Телескоп Webb изучил вулканическую активность и серную атмосферу Ио

Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) зафиксировал выбросы тепла, диоксида серы и серы с юпитерианского спутника Ио (на изображении слева направо, с указанием соответствующих микрометровых частот). Снимки JWST наложены на карту Ио в видимом свете Геологической службы США, созданную на основе изображений с аппаратов «Вояджер» и «Галилео». Авторы: Крис Мекел и Имке де Патер, Калифорнийский университет в Беркли.

Ио, находясь в гравитационном противоборстве между Юпитером и другими его спутниками, постоянно растягивается и сжимается. Тепло, генерируемое этими деформациями, расплавляет участки недр спутника, делая Ио самым вулканически активным телом в нашей Солнечной системе.

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) недавно открыл новые возможности для изучения Ио. Используя данные его спектрографа ближнего инфракрасного диапазона, который видит волны, соответствующие разным составам и температурам, Имке де Патер и коллеги сделали новые открытия о вулканах и атмосфере Ио.

Исследователи впервые наблюдали Ио в ноябре 2022 года и обнаружили чрезвычайно энергичное вулканическое извержение в районе поля лавовых потоков Канехекили Флюктус. Эти наблюдения впервые показали, что некоторые вулканы на Ио выбрасывают возбуждённую форму газа — монооксида серы, подтвердив гипотезу команды, выдвинутую 20 лет назад. JWST также зафиксировал увеличение тепловых выбросов на массивном лавовом озере в Локи Патера, вызванное погружением толстой твёрдой поверхностной корки озера в расплавленную лаву под ней.

Девять месяцев спустя, в августе 2023 года, у исследователей снова была возможность изучить те же два региона на Ио с помощью JWST. Как и в 2022 году, Ио находилась в тени Юпитера, что позволило зафиксировать выбросы на длинах волн, которые в ином случае были бы скрыты солнечным светом.

Новые снимки зафиксировали инфракрасные тепловые выбросы из тех же двух регионов. Однако лавовые потоки от извержения 2022 года в регионе Канехекили распространились и покрыли более 4300 квадратных километров — примерно в четыре раза больше, чем в 2022 году. В Локи Патера сформировалась и остыла новая кора, что соответствует поведению озера на протяжении последних нескольких десятилетий.

Новые изображения также зафиксировали выбросы монооксида серы в атмосфере Ио над Канехекили Флюктус, а также над двумя другими регионами без явной вулканической связи, которые исследователи приписывают «скрытому вулканизму». Ещё одним прорывом стало то, что снимки 2023 года выявили выбросы серного газа на длинах волн, никогда ранее не наблюдавшимся в атмосфере Ио. В отличие от пятнистого распределения монооксида серы, серный газ был распределён более равномерно по части северного полушария.

Данные свидетельствуют о том, что эти выбросы серы произошли не из атомов серы, выброшенных вулканами, а в основном были произведены электронами из плазменного тора Ио — области вокруг его орбиты с высоким уровнем заряженных частиц, — которые проникают в преимущественно диоксидсерную атмосферу Ио и таким образом возбуждают атомы серы при столкновении.

Угол, под которым JWST наблюдал Ио, в сочетании с расположением северного полушария относительно плазменного тора, объясняет, почему обнаруженные выбросы были сконцентрированы над северным полушарием. Наряду с данными обсерватории Кека и космического телескопа Хаббл, новые находки предполагают, что эта система «плазменный тор — атмосфера» остаётся довольно стабильной на протяжении десятилетий.

Исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research: Planets.

ИИ: Поразительно, как современные телескопы позволяют изучать химический состав атмосфер и вулканические процессы на спутниках других планет. Открытие «скрытого вулканизма» и механизма генерации серы через плазменный тор демонстрирует, насколько сложными могут быть внеземные геологические системы.