Подземный океан магмы объясняет вулканическую активность на Ио

Самый ближний из четырёх галилеевых спутников Юпитера — Ио — кардинально отличается от других спутников Юпитера, а также от всех спутников других планет Солнечной системы, от астероидов и комет.

Здесь нет привычных гор, долин и кратеров. Это вообще единственное известное астрономам каменистое небесное тело, на котором нет ни одного кратера. Никакой воды в жидкой или твёрдой форме. Неистовый бурлящий мир Ио переживает постоянные бурные извержения вулканов. Иногда по нескольку штук одновременно. Всего на поверхности сейчас более 400 действующих вулканов. Поверхность спутника полностью видоизменяется каждые пару тысяч лет.

Раскалённый спутник постоянно корёжит гравитация огромной планеты. Мы на Земле привыкли, что гравитация нашей Луны поднимает воду Мирового океана, что вызывает прилив. Так вот, на Ио «прилив» в 8000 раз сильнее, а гравитация Юпитера и другого спутника Европы поднимает не воду, а твёрдую кору спутника на сотню метров каждый день.

Корабли «Вояджер» (1979 г.), «Галилео» (1990-2000-е), «Кассини-Гюйгенс» (2000 г.) и «Новые горизонты» (2007 г.) показали страшную картину: пылающие жерла вулканов, фонтаны лавы высотой до 400 км, разрывы коры с бурлящими потоками магмы, всё вокруг покрыто замороженной серой, которая окрашивает поверхность в оттенки жёлтого, белого, красного, чёрного и зелёного цветов.



Извержение вулкана Тваштар на Ио

Учёные изучают необычную вулканическую активность на Ио и пытаются точно установить её причины. Согласно общепринятой теории, активность обусловлена периодическим нагревом недр спутника в результате трения, которое происходит при движении коры из-за приливных гравитационных воздействий Юпитера.

Сила притяжения Юпитера настолько велика, что кора рвётся на части. Она также двигается относительно мантии. В результате трения порода между корой и мантией раскаляется до жидкой магмы. Каменная порода в жидкой форме увеличивается в объёме, отсюда и постоянные извержения.



Раньше учёные предполагали, что магма образуется только в изолированных карманах между твёрдыми корой и мантией. Но последние наблюдения заставили пересмотреть классическую модель. Если бы всё было в соответствии с моделью, но мы наблюдали бы вулканы в определённых районах поверхности, в соответствии с местоположением Ио относительно Юпитера и Европы. Оказалось, что вулканы извергаются не там, где предсказывает модель, а в других местах. Чаще всего — на 30-60ͦ восточнее предсказанных координат.

Наблюдения заставили учёных пересмотреть модель, сообщается на сайте НАСА 10 сентября 2015 года. Новая модель предусматривает, что под корой Ио находится частично или полностью расплавленный жидкий слой. То есть постоянный подземный океан магмы.



«Трудно объяснить закономерность в таком большом количестве извержений, которые все смещены в одном направлении, используя только классическую модель с нагреванием из-за трения твёрдых пород от приливных гравитационных воздействий», — говорит Уэйд Хеннинг (Wade Henning), один из авторов научной работы, опубликованной в июньском номере Astrophysical Journal Supplement Series.

Закономерность объясняется только комбинацией нагрева от твёрдых и жидких тел. «Жидкий компонент в такой гибридной модели лучше всего объясняет повышенную вулканическую активность в экваториальной области и сдвиг извержений в восточную сторону, а происходящее одновременно нагревание твёрдых пород от приливных гравитационных воздействий может объяснить извержения на высоких широтах», — добавил Хеннинг.

На иллюстрации показан результат расчёта по модели нагрева поверхности Ио от нагревания в глубине мантии (вверху) и от нагревания в верхнем слое мантии, астеносфере (внизу). Сценарий нагревания в глубине мантии предусматривает повышение температуры ближе к полюсам, а сценарий нагревания в астеносфере — вблизи экватора.

Получается, нагревание от гравитации Юпитера настолько велико, что жидкая магма может постоянно присутствовать под всей поверхностью Ио. Если так и есть, то это невероятная находка, по мнению специалистов. Ведь в таком случае можно предположить существование подземных океанов жидкой воды на покрытых льдом Европе и Энцеладе!



Европа

Если даже слабое гравитационное воздействие Юпитера может нагревать мантию этих спутников и поддерживать температуру подземных океанов воды, то там даже может существовать жизнь, считает Этан Зигель (Ethan Siegel), профессор Lewis & Clark College и колумнист НАСА.

Источник: geektimes.ru/post/262368/