Selvom rummissionerne Voyager og Galileo observerede beviser for vulkansk aktivitet på Io, var det en svag blå plysj i udkanten af Ios lem i et stærkt forbedret billede fra Voyager, der først bød bevis på månens turbulente natur.
Kan du lide dig en lænestolastronom? En gruppe forskere i Californien har styrket det hak ved at overvåge de intense vulkanudbrud på Jupiters underligste måne Io fra deres hjemlige komfort.
Io, den inderste af de fire største måner omkring Jupiter, eller de galileiske måner, er det mest vulkansk aktive objekt i solsystemet med mere end 400 aktive vulkaner, der udspytter svømme og svovldioxid. Forskere mener, at en tyngdekraften med Jupiter er en af årsagerne til Ios intense vulkanisme. Forskere påpeger, at de fleste af processerne ikke er godt forstået. Mens Ios udbrud ikke kan ses direkte fra Jorden, har et team ledet af Frank Marchis, en forsker ved Carl Sagan Center på SETI-instituttet fundet en unik kombination af jordbaserede teleskoparrays og arkivbilleder fra Voyager og Galileo sonder efter en pressemeddelelse. Holdet annoncerede deres konklusioner på 2012 Division of Planetary Sciences-mødet i Reno, Nevada.
”Siden vores første observation af Io i 2001 ved hjælp af W. M. Keck II 10-m-teleskop fra toppen af Mauna Kea på Hawaii og dets AO (adaptiv optik) -system blev vores gruppe meget begejstrede for teknologien,” siger Marchis. ”Vi begyndte også at bruge AO ved Very Large Telescope i Chile og på Gemini North-teleskopet på Hawaii. Teknologien er forbedret i årenes løb, og billedkvaliteten og anvendeligheden af disse komplekse instrumenter har gjort dem til en del af den essentielle instrumentpakke til store teleskoper. ”
En svag blå blume på et kornet og meget forbedret billede fra Voyager 1 antydede først til Ios dynamiske natur. Voyagers kameraer viste et bizart terræn med vulkanske felter, mørke pletter og aktive plommer. Forskere tilnavnet det "Pizza Moon." NASAs Galileo-sonde observerede mere end 160 aktive vulkaner i forskellige udbrudstrin under sin looping-tur til solsystemets største planet.
Men krystalklare billeder fra Galileo ophørte i 2003. Det er en udfordring at observere en månestørrelse i den utrolige afstand til Jupiter fra Jorden på grund af slør, der forårsages af Jordens omrørende atmosfære. Siden 2001 er alle store 8- til 10 meter teleskoper udstyret med adaptiv optik, der passer til den slør. Siden 2003 har Marchis og hans team samlet omkring 40 cyklusser med observationer af Io i det næsten infrarøde lys, der viser detaljer så små som 100 kilometer eller 60 miles på månens overflade.
Observationer af adskillige lyse og unge udbrud detekteret ved korte bølgelængder (~ 2,1 mikron) på toppen og længere bølgelængder (~ 3,2 mikron) på bunden siden 2004 ved hjælp af W. Keck 10-meter teleskop (maj 2004, august 2007, september 2007 , Juli 2009), Gemini North-8-teleskopet (Aug 2007) og ESO VLT-Yepun 8-meter-teleskopet (februar 2007), alle med deres adaptive optiksystemer. Den termiske signatur af Tvashtar-udbruddet kan ses i nærheden af nordpolen på billeder, der blev indsamlet i 2007. Et nyt udbrud på Pillan Patera blev set i august 2007. En ung og lys udbrud blev fundet på Loki Patera i juli 2009. Dette er det sidste lys udbrud, der blev opdaget i vores undersøgelse; siden da har Ios vulkanaktivitet været i ro. Kredit: F. Marchis
”Rumfartøjer har kun været i stand til at fange flygtige glimt af Ios vulkaner, Voyager i et par måneder, Galileo et par år og New Horizons et par dage. Jordbaserede observationer kan på den anden side fortsætte med at overvåge Ios vulkaner over lange tidsskalaer. Jo flere teleskoper, der kigger på Io, jo bedre tidsdækning kan vi få. ” Sagde Julie Rathbun fra Redlands University, en planetvidenskabsmand, der ikke er direkte involveret i denne undersøgelse, men som har gennemført overvågning af Io med NASAs IRTF 3-meter teleskop i mere end 15 år. ”AO-observationer fra 8-10 m-teleskoper er en dramatisk forbedring af den rumlige opløsning i forhold til tidligere jordbaserede observationer. Snart vil de ikke kun være vores eneste måde at overvåge Ios vulkaner på, men den bedste måde. Vi burde komme med disse observationer oftere. ”
Simulering af observationer af Io ved hjælp af W. Keck-teleskopet og dets nuværende AO-system, et næste generations AO-system monteret på W. Keck-teleskopet (KNGAO), og Thirty Meter Telescope (TMT) udstyret med dets AO-system (NFIRAOS) . Den rumlige opløsning på midten af Io leveret af disse AO-systemer er henholdsvis 140 km, 110 km og 35 km i H-båndet (1,6 mikron). To unge erptive centre mærket A & B kan kun påvises ved TMT-observationer. KNGAO-instrumentet detekterede det lyseste udbrud mærket A. Marchis
Ifølge teamet afslører observationer en række unge og energiske udbrud, der kaldes udbrud. Disse begivenheder skiller sig ud og indikerer en høj udbrudstemperatur. Tilfældigt observerede holdet vækkelsen af vulkanen Tvashtar, mens New Horizons slyngede sig forbi Jupiter på vej til Pluto. Udbruddet varede fra april 2006 til september 2007. Ældre observationer fra Galileo viser et lignende udbrudsmønster i 1999, der varede i 15 måneder.
”Episodiciteten af disse vulkaner peger på en regelmæssig genopladning af magmaopbevaringskamre” sagde Ashley Davies, en vulkanolog ved Jet Propulsion Laboratory, Californiens teknologiske institut, og et medlem af studien. "Dette vil give os mulighed for at modellere udbrudsprocessen og forstå, hvordan varme fjernes fra Ios dybe indre af denne særlige stil med vulkanaktivitet."
Holdet fandt yderligere fire udbrud inklusive en tidligere uobserveret aktiv vulkan i 2004. Den nye sporadiske eksplosion tegnede sig for cirka 10 procent af Ios gennemsnitlige termiske output ifølge Marchis. Udbruddet var mere energisk end Tvashtar i 2001. Mens holdet fortsætter med at studere Io, har de bemærket, at siden den skridtaktive aktive måne siden september 2010 har været mest stille. Et dusin eller så permanente udbrud med lav temperatur prikker kloden, men holdet har ikke opdaget de unge udbrud af ildebrandstil, der er set før.
”Det næste kæmpespring inden for planetarisk astronomi er ankomsten af kæmpesegmenterede spejleteleskoper, såsom det tretti meter teleskop, der forventes at være tilgængeligt i 2021. Det giver en rumlig opløsning på 35 km i det næsten infrarøde, svarende til den rumlige opløsning af globale observationer taget af Galileo-rumfartøjet. Når man peger på Io, vil disse teleskoper tilbyde ækvivalenten med et rumfartøjsflyby af satellitten, ”sagde Marchis.
Kilde: SETI
