22.05.2013 10:00

Вулканы на Ио совершенно неправильные

Внутреннее строение одного из спутников Юпитера под названием Ио изучено все еще недостаточно — для планетологов там много загадок. Главной из них является то, что вулканическая активность Ио проявляется совсем не в тех местах, где должна была бы концентрироваться, если доверять моделям. Но недавно астрофизикам все-таки удалось разгадать эту загадку.

Фото:

До недавнего времени было ясно только одно — этот спутник Юпитера представляет самое вулканически активное тело в Солнечной системе! Там извергаются сотни вулканов, некоторые из них выбрасывают фонтаны лавы на высоту до 400 км. Однако, если верить расчетам, эти вулканы почему-то располагаются совершенно не в тех местах, где должны были бы быть.

Специалисты НАСА и Европейского космического агентства анализировали данные двух космических аппаратов: "Вояджер" и "Галилео". Львиная доля данных получена именно этими миссиями, дополнительно привлекались показания некоторых других КА, а также наземных телескопов. Один из "Вояджеров" обнаружил вулканы на Ио в 1979 году, а "Галилео" осуществлял регистрацию вулканической деятельности, пролетая мимо Ио в 1999 и 2000 годах. Ио постоянно подвергается деформации растяжения, ее напрягают мощная гравитация Юпитера и его спутников Европы и Ганимеда.

Притяжение спутников в сравнении с Юпитером гораздо меньше, но точно рассчитывается, так как Ио облетает планету вдвое быстрее Европы и вчетверо, чем Ганимед. Гравитационное воздействие соседних спутников сказалось в том, что в одних и тех же местах орбита Ио приобрела овальную форму. И собственная деформация спутника также связана с орбитальными особенностями.

И вот как это выглядит: когда Ио приближается к Юпитеру, ее поверхность вытягивается по направлению к планете-гиганту, а затем при увеличении расстояния Ио вздутие поверхности уменьшается. Такая деформация обеспечивает приливный нагрев. Трение во внутренних частях тела спутника является причиной выработки того огромного количества тепла, которое обеспечивает активный вулканизм этого спутника.

Конкретные варианты приливного нагрева внутренних частей спутника Ио пока только обсуждаются. Некоторые ученые являются сторонниками нагрева самых глубоких недр Ио, но преобладающим все-таки является представление о том, что в основном нагрев происходит в относительно неглубоком слое сразу под корой, неоднородном слое астеносферы. Там порода подобна пластилину, она медленно деформируется под действием тепла и изменений давления. Ведущий автор Кристофер Гамильтон из Мэрилендского университета (США) и Годдардовского центра космических полетов НАСА утверждает: "Наш анализ поддерживает эту точку зрения, но в то же время мы обнаружили, что вулканическая деятельность расположена в 30-60° восточнее от того места, где мы ожидали ее увидеть".

К. Гамильтон и его коллеги осуществили пространственный анализ новой геологической карты Ио, составленной Дэвидом Уильямсом и его сотрудниками из Университета штата Аризона (США). Представлена самая полная на сегодняшний день опись вулканов Ио, позволяющая изучить картину локального вулканизма в беспрецедентно мелких деталях. Предполагая, что вулканы извергаются над очагами наиболее интенсивного внутреннего нагрева, ученые протестировали предполагаемые модели внутреннего строения Ио и сравнили расположение вулканов с предсказанными участками, где осуществляется мощный приливный нагрев. Почему же происходит обнаруживаемое в данных смещение на восток? Возможно, дело в том, что Ио вращается вокруг своей оси быстрее, чем предполагается.

Внутреннее строение Ио позволяет магме проходить значительное расстояние от места максимального внутреннего нагрева к жерлу, где лава вырывается на поверхность. В моделях приливного нагрева существует неопределенность — например, в роли приливов в подповерхностном океане магмы. Магнитометрическими измерениями "Галилео" в свое время было обнаружено магнитное поле вокруг Ио, наводящее на мысль о существовании океана магмы, обтекающего весь спутник. Логично предположение о том, что магма проводит электричество и генерирует магнитное поле, когда течет под поверхностью Ио в результате действия гравитации Юпитера в процессе орбитального движения спутника. Предположения о качестве магмы весьма своеобразны: она совсем не похожа на океан жидкости.

По К. Гамильтону, эта магма скорее напоминает губку с менее чем 20-процентным содержанием силикатного расплава, который диффундирует сквозь скелетные структуры медленно деформирующейся породы. Приливный нагрев, в свою очередь, может нести ответственность и за наличие настоящих океанов жидкой воды под ледяной корой спутников: Европы у Юпитера и Энцелада у Сатурна.

Наличие этой "колыбели жизни" вызывает закономерный интерес биологов. А вдруг в этих совершенно необычных океанах зародились живые организмы, если эволюция обеспечила счастливое сочетание факторов? Хотя данные спутники покрыты ледяной корой, они находятся за пределами "линии льда", но внутри них океаны могут быть достаточно комфортными в энергообеспечении потенциальной биоты. Предположения о существовании жизни в этих необычных условиях исключить нельзя, но проверить пока невозможно.

Вулканизм на Ио столь активен, что полное обновление поверхности происходит каждый миллион лет или примерно за такой срок. История этой луны — в беспрерывной смене поверхностных слоев, поэтому необходимо разобраться во внутреннем строении спутника.

Ведущий автор исследования К. Гамильтон подчеркивает: "Неожиданный восточный сдвиг в расположении вулканов на Ио в определенном смысле является очень важным открытием, оно намекает на то, что мы чего-то пока не понимаем в исследуемом вулканизме Ио". Это является стимулом разработки более совершенных моделей, качественно отражающих спутниковый вулканизм во всей полноте его проявлений.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"