2013.04.09. - Rossz helyen vannak az Io vulkánjai?

A NASA és az ESA kutatói szerint a Naprendszer vulkáni szempontból legaktívabb égitestjének tűzhányói nem azokon a helyeken koncentrálódnak, ahol azt a hold belső fűtésére vonatkozó modellek jósolják.

A Jupiter Io nevű holdján van a legnagyobb vulkanikus aktivitás a Naprendszerben. A több száz tűzhányó közül némelyik akár 400 kilométer magasságba is lövellheti az Io belsejének anyagát. A NASA és az ESA kutatói szerint azonban valami nem stimmel a vulkánok elhelyezkedésével, mivel azok egyértelműen nem azokon a helyeken koncentrálódnak, ahol a hold belső fűtési mechanizmusára vonatkozó modellek alapján várhatóak lennének.

Az Io a Jupiter óriási vonzóereje és a bolygótól távolabb keringő holdak, az Europa és a Ganymedes jóval gyengébb, de precízen ismétlődő gravitációs "rángatásainak" fogságában kering. Az Io a két holddal 2:1, illetve 4:1 arányú rezonanciában áll, azaz kettő, illetve négy keringést végez a Jupiter körül, míg az Europa és a Ganymedes egyet-egyet. A periodikusan ismétlődő geometriai elrendeződés felerősíti a külső holdak hatását, ami többek között elnyújtja az Io pályáját. Az ennek következtében fellépő ún. árapály-erők jelentősen torzítják a hold alakját, ami a súrlódás miatt a belsejének felmelegedéséhez vezet, ennek felszíni megnyilvánulása a nagyon erős vulkáni tevékenység. Az árapály-fűtés mechanizmusának részletei azonban nem teljesen tisztázottak. Egyes elképzelések alapján a hold legbelső részeit melegíti fel, a legelterjedtebb nézet szerint azonban a fűtés kis mélységben, közvetlenül a kéreg alatti, asztenoszférának nevezett rétegben jelentkezik. Ez az a régió, ahol a kőzetek már nem szilárdak, a hő és a nyomás hatására deformálható állapotban vannak.

A Jupitert és holdját, az Io-t ábrázoló montázs a rendszer mellett 2007-ben elrepült New Horizon szonda felvételeiből készült. A képen az éjszakai oldalon egy éppen kitörő északi vulkán, a Tvashtar látható. A felszínre kiömlő forró láva vörös színben tündököl a 330 km magas vulkáni hamuoszlop alatt, melynek felső, napfény által megvilágított része a porrészecskék okozta fényszórás miatt kék színű.
[NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Goddard Space Flight Center]

Az új vizsgálat vezetője, Christopher Hamilton (University of Maryland, Goddard Space Flight Center) szerint eredményeik a széles körben elfogadott magyarázatot erősítik, azaz a hő legnagyobb része az asztenoszférában szabadul fel, azonban az indukált vulkáni tevékenység maximuma 30-60 fokkal el van tolódva keletre ahhoz képest, ahol a modellek alapján várnák azt. Hamilton és kollégái a vulkánok eloszlását vizsgálták az Io új, űreszközök adatai alapján David Williams (Arizona State University) és munkatársai által összeállított globális geológiai térképe segítségével. A térkép a hold vulkánjainak eddigi legátfogóbb leltározása, így lehetővé teszi a tűzhányók eloszlásában lévő esetleges mintázatok felismerését. Feltéve, hogy a vulkánok a felszínen ott helyezkednek el, ahol a mélyben a legtöbb hő szabadul fel, a csoport a belső szerkezetre vonatkozó modellsorozatokat tesztelt, összehasonlítva a vulkáni aktivitás megfigyelt eloszlását az árapály-fűtésből a modellek által előrejelzett mintázatokkal. Hamilton szerint a feltárt szisztematikus keleti eltolódás egyik általuk vizsgált modell predikciójával sem áll összhangban.

A csoport szerint az eltolódást magyarázhatja az Io vártnál gyorsabb tengelyforgása, esetleg olyan belső struktúra, amely lehetővé teszi, hogy a magma a legmelegebb helyekről nagy távolságokra is eljusson, ahol aztán a felszínre törhet, de kereshető az ok az árapály-fűtési modellek hiányosságaiban is, például egy figyelembe nem vett felszín alatti magmaóceán hatásában. Ez utóbbi létezésére utaló jelek vannak is: a Galileo szonda magnetométere mágneses teret detektált az Io körül, amit egy felszín alatti globális magmaóceán generálhat. Az elképzelések szerint a Jupiter nagyon erős mágneses terében mozogva indukálódhat az Io mágneses tere, ha a belsejében elektromosan vezető magma van. Hamilton magyarázata szerint ez a magma azonban nem teljesen folyékony, inkább olyan lehet, mint a szivacs: lassan deformálódó lyukacsos kőzet, melynek réseiben legalább 20 százaléknyi olvadt szilikát van.

A Naprendszerben az árapály-fűtésnek más égitestek esetében is fontos szerepe lehet. Az elképzelések szerint ez a folyamat felelős az Europa-n és a Szaturnusz Enceladus nevű holdján a jeges felszín alatt nagy valószínűséggel megtalálható folyékony víz létezéséért. Mivel ez utóbbi alapvető feltétele az élet kialakulásának, sokan úgy gondolják, hogy ezen holdak felszíne alatti óceánokban létre is jöhettek primitív létformák, ha a folyamatos energiaellátáson kívül az egyéb szükséges anyagok is rendelkezésre állnak.

Az Io vulkáni aktivitása olyan erős, hogy az 1 millió évenként teljesen újrarajzolja a hold felszínét, ezért ha többet akarunk tudni a múltjáról, akkor Hamilton szerint jobban meg kell értenünk a belső struktúráját, mivel a felszíne túl fiatal ahhoz, hogy a teljes történetéről információval szolgálhasson.

Az eredményeket részletező szakcikk az Earth and Planetary Science Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2013.04.04.