Zespół naukowców z SwRI (Southwest Research Institute) zarejestrował zmiany atmosferyczne na Io, wulkanicznie aktywnym księżycu Jowisza, gdy gazowy olbrzym zaczął rzucać cień na powierzchnię księżyca podczas codziennych zaćmień.
Badania prowadzone przez Constantine Tsanga z SwRI dowiodły, że cienka atmosfera Io, która składa się głównie z dwutlenku siarki (SO2) emitowanego przez wulkany, ulega kolapsowi gdy SO2 zamarza na powierzchni księżyca w formie lodu gdy Io chowa się w cieniu Jowisza. Gdy księżyc wychodzi z zaćmienia i lód ponownie jest ogrzewany, atmosfera wraca do poprzedniego stanu wskutek sublimacji lodu – lód przechodzi bezpośrednio w stan gazowy.
„To pierwszy przypadek bezpośrednich obserwacji tego zjawiska. Tego typu obserwacje poszerzają naszą wiedzę o tym geologicznie aktywnym księżycu” mówi Tsang, badacz z Space Science and Engineering Division na SwRI.
Wyniki badań zostały opublikowane w artykule pt. „The Collapse of Io’s Primary Atmosphere in Jupiter Eclipse” w periodyku Journal of Geophysical Research. Zespół badaczy wykorzystywał do obserwacji ośmiometrowy teleskop Gemini North na Hawajach oraz spektrograf Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph (TEXES).
Dane wskazują, że atmosfera Io zaczyna „opadać” gdy temperatury spadają z 148 stopni Celsjusza w świetle słonecznym do -170 C w cieniu. Zaćmienie tego typu trwa 2 godziny każdego dnia na Io (równego 1.7 dni na Ziemi). Podczas pełnego zaćmienia atmosfera zapada się gdy większość gazowego SO2 osiada w formie szronu na powierzchni księżyca. Atmosfera ponownie się rozwija gdy powierzchnia znowu wychodzi na światło słoneczne.
„To potwierdza, że atmosfera Io jest w bezustannym stanie zapadania i odbudowywania, bowiem duża jej część opiera się na sublimacji lodu SO2,” mówi John Spencer, naukowiec z SwRI, który także był jednym z członków zespołu badawczego. „Choć hiperaktywne wulkany Io są głównym źródłem SO2, to promieniowanie słoneczne kontroluje ciśnienie atmosferyczne na co dzień poprzez kontrolowanie temperatury lodu na powierzchni. Od dawna podejrzewaliśmy, że tak jest, ale dopiero teraz udało nam się to zaobserwować.”
Przed rozpoczęciem badań naukowcy nie mieli okazji bezpośrednio obserwować atmosfery Io podczas zaćmienia ze względu na fakt, że atmosfera Io jest bardzo trudna do obserwowania w ciemnościach cienia Jowisza. Przełom możliwy był ponieważ TEXES bada atmosferę obserwując promieniowanie cieplne, a nie promieniowanie słoneczne, a olbrzymi teleskop Gemini może zarejestrować delikatną sygnaturę termiczną zapadającej się atmosfery Io.
Obserwacje Tsanga i Spancera miały miejsce w ciągu dwóch nocy w listopadzie 2013 roku, gdy Io znajdował się nieco ponad 600 milionów kilometrów od Ziemi. Za każdym razem Io obserwowany był podczas wchodzenia i wychodzenia zza cienia Jowisza przez około 40 minut przed i po zaćmieniu.
Io to najbardziej aktywny wulkanicznie obiekt Układu Słonecznego. Ogrzewanie pływowe, wynik oddziaływania grawitacyjnego Io z Jowiszem, napędza aktywność wulkaniczną. Wulkany Io emitują potężne strumienie gazu SO2 rozciągające się na 500 km nad powierzchnię księżyca i powodują powstawanie rozległych pól lawy bazaltowej, które rozciągają się na setki kilometrów.
Źródło: SwRI