Экстремальная вулканическая активность Ио обусловлена приливным разогревом. Спутник постоянно растягивается и сжимается под воздействием мощной гравитации Юпитера, поскольку движется по слегка вытянутой орбите. В результате, как отмечают ученые, внутри Ио выделяется в несколько раз больше тепла, чем внутри Земли. До сих пор почти все сведения о тепловой энергии Ио получали с помощью инфракрасных наблюдений, которые позволяют измерять только температуру поверхности. Новые результаты основаны на данных микроволнового радиометра MWR, установленного на борту Juno.
Напомним: эта миссия была запущена еще в 2011 году. Ее цель - изучение происхождения и эволюции Юпитера. В 2016-м аппарат вышел на орбиту планеты. К 2021 году "Юнона" завершила основную миссию: собрала и передала данные о внутреннем строении, атмосфере и магнитосфере самой большой планеты Солнечной системы. Тогда планировалось, что аппарат будет сведен с орбиты. Однако специалисты оценили состояние зонда и предложили продлить миссию до 2025 года, включив в нее исследования четырех крупнейших спутников Юпитера.
Как отмечается, микроволновой радиометр Juno изначально создавался для изучения атмосферы Юпитера. Шесть его микроволновых антенн - как единый научный инструмент, который одновременно способен регистрировать излучение в широком диапазоне длин волн - примерно от 1,3 до 51 сантиметра. Разные длины волн позволяют исследовать разные глубины. Во время расширенной миссии этот прибор уже использовался для наблюдений за тремя галилеевыми спутниками Юпитера - Ганимедом, Европой и Ио.
При изучении Ганимеда и Европы ученые исследовали десятки километров под поверхностью, предполагая, что их ледяные оболочки в основном состоят из чистой воды. Однако возможность исследовать вулканические породы Ио стала неожиданным открытием. Во время пролетов 30 декабря 2023 года и 3 февраля 2024 года космический аппарат Juno, работающий на солнечной энергии, проходил примерно в 1500 километрах от поверхности спутника.
Радиометр измерил тепловое излучение Ио на глубинах от нескольких сантиметров до нескольких метров. Во всех исследованных районах температура увеличивалась более чем на 22 градуса Цельсия всего за несколько метров погружения в грунт. По словам исследователей, такой температурный градиент значительно круче того, который можно объяснить только солнечным нагревом. Какие объяснения?
Согласно первому, тепло постоянно поднимается через кору за счет теплопроводности. Такой фоновый тепловой поток составляет от 1 до 3 ватт на квадратный метр и локально является относительно небольшим. Однако в масштабах всего спутника выделяемая энергия может быть в 30 раз больше среднего теплового потока Земли. Второе объяснение заключается в том, что прибор регистрировал остывающие лавовые потоки, покрытые слоем затвердевшей коры толщиной примерно от 9 до 11 метров. По оценкам исследователей, такие участки могут одновременно покрывать около 10 процентов поверхности Ио. Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.