Ios vulkaner har fascineret videnskabsmænd, siden rumfartøjet Voyager 1 først opdagede dem for næsten 40 år siden. Nu afslører en omfattende ny rapport - baseret på jordbaserede studier - nye mysterier om den mest vulkansk aktive verden i vores solsystem.
En montering af Jupiter og dens vulkanske måne Io, der blev taget af New Horizons-rumfartøjet - på vej til Pluto - i begyndelsen af 2007. Bemærk den vulkanske plume over Ios mørklagte overflade. Billede via NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute / Goddard Space Flight Center / Cosmos.
Når vi hører om vulkaner, har vi naturligt en tendens til at tænke på nogle af Jordens mest berømte, herunder de Hawaiianske vulkaner, Krakatoa eller Mount St. Helens. Jorden er et meget vulkansk aktivt sted; dog er det ikke mest aktiv i solsystemet. Det ville være Jupiters måne Io.
Vi på Jorden lærte først om Ios vulkaner for næsten 40 år siden, da NASAs rumfartøj Voyager 1 fløj forbi denne joviske måne. Nu har forskere afsluttet en omfattende ny peer-review rapport om Ios vulkaner, der først blev offentliggjort i The Astrophysical Journal den 21. juni 2019, baseret på jordbaserede observationer. Rapporten dækker fem års observationer fra 2013-2018 ved hjælp af avanceret instrumentering på Keck- og Gemini-teleskoper.
Forskere havde allerede vidst, hvor vulkansk aktiv Io er. Dens overflade er overskuet med hundreder af aktive vulkaner på trods af denne månes lille størrelse og dens placering ved Jupiters bane, langt længere fra solen end Jorden, i en meget koldere del af solsystemet. Den nye undersøgelse viser igen, at Io stort set kontinuerligt bryder ud, og den afslører også nogle nye mysterier. Med andre ord, næsten 40 år efter Voyager 1s store opdagelse, opfører Ios vulkaner sig ikke nøjagtigt, som videnskabsmænd forventede.
For eksempel er der vulkaner i de “forkerte” steder, med de største udbrud hovedsagelig begrænset til en enkelt halvkugle på Io. Og Loki Patera - en 8.100 kvadrat kilometer lang caldera fyldt med lava og Ios mest aktive vulkan - er et gåte i sig selv.
NASAs Galileo-rumfartøj opnåede denne opfattelse af Io den 19. september 1997 i en rækkevidde på mere end 500.000 km (500.000 km). I dette billede vises aflejringer af svovldioxidfrost i hvide og grå nuancer, mens gullige og brunlige nuancer sandsynligvis skyldes andre svovlholdige materialer. Lysrøde materialer og mørke pletter med lav lysstyrke markerer områder med den nylige vulkanaktivitet og er normalt forbundet med høje temperaturer og overfladeforandringer. Billede via NASA / JPL / University of Arizona / Sci-News.com.
En udbrudende vulkan på Io, som set af NASAs Galileo-rumfartøj i november 1997. Billede via NASA / JPL / University of Arizona / NASA Science | Solar System Exploration.
De slags udbrud, der forekommer nu på Io, menes også at svare til dem på Jorden, da det var meget yngre. Som Ashley Davies sagde en vulkanolog ved NASAs Jet Propulsion Laboratory ganske enkelt:
Det er et vindue ind i Jordens fortid.
Loki Patera, kilden til 10 procent af Io's varmeeffekt, viser et underligt mønster af lysning og dæmpning. Mønsteret blev fundet ved at kombinere gamle og nye data og gentages cirka hver 460-480 dage, hvilket er i overensstemmelse med gentagne variationer i Ios elliptiske bane. Men mønsteret er ikke altid konsistent. Der blev forudsagt et udbrud i maj 2018, og det skete, men så forudsagde forskerne endnu et stort udbrud september i år, og det kom tidligt, i begyndelsen af juli, og sluttede bare et par dage senere. Som bemærket af Julie Rathbun, en videnskabsmand ved Planetary Science Institute:
Vi er nødt til at stoppe med at navngive funktioner efter trickster guder!
Forskere er endnu ikke sikre på, hvorfor Loki Patera lyser og dæmpes, som den gør, men det kan have noget at gøre med en nærliggende lavasø, der regenererer. Når dele af lavasøen afkøles, synker de under overfladen, hvilket muligvis udløser et progressivt, fejet bølgemønster set ved overfladen. Wow… ja?
Et andet mysterium er grunden til, at de største udbrud har en tendens til at forekomme på den bagerste halvkugle af Io, da det kredser om Jupiter. Hvorfor denne forskel?
Io er bare lidt større end vores måne og Europa. Billede via Galileos pendel.
Computermodeller forudsagde også, at Ios vulkaner skulle koncentreres enten nær polerne eller i nærheden af ækvator. Men det er ikke det, der ses, og der er derfor en uforklarlig uoverensstemmelse.
Videnskabsfolk ved stadig ikke, hvordan undergrunden til Io virkelig er. Det er blevet teoretiseret, at der er et underjordisk hav af magma, men der kan faktisk bare være lommer af magma i stedet, eller endda et væskefyldt svampelag.
Ios vulkanudbrud kan også være meget kraftfuld, idet en eksplosion undertiden får månens lysstyrke til at fordobles. Men det er i sig selv et andet mysterium. Katherine de Kleer, en videnskabsmand ved California Institute of Technology, så tre af dem på kun to uger i 2013, men derefter intet i de næste fem år:
Det er mærkeligt. Hvor er de?
Mærkeligheden ved Ios vulkaner er en mulighed for ikke kun at forstå den joviske måne bedre, men også vulkanismen på andre solsystemlegemer, inklusive Jorden. Som Alfred McEwen, en planetarisk geolog ved University of Arizona, bemærkede:
Vulkanologiens historie er, at du ser på gamle afsætninger og bliver forundret. Så ser du det bryde ud, og så går du, Ah-ha, nu forstår jeg.
En mosaik med billeder af Ios sydpolregion, fra Voyager 1. Billede via NASA / JPL / USGS / Universe Today.
Da Io kontinuerligt bryder ud, er dens overflade dækket af svovl lava flyder nye og gamle, hvilket giver det et meget farverigt og spottet udseende. Denne overflade er højst et par millioner år gammel på ethvert givet tidspunkt, selvom Io selv er omkring 4,5 milliarder år gammel. Månen er beskrevet som grundlæggende vender sig indefra og ud løbende, takket være Jupiters kraftige tyngdekraft, der trækker på indersiden. Lavastrømmene kan nå op på 3.000 grader Fahrenheit (1650 Celsius) i temperatur, selvom overfladetemperaturen i gennemsnit er -202 grader F (-130 C). Dette skyldes, at Io stort set ikke har nogen atmosfære til at fange varme, ligesom vores egen måne.
Ios vulkaner kan minder om Jordens, men de ser ud til at "danse til deres egen melodi" som det var, opføre sig på uventede og forundrede måder. Io er et meget underligt og fremmed sted.
Nederste linje: Ikke kun er Io det mest vulkansk aktive legeme i solsystemet, dets vulkaner er også nogle af de mest usædvanlige. Denne nye rapport fremhæver Ios mest forvirrende mysterier.