Το Juno της NASA καταγράφει ακραίες θερμοκρασίες κάτω από την επιφάνεια της Ιούς

Σύνοψη

• Το διαστημικό σκάφος Juno της NASA ολοκλήρωσε τις πρώτες μετρήσεις θερμοκρασίας κάτω από την επιφάνεια της Ιούς, του πιο ενεργού ηφαιστειακά σώματος στο Ηλιακό μας Σύστημα.
• Μέσω του Μικροκυματικού Ραδιομέτρου (MWR), οι επιστήμονες διαπίστωσαν ραγδαία αύξηση της θερμοκρασίας κατά περίπου 22 βαθμούς Κελσίου σε βάθος μόλις λίγων μέτρων από τον φλοιό.
• Η τεράστια εσωτερική θερμότητα τροφοδοτείται από την παλιρροϊκή θέρμανση που προκαλείται από την ανυπέρβλητη βαρυτική έλξη του Δία καθώς η Ιώ διαγράφει την ελλειπτική της τροχιά.
• Αντίθετα με το έντονο ηφαιστειακό της προφίλ, μεγάλες εκτάσεις της επιφάνειας είναι εξαιρετικά λείες και αποτελούνται από υλικό χαμηλής πυκνότητας, παρόμοιο με ελαφρόπετρα ή αφράτη ηφαιστειακή τέφρα.
• Η μελέτη ανοίγει νέους δρόμους για την κατανόηση των γήινων ηφαιστείων και των υπόγειων ωκεανών σε παγωμένους δορυφόρους όπως η Ευρώπη και ο Γανυμήδης.

Κατά τη διάρκεια των δύο κοντινών διελεύσεων σε απόσταση 1.500 χιλιομέτρων τον Δεκέμβριο του 2023 και τον Φεβρουάριο του 2024, το Μικροκυματικό Ραδιόμετρο (MWR) του σκάφους Juno της NASA κατέγραψε τη θερμική εκπομπή κάτω από την επιφάνεια του δορυφόρου. Τα δεδομένα απέδειξαν μια ραγδαία αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία μεταβάλλεται κατά περίπου 22 βαθμούς Κελσίου σε βάθος ελάχιστων μέτρων, αναδεικνύοντας ένα θερμικό προφίλ που δεν μπορεί να δικαιολογηθεί αποκλειστικά από την ηλιακή ακτινοβολία.

Η αποστολή Juno, από την αρχή της λειτουργίας της, σχεδιάστηκε με πρωταρχικό στόχο τη διερεύνηση της ατμόσφαιρας και του μαγνητικού πεδίου του Δία, όμως οι επιστήμονες του Εργαστηρίου Αεριώθησης (JPL) της NASA κατάφεραν να προσαρμόσουν τις δυνατότητες των οργάνων του σκάφους για να εξετάσουν τους μεγάλους δορυφόρους του συστήματος. 

Η Ιώ αποτελεί το πιο ενεργό γεωλογικά σώμα που γνωρίζουμε, με εκατοντάδες ενεργά ηφαίστεια να εκτοξεύουν λάβα και θειούχα αέρια δεκάδες χιλιόμετρα στο διάστημα. Μέχρι σήμερα, οι διαθέσιμες πληροφορίες προέρχονταν κυρίως από υπέρυθρες παρατηρήσεις οι οποίες καταγράφουν αποκλειστικά τη θερμοκρασία στο ανώτερο, ορατό στρώμα του φλοιού. Η χρήση του Μικροκυματικού Ραδιομέτρου, ενός οργάνου εξοπλισμένου με έξι διακριτές κεραίες που συλλέγουν δεδομένα σε μήκη κύματος από 1,3 έως 51 εκατοστά, επέτρεψε για πρώτη φορά την τρισδιάστατη χαρτογράφηση της θερμικής διαστρωμάτωσης. Καθένα από αυτά τα μήκη κύματος διαπερνά τον φλοιό σε διαφορετικό βάθος, δημιουργώντας έναν θερμικό χάρτη με εξαιρετική ακρίβεια.

Η γεωλογική αυτή δραστηριότητα αποδίδεται άμεσα στον μηχανισμό της παλιρροϊκής θέρμανσης, ενός φαινομένου κατά το οποίο η ανυπέρβλητη βαρυτική έλξη του Δία, σε συνδυασμό με τη βαρυτική αλληλεπίδραση των γειτονικών δορυφόρων Ευρώπης και Γανυμήδη, παραμορφώνει συνεχώς το σχήμα της Ιούς. Αυτή η αέναη συστολή και διαστολή δημιουργεί ακραίες τριβές στο εσωτερικό της, παράγοντας τεράστια ποσά θερμικής ενέργειας. Το καταγεγραμμένο θερμικό προφίλ από το Juno υποδεικνύει ότι η ροή αυτής της ενέργειας φτάνει τα 1 έως 3 watt ανά τετραγωνικό μέτρο, ένα μέγεθος που ισοδυναμεί με 30 φορές τη μέση εσωτερική θερμότητα της Γης.

