Το φεγγάρι του Δία Io διαθέτει τουλάχιστον 400 ενεργά ηφαίστεια, καθιστώντας τον τον πιο ηφαιστειακά ενεργό κόσμο στο Ηλιακό μας Σύστημα. Ωστόσο, η θέση των ηφαιστείων στην Io απλώς δεν ταιριάζει με τα επιστημονικά μοντέλα που προβλέπουν πώς θερμαίνεται το εσωτερικό του φεγγαριού.
«Αυστηρή στατιστική ανάλυση της κατανομής των ηφαιστείων στον νέο παγκόσμιο γεωλογικό χάρτη της Ιο», δήλωσε ο Κρίστοφερ Χάμιλτον από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, το Κολλέγιο Παρκ και το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Γκόνταρντ. «Βρήκαμε μια συστηματική μετατόπιση προς τα ανατολικά μεταξύ παρατηρούμενων και προβλεπόμενων τοποθεσιών ηφαιστείων που δεν μπορούν να συμβιβασθούν με κανένα υπάρχον παλιρροϊκό μοντέλο θέρμανσης στερεού σώματος».
Η εσωτερική θερμότητα της Ιώ δημιουργείται από τις παλιρροϊκές δυνάμεις που προκαλούνται από τον γιγάντιο πλανήτη Δία στη μία πλευρά και από δύο γειτονικά φεγγάρια που βρίσκονται σε τροχιά μακρύτερα από τον Δία – την Ευρώπη και τον Γανυμήδη από την άλλη.
Οι ερευνητές λένε ότι υπάρχουν ερωτήματα σχετικά με το πώς αυτή η παλιρροιακή θέρμανση επηρεάζει το εσωτερικό του φεγγαριού. Κάποιοι προτείνουν ότι θερμαίνει το βαθύ εσωτερικό, αλλά η επικρατούσα άποψη είναι ότι το μεγαλύτερο μέρος της θέρμανσης συμβαίνει μέσα σε ένα σχετικά ρηχό στρώμα κάτω από τον φλοιό, που ονομάζεται ασθενόσφαιρα. Η ασθενόσφαιρα είναι όπου ο βράχος συμπεριφέρεται σαν στόκος, παραμορφούμενος αργά υπό θερμότητα και πίεση.
«Η ανάλυσή μας υποστηρίζει την επικρατούσα άποψη ότι το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας παράγεται στην ασθενόσφαιρα, αλλά διαπιστώσαμε ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα βρίσκεται 30 έως 60 μοίρες ανατολικά από εκεί που αναμένουμε», είπε ο Χάμιλτον.
Στη Γη, μια απλή εξήγηση για το πώς δημιουργούνται τα ηφαίστεια είναι ότι όταν οι τεκτονικές πλάκες μετατοπίζονται με τέτοιο τρόπο, το υπόγειο μάγμα μπορεί να ρέει στην επιφάνεια. Στην Ίο, οι παλιρροϊκές δυνάμεις από τον Δία αναγκάζουν στην πραγματικότητα την επιφάνεια της Ιώ να διογκωθεί πάνω-κάτω έως και 100 μέτρα, προκαλώντας το μάγμα να ρέει συνεχώς.
Οι επιστήμονες εξήγησαν τη διελκυστίνδα μεταξύ της τεράστιας βαρύτητας του Δία και των μικρότερων αλλά χρονομετρημένων έλξεων από δύο γειτονικά φεγγάρια όπως αυτό:
Η Ιώ περιφέρεται γρηγορότερα από αυτά τα άλλα φεγγάρια, ολοκληρώνοντας δύο τροχιές κάθε φορά που η Ευρώπη τελειώνει μία και τέσσερις τροχιές για κάθε μία που κάνει ο Γανυμήδης. Αυτός ο τακτικός συγχρονισμός σημαίνει ότι η Io αισθάνεται την ισχυρότερη βαρυτική έλξη από τα γειτονικά της φεγγάρια στην ίδια τροχιακή θέση, η οποία παραμορφώνει την τροχιά της Io σε οβάλ σχήμα. Αυτό με τη σειρά του κάνει την Ιώ να κάμπτεται καθώς κινείται γύρω από τον Δία.
Για παράδειγμα, καθώς η Ιώ πλησιάζει πιο κοντά στον Δία, η ισχυρή βαρύτητα του γιγάντιου πλανήτη παραμορφώνει το φεγγάρι προς το μέρος του και στη συνέχεια, καθώς η Ιώ απομακρύνεται, η βαρυτική έλξη μειώνεται και το φεγγάρι χαλαρώνει. Η κάμψη από τη βαρύτητα προκαλεί παλιρροϊκή θέρμανση — με τον ίδιο τρόπο που μπορείτε να θερμάνετε ένα σημείο σε μια συρμάτινη κρεμάστρα λυγίζοντας την επανειλημμένα, η κάμψη δημιουργεί τριβή στο εσωτερικό της Io, η οποία παράγει την τεράστια θερμότητα που τροφοδοτεί τον ακραίο ηφαιστειακό του φεγγαριού.
