Astronomi pronalaze valove u Ioovom jezeru lava

Jupiterov mjesec Io, s Loki Paterom - velikim lavaškim jezerom. Na ovoj slici svijetlo crveni materijali i crne mrlje označavaju područja na kojima je, kada je ta slika snimljena, nedavno došlo do vulkanske aktivnosti. Svemirska letjelica Galileo dobila je ovaj globalni pogled na Io 19. rujna 1997. na dometu od više od 300 000 milja (500 000 km). Slika putem NASA / JPL / University of Arizona.

Koristeći rijetko orbitalno poravnavanje dvaju Jupiterovih Mjeseca, Ioa i Europe, istraživači su uspjeli napraviti izuzetno detaljnu kartu najvećeg jezera lave na Iju. Jezero se zove Loki Patera. 8. ožujka 2015. Europa je prošla pred Iom, postupno blokirajući Iovo svjetlo. Događaj je omogućio istraživačima da izoliraju toplinu koja proizlazi iz Iovih aktivnih vulkana. Infracrveni (toplinski) podaci pokazali su da se temperatura površine lavaškog jezera Loke Patera neprestano povećavala s jednog na drugi kraj, što sugerira da se lava prevrnula u dva talasa, a svaki se pomicao sa zapada na oko 3.300 stopa (oko kilometar ) dnevno.

Loki Patera je najaktivnije vulkansko nalazište na Iju, za koje se zna da je najaktivniji vulkanski svijet našeg Sunčevog sustava. Jezero je dugačko oko 127 milja. Prevrtanje lave popularno je objašnjenje za periodično osvjetljavanje i zatamnjivanje Loki Patera, koji je nazvan po norveškom bogu (patera je vulkanski krater u obliku zdjele). Vruće područje patera veće je od jezera Ontario, jednog od pet velikih jezera Sjeverne Amerike.

Astronomi su prvi primijetili Io-jevu promjenljivu svjetlinu 1970-ih, ali bilo je potrebno dvije rane svemirske letjelice - Voyager 1 i 2 1979. godine - da nauče da su promjene svjetline nastale zbog erupcija vulkana na Iovoj površini. Unatoč vrlo detaljnim slikama iz NASA-ine misije Galileo u kasnim 1990-ima i ranim 2000-ima, astronomi i dalje vode raspravu jesu li posvjetljenja u Loki Patera - koja se događaju svakih 400 do 600 dana - nastala zbog prevrtanja lave u masivnom jezeru lave ili periodičnih erupcija koje raširena lava struji preko velikog područja na Iju.

Katherine de Kleer studentica je Berkeley University of California, diplomirana studentica i vodeća autorica nove studije o valovima na Loki Patera. Studija je objavljena u časopisu Nature, 11. svibnja 2017. u recenziji. De Kleer je rekao:

Ako je Loki Patera more lave, ono obuhvaća područje više od milijun puta veće od tipičnog jezera lave na Zemlji. U ovom scenariju, dijelovi hladne kore tone, izlažući magmu sa žarnom niti i izazivajući svjetlucanje u infracrvenom.

Koautorica Ashley Davies iz Laboratorija za mlazni pogon u Pasadeni proučavala je Ioove vulkane dugi niz godina. On je rekao:

Ovo je prva korisna karta cijele patere. Prikazuje ne jedan, nego dva valovita vala koji se nadvijaju oko patera. To je mnogo složenije od onog što se prije mislilo.

Okultacija mjeseca I mjeseca Lune Europa 8. ožujka 2015. Ova okultacija je u konačnici omogućila istraživačima da naprave detaljnu kartu Loki Patera, najvećeg jezera lave na Iju.

Europa je površina obložena vodenim ledom, tako da odbija vrlo malo sunčeve svjetlosti na infracrvenim (toplinskim) valnim duljinama. To je razlog zašto je 2015. godine Europa pokrenula Io u Europi istraživačima da preciziraju infracrvenu energiju koja dolazi iz Loki Patera. Tijekom okultacije, istraživači su dobili slike s dvostrukim 8, 4-metarskim ogledalima Velikog opservatorija dvoglednog teleskopa (LBTO) u planinama jugoistočne Arizone. Europa je trebalo oko 10 sekundi da u potpunosti pokrije Loki Patera. Koautor Michael Skrutskie sa Sveučilišta u Virginiji, koji je vodio razvoj infracrvene kamere koja se koristi za ovu studiju, rekao je:

Dostupno je bilo toliko infracrvenog svjetla da smo mogli procijediti opažanja u intervalima od jedne osme sekunde tijekom kojih je rub Europe napredovao samo nekoliko kilometara preko površine Io . Loki je bio pokriven iz jednog smjera, ali otkriven iz drugog, upravo je raspored potreban da se napravi stvarna karta distribucije tople površine unutar patera.

Ta su promatranja astronomima dala dvodimenzionalnu toplotnu kartu Loki Patera, rezolucije veće od 10 km (6, 25 milja). Temperaturna karta otkrila je glatku promjenu temperature po površini jezera, od oko 270 Kelvina na zapadnom kraju, gdje se činilo da se prevrtanje počelo, do 330 Kelvina na jugoistočnom kraju, gdje je prevrnuta lava bila najsvježija i najtoplija.

U donjem videozapisu donji paneli prikazuju intenzitet Loki Patera kao funkciju vremena dok ga je Europa prekrila (ulazi) i otkrila (izlazak). Crvena krivulja je krivulja modela svjetla koja odgovara gore prikazanoj karti intenziteta, koja najbolje odgovara karti opažanja. Animacija prikazuje kako Europa prelazi preko patera i zatamnjuje različite dijelove poda.

Koristeći podatke o temperaturi i brzini hlađenja magme dobivenim studijama vulkana na Zemlji, de Kleer je mogao izračunati koliko je nedavno nova magma bila izložena na površini. Rezultati - između 180 i 230 dana prije opažanja na zapadnom kraju i 75 dana prije na istočnom - slažu se s ranijim podacima o brzini i vremenu prevrtanja.

Zanimljivo je da je prevrtanje započelo u različito vrijeme s dvije strane hladnog otoka u središtu jezera koje je bilo tamo otkad ga je Voyager fotografirao 1979. De Kleer je rekao:

Brzina prevrtanja također je različita na dvije strane otoka, što može imati neke veze sa sastavom magme ili količinom otopljenog plina u mjehurićima u magmi. Moraju postojati razlike u opskrbi magme za dvije polovice patere, a sve što pokrene početak prevrtanja uspijeva pokrenuti obje polovice gotovo u isto vrijeme, ali ne baš točno. Ovi rezultati omogućuju nam uvid u složeni vodovodni sustav pod Loki Paterom.

Pročitajte više putem UC Berkeley, a pogledajte video u nastavku. Prikazuje shematsku simulaciju dvaju valovitih valova koji se kreću oko Loki Patera različitim brzinama i konvergiraju se u jugoistočnom kutu.

Dno crta: Novi podaci o masivnom rastopljenom jezeru na Jupiterovom mjesecu Iu - naj vulkano aktivnijem svijetu u našem Sunčevom sustavu - sugeriraju 2 lava vala dnevno, polako prolazeći zapadu prema istoku.

Preko UC Berkeley