Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

ALMA viser vulkansk indvirkning på Ios atmosfære

Sammensat billede, der viser Jupiters måne Io i radio (ALMA), og optisk lys (Voyager 1 og Galileo). ALMA-billederne af Io viser for første gang, at svovldioxid-faner (i gult) stiger op fra vulkanerne. Jupiter er synlig i baggrunden (Hubble). Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA/ESA

Nye radiobilleder fra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) viser for første gang den direkte effekt af vulkansk aktivitet på atmosfæren af ​​Jupiters måne Io.

Io er den mest vulkansk aktive måne i vores solsystem. Det huser mere end 400 aktive vulkaner, udspy svovlgasser, der giver Io dens gul-hvid-orange-røde farver, når de fryser ud på dens overflade.

Selvom den er ekstremt tynd – omkring en milliard gange tyndere end Jordens atmosfære – har Io en atmosfære, der kan lære os om Ios vulkanske aktivitet og give os et vindue ind i den eksotiske månes indre, og hvad der sker under dens farverige skorpe.

Tidligere forskning har vist, at Ios atmosfære er domineret af svovldioxidgas, i sidste ende stammer fra vulkansk aktivitet. "Imidlertid, det vides ikke, hvilken proces der driver dynamikken i Ios atmosfære, " sagde Imke de Pater fra University of California, Berkeley. "Er det vulkansk aktivitet, eller gas, der er sublimeret (overgået fra fast til gasformig tilstand) fra den iskolde overflade, når Io er i sollys?"

For at skelne mellem de forskellige processer, der giver anledning til Ios atmosfære, et hold astronomer brugte ALMA til at lave snapshots af månen, når den passerede ind og ud af Jupiters skygge (de kalder dette en "formørkelse").

Denne video viser billeder af Jupiters måne Io i radio (lavet med ALMA), og optisk lys (lavet med Voyager 1 og Galileo missioner). ALMA-billederne blev taget, da Io passerede ind i Jupiters skygge i marts 2018 (formørkelse), og fra Jupiters skygge ind i sollys i september 2018. Disse radiobilleder viser for første gang faner af svovldioxid (i gult) stiger op fra vulkanerne på Io. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA

"Når Io passerer ind i Jupiters skygge, og er ude af direkte sollys, det er for koldt til svovldioxidgas, og det kondenserer på Ios overflade. I den tid kan vi kun se svovldioxid fra vulkansk oprindelse. Vi kan derfor se præcis, hvor meget af atmosfæren, der er påvirket af vulkansk aktivitet, " forklarede Statia Luszcz-Cook fra Columbia University, New York.

Takket være ALMAs udsøgte opløsning og følsomhed, astronomerne kunne, for første gang, tydeligt se fanerne af svovldioxid (SO2) og svovlmonoxid (SO) stige op fra vulkanerne. Baseret på snapshots, de beregnede, at aktive vulkaner direkte producerer 30-50 procent af Ios atmosfære.

ALMA-billederne viste også en tredje gas, der kom ud af vulkaner:kaliumchlorid (KCl). "Vi ser KCl i vulkanske områder, hvor vi ikke ser SO2 eller SO, " sagde Luszcz-Cook. "Dette er et stærkt bevis på, at magma-reservoirerne er forskellige under forskellige vulkaner."

Io er vulkansk aktiv på grund af en proces kaldet tidevandsopvarmning. Io kredser om Jupiter i en bane, der ikke er helt cirkulær og, ligesom vores måne altid vender mod den samme side af jorden, samme side af Io vender altid mod Jupiter. Tyngdekraften fra Jupiters andre måner Europa og Ganymedes forårsager enorme mængder intern friktion og varme, giver anledning til vulkaner som Loki Patera, som strækker sig over mere end 200 kilometer (124 miles) på tværs. "Ved at studere Ios atmosfære og vulkanske aktivitet lærer vi mere om ikke kun vulkanerne selv, men også tidevandsopvarmningsprocessen og Ios indre, " tilføjede Luszcz-Cook.

En stor ukendt er stadig temperaturen i Ios lavere atmosfære. I fremtidig forskning, astronomerne håber at kunne måle dette med ALMA. "For at måle temperaturen i Ios atmosfære, vi er nødt til at opnå en højere opløsning i vores observationer, hvilket kræver, at vi observerer månen i længere tid. Vi kan kun gøre dette, når Io er i sollys, da den ikke bruger meget tid i formørkelse, sagde de Pater. Under sådan en observation, Io vil rotere med ti grader. Vi bliver nødt til at anvende software, der hjælper os med at lave ikke-udtværede billeder. Det har vi tidligere gjort med radiobilleder af Jupiter lavet med ALMA og Very Large Array (VLA)."