Ио, спутник Юпитера, постоянно растягивается и сжимается из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и другими спутниками. Тепло, выделяемое при этих деформациях, растопило участки недр спутника, сделав Ио самым вулканически активным телом в Солнечной системе.
Новые возможности для изучения Ио
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) открыл новые возможности для изучения Ио. Используя данные с его Near Infrared Spectrograph, который фиксирует длины волн, соответствующие различным составам и температурам, Имке де Патер и её коллеги сделали новые открытия о вулканах и атмосфере Ио.
Основные открытия
Исследователи впервые изучили Ио в ноябре 2022 года и обнаружили чрезвычайно энергичное вулканическое извержение вблизи поля лавовых потоков Kanehekili Fluctus. Эти наблюдения впервые показали, что некоторые вулканы на Ио излучают возбуждённую форму моноксида серы, подтвердив гипотезу команды, выдвинутую два десятилетия назад.
JWST также зафиксировал увеличение теплового излучения в массивном лавовом озере в Loki Patera, вызванное погружением толстой, твёрдой корки поверхности озера в расплавленную лаву внизу.
Повторные наблюдения
Девять месяцев спустя, в августе 2023 года, исследователи получили возможность снова 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 противном случае могли бы быть скрыты солнечным светом.
Новые изображения зафиксировали инфракрасное тепловое излучение из тех же двух регионов. Однако потоки лавы из извержения в регионе Kanehekili 2022 года распространились и покрыли более 4300 квадратных километров — примерно в четыре раза больше площади, которую они занимали в 2022 году.
В Loki Patera сформировалась новая корка, которая остыла, что соответствует поведению озера за последние несколько десятилетий.
Новые изображения также зафиксировали выбросы моноксида серы в атмосфере Ио над Kanehekili Fluctus, а также над двумя другими регионами без явной вулканической активности, что исследователи объясняют «скрытым вулканизмом».
В 2023 году впервые были зафиксированы выбросы сернистого газа на длинах волн, которые ранее не наблюдались в атмосфере Ио. Вместо того чтобы быть сконцентрированными в отдельных пятнах, как моноксид серы, сернистый газ был распределён более равномерно в северной части полушария.
Данные свидетельствуют о том, что эти выбросы серы произошли не из-за атомов серы, извергнутых вулканами, а в основном были произведены электронами из плазменного торуса Ио — области вокруг её орбиты с высоким уровнем заряженных частиц — проникающих в атмосферу Ио, состоящую в основном из диоксида серы, и тем самым возбуждающих атомы серы при столкновении.
Угол, под которым JWST наблюдал Ио, в сочетании с расположением северного полушария относительно плазменного торуса, объяснил, почему обнаруженные выбросы были сконцентрированы над северным полушарием.
Вместе с данными обсерватории Кека и космического телескопа Хаббла новые находки указывают на то, что система плазменный торус – атмосфера остаётся достаточно стабильной на протяжении десятилетий.
Исследование [опубликовано](https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024JE008850) в Journal of Geophysical Research: Planets.
Материал предоставлен Eos, под редакцией Американского геофизического союза. Читайте оригинальную статью [здесь](https://eos.org/research-spotlights/webb-telescope-spies-ios-volcanic-activity-and-sulfurous-atmosphere).