Buat pertama kalinya, para astronom telah melihat bukti yang jelas mengenai sebilangan gas berapi beracun yang meletus dari gunung berapi Io.
Imej radio baru bulan Musytari memberikan jawapan kepada soalan mengenai suasana Io.
Io adalah tempat paling gunung berapi di sistem suria. Lebih dari 400 gunung berapi aktif menutup permukaannya, yang merupakan manifestasi dari ketegangan dalaman satelit, kerana secara gravitasi ditarik ke arah yang berbeza bukan hanya oleh Musytari, tetapi juga oleh tiga satelit Galilea lain dari raksasa gas itu.
Dalam atmosfer yang tipis dan di permukaan Io, sulfur dioksida dominan – ya, belerang – dimuntahkan dari dalam. Ia meletus sebagai gas melalui retakan gunung berapi, dan mengendap di tanah pada waktu malam, menyejukkan dan memberi warna kuning dan oren satelit.
Tetapi berapa banyak gas ini berasal langsung dari gunung berapi dibandingkan dengan berapa banyak yang berasal dari permukaan beku sulfur dioksida yang dipanaskan oleh matahari? Itu sukar untuk diukur.
“Tidak diketahui proses apa yang mendorong dinamika dalam atmosfer Io,” kata ahli astronomi Imke de Pater dari University of California, Berkeley.
“Apakah itu aktiviti gunung berapi atau gas yang merembes dari permukaan es ketika Io berada di bawah sinar matahari? Kami menunjukkan bahawa gunung berapi mempunyai kesan besar terhadap atmosfera. '
Penyelidik akhirnya mendapat jawapannya, dan pada masa yang sama mereka dapat mengesan sebilangan sulfur gunung berapi di bulan.
Untuk dunia yang sentiasa membocorkan gas gunung berapi, suasana Io sangat tipis; sebahagian besar gas keluar melalui interaksi yang kompleks dengan Musytari dan medan magnetnya sekitar 1 metrik tan sesaat, mewujudkan donat plasma yang besar yang disebut torus plasma Io yang mengorbit Musytari.
Suasana yang tinggal dapat memberitahu banyak tentang proses geologi di dalam Bulan, yang pada gilirannya dapat membantu kita memahami beberapa dinamika planet di luar sistem suria kita.
Video tersebut memperlihatkan gambar bulan Musytari Io dalam spektrum radio (diperoleh oleh ALMA) dan cahaya optik (dari misi Voyager 1 dan Galileo) ketika Io dikelilingi oleh Musytari dan muncul dari gerhana. Imej radio menunjukkan buat pertama kalinya kepulan sulfur dioksida (berwarna kuning) naik dari gunung berapi di Io. [Video milik ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et al .; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA].
Sekiranya kita mengetahui dengan tepat kesan pengaruh graviti yang bersaing pada Io dan mengapa pengaruh ini tidak memberi kesan yang sama pada badan lain, kita dapat membuat kesimpulan yang lebih tepat mengenai bagaimana graviti mempengaruhi eksoplanet yang terlalu jauh untuk melihatnya dengan baik.
Oleh itu ahli astronomi telah menggunakan Teleskop Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) di Chile untuk mempelajari Io dengan lebih dekat dalam gelombang radio ketika bergerak masuk dan keluar dari bayang-bayang Musytari.
Perkara pertama yang mereka dapati ialah tiada sulfur dioksida yang tinggal di atmosfera Io. Pada waktu malam suhu turun di bawah titik beku sulfur dioksida.
Gambar warna Io oleh kapal angkasa Galileo. (NASA / JPL / Universiti Arizona)
Apabila permukaannya terdedah lagi pada siang hari, sulfur dioksida beku menyerap kembali ke atmosfer, mengisi semula dalam kira-kira 10 minit – jauh lebih pantas daripada yang dijangkakan.
Keanehan aneh ini telah terbukti menjadi alat yang sempurna untuk mengkaji kesan atmosfera gunung berapi.
“Ketika Io memasuki bayang-bayang Musytari dan berada di bawah sinar matahari langsung, terlalu sejuk untuk gas sulfur yang mengembun di permukaan Io,” jelas ahli astronomi Statia Lush-Cook dari Universiti Columbia.
“Selama ini, kita hanya dapat melihat sulfur dioksida yang berasal dari gunung berapi. Dengan cara ini kita dapat melihat dengan tepat berapa banyak atmosfera yang dipengaruhi oleh aktiviti gunung berapi. '
Buat pertama kalinya, para astronom dapat mengenal pasti jejak pelepasan sulfur dioksida dan sulfur oksida dari sumber gunung berapi dalam citra ALMA.
Di kawasan gunung berapi di mana tidak ada sulfur dioksida atau monoksida, mereka melihat sesuatu yang lain – kalium klorida, satu lagi gas gunung berapi.
Ini menunjukkan bahawa gunung berapi yang berbeza meletus dari takungan magma yang berbeza.
Dari gambar tersebut, pasukan dapat mengira sumbangan gunung berapi ke atmosfera Io. Antara 30 hingga 50 peratus sulfur dioksida berasal langsung dari gunung berapi.
Para penyelidik mengatakan langkah seterusnya adalah dengan berusaha mengukur suhu atmosfer Io, terutama pada ketinggian rendah.
'Untuk mengukur suhu atmosfer Io, kita perlu mendapatkan resolusi yang lebih tinggi dalam pemerhatian kita, yang memerlukan pengamatan satelit dalam jangka waktu yang panjang. Kami hanya dapat melakukan ini ketika Io berada di bawah sinar matahari, ”kata de Pater.
Kajian ini terdapat dalam dua artikel, satu diterbitkan dalam The Planetary Science Journal dan satu lagi di akhbar The Planetary Science Journal dan dimuat naik ke arXiv.
