet svaveldioxid i sin atmosfär. Fortfarande var forskare inte säkra på om atmosfären härrör från varm svaveldioxid som kommer direkt från vulkanerna, eller kall svaveldioxid som ackumuleras på Io: s yta och fryser innan de sublimeras i atmosfären. Nu har de bestämt att det är både och.

månkalendern 2021 är här! Beställ din innan de är borta. Gör en stor gåva!,

med hjälp av ALMA teleskop i Chile, forskare vid University of California, Berkeley har meddelat att upp till hälften av svaveldioxid i IO atmosfär kommer direkt från sina vulkaner. Resultaten har publicerats i två nya peer-reviewed papers accepterade för publicering i Planetary Science Journal, som du kan läsa här och här.

astronomen Imke de Pater, som ledde studien, sa i ett uttalande:

det var inte känt vilken process som driver dynamiken i iOS atmosfär., Är det vulkanisk aktivitet eller gas som sublimerar från den isiga ytan när Io är i solljus? Vad vi visar är att vulkaner faktiskt har en stor inverkan på atmosfären.

svaret, det visar sig, är båda.

en del av svaveldioxiden fryser verkligen ut på ytan, fann forskarna. Detta händer när Io passerar genom Jupiters skugga var 42: e timme. När Io observerades av forskarna den 20 mars 2018 märkte de att radioutsläppen från svaveldioxiden sjönk exponentiellt., Detta innebar att Io: s lägre atmosfär, 6-12 miles (10-20 km) i höjd, kollapsade och frös på ytan.

temperaturen under denna period föll till -270 grader Fahrenheit (-168 grader Celsius), kall nog för att svaveldioxid skulle frysa. Io yta är typiskt om -230 grader Fahrenheit (-150 grader Celsius). Kallt, men inte tillräckligt kallt för att svaveldioxiden ska frysa ut.

den 2 och 11 September 2018 steg svaveldioxidutsläppen igen inom 10 minuter efter att io kom ut från Jupiters skugga tillbaka i solljus., De Pater sa:

så snart Io kommer in i solljus, temperaturen ökar, och du får allt detta SO2 is sublimera till gas, och du reformera atmosfären i ca 10 minuter tid, snabbare än vad modeller hade förutspått.

det förklarar var en del av den frusna svaveldioxiden kommer ifrån. Men forskarna märkte något annat också. ALMA upptäckte riklig svaveldioxid över vulkanerna, liksom låga nivåer av gasen globalt i iOS atmosfär., Detta föreslog att den mer utbredda gasen härstammar från osynliga eller ”stealth” vulkaner. De avger svaveldioxid, men inte annan rök eller partiklar som lätt kan ses.

just nu tror forskarna att extra gas kommer från sådana stealth vulkaner, även om de inte helt kunde utesluta möjligheten att det kan vara svaveldioxid som inte helt kondenserar ut på ytan., Som de Pater notera:

SO2-som vi ser med ALMA när Io är i eclipse är på en mycket låg nivå, och vi kan inte säga om det är stealth-volcanism eller orsakas av SO2 inte helt kondenserande ut.

tidigare observationer från Keck Observatory från förra juli stödde dock stealth volcanism scenario., Keck upptäckte riklig svavelmonoxid (SO) över vulkanerna, liksom utbredd i atmosfären. Forskarna säger att solljus bryter svavel-syrebindningen i svaveldioxid som har utstötits hundratals kilometer ovanför ytan, vilket skapar svavelmonoxiden. De Pater sa:

men då, när vi tittade på så med Keck, kan vi bara förklara så utsläpp, som är utbredd på ytan, genom denna stealth vulkanism, eftersom excitation av så kräver en mycket hög temperatur.,

genom att observera Io i sin bana runt Jupiter när den flyttade in och sedan ut ur Jupiters skugga kunde forskarna räkna ut hur mycket av månens svaveldioxidavlagringar som kom från att frysa ut på ytan och hur mycket kom från stealth eller andra vulkaner. Statia Luszcz-kock från Columbia University i New York sa:

När Io passerar in i Jupiters skugga och är ute av direkt solljus, är det för kallt för svaveldioxidgas, och det kondenserar på iOS yta., Under den tiden kan vi bara se vulkaniskt framställd svaveldioxid. Vi kan därför se exakt hur mycket av atmosfären som påverkas av vulkanisk aktivitet.

genom att använda ALMA kunde forskare ”se” för första gången plymer av både svaveldioxid och svavelmonoxid som kommer upp från iOS vulkaner. Två av dessa vulkaner, Karei Patera och Daedalus Patera, utbröt i mars, och en tredje vulkan var aktiv i September.

forskarna beräknar nu att 30-50% av Io: s atmosfär produceras direkt av aktiva vulkaner.

en tredje gas, kaliumklorid (KCI), upptäcktes också av ALMA, och är en vanlig komponent i lava., Enligt Luszcz-Cook:

Vi ser KCI i vulkaniska regioner där vi inte ser SO2 eller så. Detta är starka bevis på att magma-reservoarerna är olika under olika vulkaner.

Katherine de Kleer vid California Institute of Technology tillade:

genom att studera iOS atmosfär och vulkanisk aktivitet kan vi förstå mer om vulkanerna, tidvattenuppvärmningsprocessen och Io: s Inredning.,

forskarna är angelägna om att lära sig mer om Io: s magma också, och planerar att observera månen vid ytterligare radiovåglängder. Dessa kan sondera flera inches under ytan och ge ledtrådar om vad Io: s magma består av och dess temperatur. De vill också veta mer om temperaturen på Io: s lägre atmosfär. De Pater sa:

för att mäta temperaturen i IO: s atmosfär måste vi få en högre upplösning i våra observationer, vilket kräver att vi observerar månen under en längre tidsperiod., Vi kan bara göra detta när io är i solljus, eftersom det inte spenderar mycket tid i förmörkelse. Under en sådan observation roterar Io med tiotals grader. Vi kommer att behöva tillämpa programvara som hjälper oss att göra unsmeared bilder. Vi har gjort detta tidigare med radiobilder av Jupiter gjorda med ALMA och det mycket stora arrayen.

hur kan en liten måne som Io, långt ut i det yttre solsystemet, ha aktiva vulkaner? Io är vulkaniskt aktiv på grund av tidvattenuppvärmning. Samma sida av Io står inför Jupiter, precis som samma sida av månen står alltid inför jorden., Jupiters gravitationskraft, liksom månarna Europa och Ganymede, skapar enorm friktion och uppvärmning inuti Io.

Io observerades senast nära NASA: s Galileouppdrag i slutet av 1990-talet / början av 2000-talet. den nuvarande Juno orbiter har sett Io från längre bort, men dess primära uppdrag är att observera Jupiter själv i detalj när den kretsar den jätte planeten. Det har tagit några häftiga bilder från ett avstånd men.

de nya resultaten hjälper till att lösa mysteriet om hur Io: s atmosfär bildas och hur dess vulkaner spelar en stor roll i det. Men det finns fortfarande många fler frågor som ska besvaras – och nya som ska ställas – om solsystemets mest aktiva vulkaniska hotspot.

nedre raden: aktiva vulkaner producerar nästan hälften av Io: s svavelatmosfär, enligt nya observationer med ALMA.

källa: ALMA Observations of IO Going into and Coming out of Eclipse

källa: high Spatial and Spectral Resolution Observations of the Forbidden 1.,707 um Rovibronic så utsläpp på Io: bevis för utbredd Stealth vulkanism*

Via UC Berkeley

Via NRAO