Podpowierzchniowy ocean magmy tłumaczy lokalizację wulkanów na Io

Pływy podpowierzchniowego oceanu stopionej skały lub magmy mogą tłumaczyć, dlaczego jowiszowy księżyc Io ma wulkany w “niewłaściwych” miejscach. Nowe badania NASA sugerują, że oceany znajdujące się pod skorupą pływowo rozciąganego księżyca mogą być powszechniejsze i bardziej długotrwałe niż dotychczas sądzono. Ten fenomen dotyczy oceanów powstałych z magmy lub wody co zwiększa szanse na istnienie życia gdzie indziej we Wszechświecie.

“To pierwszy raz gdy udało się szczegółowo zbadać ilość oraz rozkład ciepła wytworzonego przez pływy płynu w podpowierzchniowym oceanie magmy na Io,” mówi Robert Tyle (University of Maryland, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt). “Okazało się, że przebieg ogrzewania pływowego przewidziany przez nasz model pływów może odtworzyć wzór ciepła na powierzchni obserwowany na Io.” Tyler jest głównym autorem artykułu opisującego te badania, opublikowanego w czerwcu 2015 r. w Astrophysical Journal Supplement Series.

Io to najbardziej wulkanicznie aktywny glob w Układzie Słonecznym. Bezustannie na jego powierzchni dochodzi do setek erupcji wulkanicznych wyrzucających fontanny lawy na wysokość nawet 400 kilometrów. Intensywna aktywność geologiczna spowodowana jest ogrzewaniem, które jest wynikiem przyciągania księżyca przez ogromną grawitację Jowisza z jednej strony oraz mniejsze lecz regularne przyciąganie ze strony sąsiedniego księżyca – Europy. Io wykonuje dwa pełne obiegi wokół Jowisza w trakcie jednego obiegu Europy. Oznacza to, że Io doświadcza przyciągania ze strony Europy dokładnie w tych samych miejscach swojej orbity. Z tego też powodu orbita Io jest stopniowo rozciągana. Tak zmodyfikowana orbita sprawia, że Io zaczyna się rozciągać w trakcie swojego obiegu wokół Jowisza. Takie rozciąganie powoduje przesunięcie pozycji Io i powstawanie ogrzewania spowodowanego tarciem materii w jego wnętrzu, dokładnie tak jak pocieranie dłoni o siebie gdy jest zimno.

Wcześniejsze teorie próbujące wyjaśnić ogrzewanie powstające we wnętrzu Io traktowały księżyc jako obiekt w stanie stałym choć elastyczny, przypominający glinę. Jednak gdy naukowcy porównali modele komputerowe przy tym założeniu do stworzenia mapy wulkanów na Io,  odkryli, że większość z nich przesunięta jest o 30 do 60 stopni na wschód od miejsca przewidzianego przez modele.

To odchylenie powtarzało się zbyt regularnie aby uznać je za zwykłą anomalię. Tajemnica przesuniętych wulkanów wymagała zupełnie nowego wytłumaczenia – takiego które będzie łączyło interakcje między ogrzewaniem spowodowanym przez przepływ płynów oraz przez pływy ciał stałych. Zespół uważa, że duża część oceanu jest mieszaniną stopionej i stałej skały. Gdy stopiona skała płynie pod wpływem grawitacji, może tworzyć zawirowania i ocierać się o otaczające skały w stanie stałym powodując powstawanie ciepła. “Ten proces może być wyjątkowo wydajny dla określonych kombinacji grubości warstwy i lepkości, które mogą powodować powstanie rezonansów dodatkowo intensyfikujących powstawanie ciepła,” powiedział Christopher Hamilton, współautor opracowania.

Źródło: Goddard Space Flight Center