در کشفی غیرمنتظره، تیم مأموریت جونو (Juno) ناسا برای نخستین بار موفق شده است دمای زیر سطح قمر «آیو» (Io) متعلق به سیاره مشتری را اندازهگیری کند؛ یافتهای که نشان میدهد این قمر به دلیل نزدیکی به غول گازی منظومه شمسی، تحت فشارها و کششهای شدیدی قرار دارد.
این پژوهش علاوه بر ارائه تصویری دقیقتر از این قمر دوردست و فعالیتهای آتشفشانی آن، میتواند به دانشمندان در درک بهتر سازوکار آتشفشانهای زمین نیز کمک کند.
دانشمندان با استفاده از دادههای مأموریتهای پیشین و مدلسازیهای مختلف، پیشتر تصور نسبتا دقیقی از دمای سطح آیو داشتند. دمای معمول سطح این قمر حدود منفی ۱۴۳ درجه سانتیگراد است، اما در برخی نقاط داغ ناشی از فعالیتهای آتشفشانی، دما به حدود ۱۷ درجه سانتیگراد نیز میرسد.
همین فعالیتهای زمینشناسی، آیو را به یکی از جذابترین اجرام منظومه شمسی تبدیل کرده است. دلیل این فعالیتها نیز کشیده و فشرده شدن مداوم این قمر هنگام گردش به دور مشتری است.
دانشمندان توضیح میدهند که به دلیل مدار بیضوی آیو، فاصله آن از مشتری حدود ۳۵۰۰ کیلومتر تغییر میکند و در نتیجه نیروی گرانش مشتری نیز بهطور مداوم تغییر مییابد.
مشابه جزر و مدی که ماه بر اثر گرانش زمین تجربه میکند، این تغییرات گرانشی باعث تغییر شکل مداوم آیو میشود و همین فرآیند، منبع اصلی انرژی فعالیتهای آتشفشانی گسترده و تابش فروسرخ سطح آن به شمار میرود.
شدت این اثر بسیار زیاد است؛ بهطوری که گرانش مشتری باعث میشود سطح آیو تا حدود ۱۰۰ متر بالا و پایین برود.
اکنون، با استفاده از دادههای دو پرواز نزدیک فضاپیمای جونو در اواخر سال ۲۰۲۳ و اوایل ۲۰۲۴، دانشمندان برای نخستین بار توانستهاند نگاهی به درون این قمر بیندازند.
برخلاف مطالعات قبلی که تنها با استفاده از نور فروسرخ دمای سطح را اندازهگیری میکردند، پژوهشگران این بار از ابزار «رادیومتر مایکروویو» (MWR) جونو استفاده کردند که امواج مایکروویو با طولموجهای مختلف را دریافت میکند.
این فناوری امکان بررسی لایههای مختلف زیر سطح را فراهم میکند و به گفته پژوهشگران، راهی کاملا جدید برای مطالعه درون سیارات غولپیکر و پوسته زیرسطحی قمرهای یخی و سنگی محسوب میشود.
دانشمندان پیشتر با همین ابزار توانسته بودند دهها کیلومتر زیر سطح اروپا و گانیمد را بررسی کنند، اما مشاهده ساختارهای زیرسطحی در یک قمر سنگی و آتشفشانی مانند آیو، دستاوردی کاملا غیرمنتظره بوده است.
گرمای پنهان زیر سطح
دادههای ثبتشده در دو پرواز نزدیک، زمانی که جونو تنها در فاصله حدود ۱۵۰۰ کیلومتری از سطح آیو قرار داشت، نتایج جالبی را آشکار کرد.
این ابزار دمای لایههایی از چند سانتیمتر تا چندین متر زیر سطح را اندازهگیری کرد و نشان داد تقریبا در همه مناطق بررسیشده، تنها با پایین رفتن چند متر، دما بیش از ۲۲ درجه سانتیگراد افزایش پیدا میکند؛ گرمایی که تنها با تابش خورشید قابل توضیح نیست.
دانشمندان هنوز علت دقیق این پدیده را نمیدانند، اما چند احتمال را مطرح کردهاند:
- انتقال مداوم گرما از اعماق پوسته به سمت سطح
- وجود جریانهای گدازه در زیر پوسته جامد
- پوشیده بودن حدود ۱۰ درصد سطح آیو از دهانههای بسیار داغ آتشفشانی
به گفته پژوهشگران، آیو فرصت بینظیری برای مطالعه سازوکار «گرمایش کشندی» فراهم میکند؛ فرآیندی که میتواند حتی در جهانهایی بسیار دور از ستاره مادرشان نیز گرما و انرژی تولید کند.
همین پدیده در آیو باعث ایجاد فعالترین جرم آتشفشانی منظومه شمسی شده و در قمرهایی مانند اروپا و گانیمد نیز انرژی لازم برای حفظ اقیانوسهای زیرسطحی را تأمین میکند.
دانشمندان میگویند تاکنون فقط گرمای خارجشده از سطح یا فورانهای آتشفشانی را مشاهده میکردند، اما اکنون میتوانند مسیر حرکت گرما از اعماق تا سطح را نیز بررسی کنند.
سطحی صافتر از انتظار
پروازهای جونو کشف شگفتانگیز دیگری نیز به همراه داشت.
برخلاف تصور قبلی، سطح آیو در بسیاری از مناطق بسیار صاف است و از موادی با چگالی پایین تشکیل شده که بیشتر به سنگ پا یا خاکستر آتشفشانی شباهت دارند تا سنگهای متراکم.
برخی از این دشتهای صاف بیش از ۱۰۰ کیلومتر امتداد دارند و پژوهشگران آنها را با دشتهای بزرگ آمریکای شمالی مقایسه کردهاند.
کاربرد یافتهها برای زمین
به گفته پژوهشگران، فناوری استفادهشده در مأموریت جونو میتواند در آینده برای مطالعه آتشفشانهای زمین نیز به کار گرفته شود.
آنها معتقدند اگر ابزارهایی مشابه رادیومتر مایکروویو در نزدیکی آتشفشانهای فعال زمین استفاده شوند، شاید بتوان تغییرات دمایی زیرسطحی را پیش از فورانها شناسایی کرد و اطلاعات ارزشمندی درباره نحوه عملکرد آتشفشانهای زمینی به دست آورد.