Τα δύο επικρατέστερα επιστημονικά μοντέλα

Σύμφωνα με τον Shannon Brown από το JPL της NASA και κύριο συγγραφέα της μελέτης, τα νέα καταγεγραμμένα δεδομένα οδηγούν την ερευνητική ομάδα σε δύο πιθανές ερμηνείες για την προέλευση αυτής της υποεπιφανειακής θερμότητας:

• Αγώγιμος φλοιός: Η θερμότητα διαφεύγει σταθερά μέσα από τα πετρώματα του φλοιού σε ολόκληρη σχεδόν την έκταση του δορυφόρου, λειτουργώντας ως μια αδιάκοπη θερμική πηγή με τεράστια αθροιστική ενέργεια σε πλανητική κλίμακα.
• Υπόγειες ροές λάβας: Το θερμικό σήμα ενδέχεται να προέρχεται από τεράστιες ποσότητες μάγματος που ψύχονται κάτω από την επιφάνεια. Το 10% του δορυφόρου καλύπτεται ανά πάσα στιγμή από στερεοποιημένο φλοιό πάχους περίπου 9 έως 11 μέτρων, κάτω από τον οποίο η λάβα διατηρεί τις ακραίες θερμοκρασίες της, διαμορφώνοντας τεράστιες ηφαιστειακές λίμνες.

Αυτά τα δεδομένα αποκτούν ακόμη μεγαλύτερη σημασία όταν συνδυαστούν με τις τοπογραφικές παρατηρήσεις που προέκυψαν κατά τη διάρκεια των διελεύσεων. Παρά τη φήμη της Ιούς ως ενός βίαιου γεωλογικού περιβάλλοντος με πανύψηλα όρη και καλντέρες, οι συχνότητες του ραδιομέτρου αποκάλυψαν εκτεταμένες επίπεδες περιοχές που εκτείνονται για περισσότερα από 100 χιλιόμετρα. Οι μετρήσεις για την ανακλαστικότητα του φλοιού σε αυτές τις «Μεγάλες Πεδιάδες» δείχνουν ότι το υλικό δεν αποτελείται από συμπαγή βράχο, αλλά διαθέτει πολύ χαμηλή πυκνότητα. Οι επιστήμονες παρομοιάζουν τη σύσταση αυτής της επιφάνειας με την ελαφρόπετρα ή την αφράτη ηφαιστειακή τέφρα που συναντάμε έπειτα από ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις στον πλανήτη μας, επιβεβαιώνοντας πως ολόκληρο το σώμα βρίσκεται σε μια διαρκή διαδικασία αναδιαμόρφωσης του εδάφους του.

Η ικανότητα του MWR να βλέπει κάτω από τον φλοιό ενός βραχώδους σώματος εξέπληξε ακόμα και τον Scott Bolton, τον επικεφαλής ερευνητή της αποστολής Juno στο Southwest Research Institute. Όπως επισημαίνει η ομάδα, τα ίδια ακριβώς εργαλεία τηλεπισκόπησης θα μπορούσαν να εφαρμοστούν μελλοντικά στη Γη, παρέχοντας ανεκτίμητα δεδομένα για τα επίγεια ηφαίστεια, τον εντοπισμό υπόγειων θαλάμων μάγματος και τη βαθύτερη κατανόηση του γεωθερμικού δυναμικού. Παράλληλα, η χαρτογράφηση της Ιούς αποδεικνύει την ικανότητα της ανθρωπότητας να κατανοεί μηχανισμούς όπως η παλιρροϊκή θέρμανση, ο οποίος δεν δημιουργεί μόνο ηφαίστεια, αλλά διατηρεί σε υγρή μορφή τους τεράστιους ωκεανούς νερού που κρύβονται κάτω από τα παγωμένα κελύφη του Γανυμήδη, της Ευρώπης και του Εγκέλαδου.

Οι πληροφορίες που συνεχίζει να στέλνει το διαστημικό σκάφος Juno αποδεικνύονται κρίσιμες για τη συμπλήρωση του παζλ του συστήματος του Δία, επεκτείνοντας τη λειτουργία του πολύ πέρα από τον αρχικό του σχεδιασμό και προετοιμάζοντας το έδαφος για τις επόμενες μεγάλες αποστολές που θα εξερευνήσουν τα έσχατα του πλανητικού μας συστήματος.