Зонд «Юнона» впервые измерил скрытое тепло под поверхностью вулканической луны Ио
Ученые впервые смогли «заглянуть» под поверхность Ио — самого вулканически активного спутника в Солнечной системе — без необходимости посадки космического аппарата. Данные, собранные зондом NASA «Юнона», показали, что уже на небольшой глубине температура там значительно выше, чем на поверхности, а внутреннее тепло спутника постоянно поднимается наружу.
Ио, луна Юпитера, давно считается природной лабораторией для изучения вулканизма. Однако в отличие от Земли, где основным источником внутренней энергии является радиоактивный распад, недра этого спутника разогреваются за счет мощных приливных сил. Огромная гравитация Юпитера постоянно деформирует Ио во время его движения по орбите, вызывая трение в его недрах. Результат мы видим на поверхности: она буквально усеяна действующими вулканами, которые непрерывно извергают лаву и сернистые газы. До сих пор ученые могли судить лишь о температуре самого верхнего слоя, измеряя его инфракрасное излучение.
Новое исследование, опубликованное в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, использовало данные микроволнового радиометра MWR на борту «Юноны». Во время двух близких пролетов мимо Ио в конце 2023 и начале 2024 года прибор зафиксировал естественное микроволновое излучение спутника. Физика процесса проста: разные длины микроволн позволяют «увидеть» разные глубины — от нескольких сантиметров до десятков метров под поверхностью. Это как рентгеновский снимок, только для температуры.
Анализ этих данных принес неожиданные результаты. Оказалось, что температура под поверхностью растет гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать от одного лишь нагрева солнечным светом. Во всех изученных районах уже на глубине нескольких метров она превышала поверхностную более чем на 20 градусов Цельсия. Это прямое доказательство того, что значительная часть тепла поступает из недр спутника, а не от Солнца.
Чтобы объяснить это явление, ученые предложили два возможных сценария. Согласно первому, энергия относительно равномерно проходит через верхние слои коры, создавая устойчивый тепловой поток. По второму сценарию, основной вклад дают многочисленные горячие точки — это могут быть молодые лавовые потоки или скрытые под тонкой коркой (толщиной около 10 метров) вулканические очаги. По оценкам, такие горячие области могут занимать примерно десятую часть всей поверхности Ио, что является огромной цифрой для столь активного мира.
Кроме температурных данных, исследование раскрыло и структуру самой поверхности. Микроволны показали, что на расстояниях порядка сотен километров поверхность Ио намного ровнее, чем кажется на детальных снимках с орбиты. Кроме того, верхний слой грунта имеет на удивление низкую плотность — он напоминает скорее пемзу или рыхлый вулканический пепел, а не твердую скальную породу. Это говорит о том, что верхняя оболочка спутника сильно пористая и раздробленная.
Эти результаты важны не только для понимания геологии Ио. Они открывают новый метод изучения скрытого тепла в недрах других планет и лун. В перспективе подобные микроволновые технологии могут найти применение и на Земле, помогая исследовать вулканические районы и даже искать геотермальные источники энергии без глубокого бурения.