Αυτός είναι ένας χάρτης της προβλεπόμενης ροής θερμότητας στην επιφάνεια του Io από διαφορετικά μοντέλα παλιρροιακής θέρμανσης. Οι κόκκινες περιοχές είναι εκεί όπου αναμένεται περισσότερη θερμότητα στην επιφάνεια ενώ οι μπλε περιοχές είναι εκεί όπου αναμένεται λιγότερη θερμότητα. Το Σχήμα Α δείχνει την αναμενόμενη κατανομή της θερμότητας στην επιφάνεια του Io εάν η παλιρροιακή θέρμανση συνέβαινε κυρίως μέσα στον βαθύ μανδύα και το σχήμα Β είναι το μοτίβο επιφανειακής ροής θερμότητας που αναμένεται εάν η θέρμανση συμβαίνει κυρίως εντός της ασθενόσφαιρας. Στο σενάριο βαθύ μανδύα, η επιφανειακή ροή θερμότητας συγκεντρώνεται κυρίως στους πόλους, ενώ στο σενάριο ασθενοσφαιρικής θέρμανσης, η επιφανειακή ροή θερμότητας συγκεντρώνεται κοντά στον ισημερινό. Πίστωση: NASA/Κρίστοφερ Χάμιλτον.
Αλλά ένας νέος γεωλογικός χάρτης της Ιώ έδειξε τη μετατόπιση των ηφαιστείων από όπου το μοντέλο προέβλεψε ότι θα είναι.
Οι δυνατότητες εξήγησης της μετατόπισης περιλαμβάνουν μια ταχύτερη από την αναμενόμενη περιστροφή για το Io, μια εσωτερική δομή που επιτρέπει στο μάγμα να διανύσει σημαντικές αποστάσεις από εκεί που συμβαίνει η μεγαλύτερη θέρμανση μέχρι τα σημεία όπου μπορεί να εκραγεί στην επιφάνεια ή ένα στοιχείο που λείπει στην υπάρχουσα παλιρροιακή θέρμανση μοντέλα, όπως η ρευστή παλίρροια από έναν υπόγειο ωκεανό μάγματος, σύμφωνα με την ομάδα.
Το όργανο μαγνητόμετρου στην αποστολή Galileo της NASA εντόπισε ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από την Io, υποδηλώνοντας την παρουσία ενός παγκόσμιου ωκεανού μάγματος κάτω από την επιφάνεια. Καθώς η Ιώ περιφέρεται γύρω από τον Δία, κινείται μέσα στο τεράστιο μαγνητικό πεδίο του πλανήτη. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει ένα μαγνητικό πεδίο στην Ιο εάν είχε έναν παγκόσμιο ωκεανό από ηλεκτρικά αγώγιμο μάγμα.
«Η ανάλυσή μας υποστηρίζει ένα παγκόσμιο σενάριο ωκεανού με μάγμα κάτω από την επιφάνεια ως μια πιθανή εξήγηση για την αντιστάθμιση μεταξύ προβλεπόμενων και παρατηρούμενων θέσεων ηφαιστείων στην Ιο», λέει ο Χάμιλτον. «Ωστόσο, ο ωκεανός μάγματος της Io δεν θα ήταν σαν τους ωκεανούς στη Γη. Αντί να είναι ένα εντελώς ρευστό στρώμα, ο ωκεανός μάγματος της Io θα μοιάζει μάλλον περισσότερο με ένα σφουγγάρι με τουλάχιστον 20 τοις εκατό λιωμένο πυριτικό μέσα σε μια μήτρα αργά παραμορφώσιμου βράχου».
Η παλιρροιακή θέρμανση θεωρείται επίσης ότι είναι υπεύθυνη για τους ωκεανούς υγρού νερού που πιθανόν να υπάρχουν κάτω από τους παγωμένους φλοιούς της Ευρώπης και του φεγγαριού του Κρόνου Εγκέλαδος. Δεδομένου ότι το υγρό νερό είναι απαραίτητο συστατικό για τη ζωή, ορισμένοι ερευνητές προτείνουν ότι μπορεί να υπάρχει ζωή σε αυτές τις υπόγειες θάλασσες εάν υπάρχει επίσης μια χρησιμοποιήσιμη πηγή ενέργειας και μια προμήθεια πρώτων υλών. Αυτοί οι κόσμοι είναι πολύ κρύοι για να υποστηρίξουν υγρό νερό στις επιφάνειές τους, επομένως μια καλύτερη κατανόηση του πώς λειτουργεί η παλιρροιακή θέρμανση μπορεί να αποκαλύψει πώς θα μπορούσε να διατηρήσει τη ζωή σε κατά τα άλλα αφιλόξενα μέρη σε όλο το Σύμπαν.
«Η απροσδόκητη μετατόπιση των τοποθεσιών του ηφαιστείου προς τα ανατολικά είναι μια ένδειξη ότι κάτι λείπει από την κατανόησή μας για την Io», λέει ο Hamilton. «Κατά κάποιο τρόπο, αυτό είναι το πιο σημαντικό μας αποτέλεσμα. Η κατανόησή μας για την παραγωγή θερμότητας από την παλίρροια και τη σχέση της με τον επιφανειακό ηφαιστειακό είναι ατελής. Η ερμηνεία για το γιατί έχουμε τη μετατόπιση και άλλα στατιστικά μοτίβα που παρατηρήσαμε είναι ανοιχτή, αλλά νομίζω ότι έχουμε ενεργοποιήσει πολλές νέες ερωτήσεις, κάτι που είναι καλό».
Ο ηφαιστειασμός της Io είναι τόσο εκτεταμένος που αναδύεται πλήρως περίπου μία φορά κάθε εκατομμύριο χρόνια περίπου, στην πραγματικότητα αρκετά γρήγορα σε σύγκριση με την ηλικία των 4,5 δισεκατομμυρίων ετών του ηλιακού συστήματος. Έτσι, για να μάθουμε περισσότερα για το παρελθόν της Io, πρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα την εσωτερική της δομή, επειδή η επιφάνειά της είναι πολύ μικρή για να καταγράψει την πλήρη ιστορία της, σύμφωνα με τον Hamilton.
Πηγή: JPL
