Почти половину атмосферы Ио присвоили вулканическим выбросам

Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA смогли оценить вклад вулканов в процесс создания атмосферы спутника Юпитера Ио. Оказалось, что вулканические выбросы составляют 30-50 процентов вещества атмосферы, а магма в разных вулканах различается по составу. Препринт опубликован на сайте arXiv.org.

Ио — один из крупных спутников Юпитера и самое геологически активное тело в Солнечной системе. Если вести наблюдения в инфракрасном диапазоне за ночной стороной спутника или же тогда, когда Ио оказывается в тени Юпитера, то можно заметить десятки ярких горячих точек, а общее число вулканов на спутнике составляет более 400 штук.

Подобная активность вызвана разогревом недр Ио, вызываемым приливными силами со стороны Европы, Ганимеда и Юпитера. Некоторые вулканы выбрасывают огромные шлейфы, которые поставляют вещества в тонкую атмосферу Ио, магнитосферу Юпитера и даже межпланетную среду. Потеря массы атмосферой спутника оценивается в одну тонну в секунду, однако существуют и механизмы ее восполнения, которые, как и динамика атмосферы, до сих пор изучены плохо.

Группа астрономов во главе с Имке де Патер (Imke de Pater) из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала результаты анализа данных наблюдений в миллиметровом диапазоне волн за Ио в марте и сентябре 2018 года, которые проводились при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA. Целью ученых был анализ влияния вулканической активности на газовую оболочку спутника в моменты, когда Ио находится в тени Юпитера или освещена Солнцем.

В результате наблюдений астрономы выяснили, что поверхность Ио состоит из тонкого слоя пыли или мелкозернистых вулканических отложений, покрывающих более плотные слои горных пород и льда. Им удалось обнаружить шлейфы из диоксида серы (SO₂) и оксида серы (SO), поднимающиеся из вулканов, а также обнаружить шлейфы из хлорида калия (KCl) над патерой Ульген (Ulgen Patera), где не было найдено ни SO₂, ни SO. Это означает, что у магмы в подземных резервуарах, подпитывающих эти вулканы, разный состав.

Также ученые выяснили, что действующие вулканы ответственны за создание 30–50 процентов массы атмосферы: вещество они поставляют в виде шлейфов. Важную роль играют и химические реакции: основным источником атмосферного SO оказался фотолиз SO₂ под действием солнечного света.

Наконец, оказалось, что во время затмения Ио Юпитером атмосфера не исчезает полностью: возможно, из-за слоя неконденсирующихся газов или скрытого вулканизма. Чтобы лучше разобраться в процессах, происходящих на спутнике, астрономы хотят в ближайшем будущем получить при помощи ALMA данные с более высоким пространственным разрешением.

Ранее мы рассказывали о том, как ALMA нашла на Венере фосфин и кандидата в первого зародыша звезды в облаке Тельце и детально рассмотрела комету 46P/Виртанена.

Александр Войтюк