Зонд NASA «Юнона» впервые измерил температуру недр Ио — самого вулканически активного тела Солнечной системы

Прорыв в изучении внеземного вулканизма

Космический аппарат NASA «Юнона» совершил историческое открытие, впервые измерив температуру не только поверхности, но и верхних слоёв грунта Ио — спутника Юпитера, являющегося самым вулканически активным телом в Солнечной системе.

Методика исследования

Для проведения измерений использовался микроволновый радиометр MWR, созданный изначально для зондирования атмосферы Юпитера под облачным покровом. На борту зонда шесть антенн одновременно принимают тепловое радиоизлучение на длинах волн от 1,3 до 51 см, позволяя исследовать слои поверхности на глубинах от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Ключевые данные были получены во время двух близких пролетов мимо Ио: 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года, когда аппарат проходил примерно в 1500 километрах от поверхности спутника.

Результаты измерений

Анализ данных показал удивительный результат: в большинстве обследованных районов температура уже на глубине нескольких метров возрастала более чем на 20 градусов Цельсия по сравнению с поверхностью. Такой значительный градиент нагрева невозможно объяснить одним лишь солнечным нагревом.

В зонах активных вулканических пятен подповерхностные слои оказались на 10–20 градусов Цельсия теплее окружающей местности. Радиус концентрации этих процессов составляет десятки километров, образуя зону активной теплопередачи и метаморфизма.

Причины внутреннего нагрева

Экстремальная вулканическая активность Ио связана с приливным нагревом. Спутник движется не по идеально круглой орбите, поэтому гравитация Юпитера постоянно деформирует его недра, вызывая трение и выделяя тепло. Дополнительно на орбиту влияют резонансы с Европой и Ганимедом.

Учёные выдвинули два объяснения наблюдаемому явлению. Первый сценарий предполагает, что энергия относительно равномерно проходит через верхние слои коры, формируя тепловой поток от одного до трёх ватт на квадратный метр. Второй вариант связывает сигнал с остывающими потоками лавы под застывшей коркой толщиной около 10 метров, которые могут занимать примерно 5–10% поверхности.

Структура поверхности Ио

Не менее интересным оказалось исследование структуры самой поверхности. По характеру отражения микроволн выяснилось, что на расстояниях порядка сотни километров она сильно ровнее, чем можно предположить по орбитальным снимкам. Верхний слой обладает необычно низкой плотностью — скорее как у пемзы или рыхлого вулканического пепла, нежели у сплошной вулканической породы.

Низкочастотные каналы радиометра на частотах 0,6 и 1,25 гигагерца позволили «просветить» кору спутника и увидеть, как тепло мигрирует из глубин к поверхности.

Значение открытия

Полученные данные помогут учёным лучше понять внутреннее строение Ио и процессы приливного нагрева, которые меняют облик этого небесного тела. Микроволновые наблюдения открывают возможность изучать скрытое распределение тепла в недрах других планет и лун.

В перспективе подобные методы могут найти применение и при исследовании вулканических районов на Земле, что расширит понимие геологических процессов как на нашей планете, так и на удаленных космических объектах.