Древнейший вулканизм в Солнечной системе поднял шансы на жизнь в системе Юпитера
Ио — самое вулканически активное на сегодня тело в Солнечной системе. Извержения «переделывают» поверхность этого спутника Юпитера быстрее, чем метеориты, и это при том, что обычно тела такой малой массы не могут поддерживать вулканическую активность. В новом исследовании ученые рассчитали, что спутник, вероятно, такой «горячий» на протяжении всего существования. Этот вывод имеет значение для всей системы Юпитера.
Ио — самое вулканически активное тело Солнечной системы и один из крупнейших спутников. Для тел таких размеров глубоко нетипична длительная вулканическая активность, потому что у них просто нет достаточно глубоких недр, и внутреннее тепло само по себе долго не держится. Но Ио летает в орбитальном резонансе с Европой и Ганимедом, двумя другими спутниками Юпитера. Через приливное гравитационное воздействие этот «танец» разогревает Ио внутри. Конечно, Юпитер тоже играет роль, но соседи-спутники усиливают эффект. Как показало моделирование, троица вышла на резонанс вскоре после формирования. Тогда и приливный разогрев спутники ощущают на протяжении всей истории Солнечной системы. Значит, Ио вулканически активна все 4,57 миллиарда лет: либо постоянно, либо циклами.
Невозможно проверить это предположение, изучая поверхность Ио. Вулканы обновляют рельеф спутника со скоростью 0,1-1 сантиметр в год. Из-за этого по кратерам от астероидов ученые могут «расшифровать» лишь последние несколько миллионов лет его истории. Зато полную «историю» может хранить атмосфера.
«Если Ио была вулканически активна на протяжении всей своей истории, то объем вещества, выброшенного на ее поверхность, должен в десятки или даже сотни раз превышать объем ее мантии», — объяснила Кэтрин де Клир (Kathrine de Kleer), планетолог из Калифорнийского технологического института, главный автор нового исследования.
Получается, чтобы поддерживать такой ритм, Ио должна «перерабатывать» извергнутую материю обратно в мантию. При этом при извержениях в атмосферу попадают летучие соединения. Самые легкие из них — с изотопами полегче — поднимаются достаточно высоко, чтобы вырваться в космос, а тяжелые рано или поздно опускаются. Так со временем «классическое» соотношение изотопов элементов нарушается — соединений с тяжелыми изотопами оказывается аномально много. Именно это и проверяли ученые в новой работе.
Авторы нового исследования изучили газы в атмосфере Ио с помощью комплекса радиотелескопов ALMA. Данные собирали в мае 2022 года. Они отслеживали вариации моноокиси серы, диоксида серы, хлорида натрия и хлорида калия. Их целью было определить соотношения серы-34 к сере-32 и хлора-37 к хлору-35. Результаты работы вышли в журнале Science. Одновременно в журнале Journal of Geophysical Research: Planets вышла сопутствующая статья об истории приливного нагрева и цикле изотопов серы на Ио.
Из анализа метеоритов ученые знают, что на момент формирования Солнечной системы на один атом серы-34 приходилось 23 атома более легкой серы-32. Друг от друга они отличаются двумя нейтронами. Если вулканы извергаются на Ио не так уж долго, то современное соотношение не должно кардинально отличаться. Анализ данных ALMA показал, что у Ио это соотношение изменилось примерно на один к 16,8.
Проведя расчеты, ученые пришли к выводу, что Ио уже потеряла 94-99 процентов своей серы. Для потери такого количества серы Ио должна была терять массу со скоростью в 0,5-5 раз больше, чем сегодня (1-3 тысячи килограммов в секунду), на протяжении всей своей истории. Отсюда можно сделать предположение, что в прошлом были периоды, когда Ио теряла материю гораздо быстрее. Важно, что речь идет о сере, которая не находится в ядре (на серу в ядре приходится 80-97 процентов всей серы спутника). Анализ соотношения изотопов хлора подтвердил эти выводы.
«Приливный нагрев, вызываемый резонансом, — важный источник тепла в спутниках, и он способен подпитывать геологическую активность. Ио — самый экстремальный пример такого воздействия, поэтому мы используем ее как лабораторию для понимания механизма приливного нагрева», — объяснила де Клир.
Кстати, многократная «переработка» мантии Ио означает, что у планетологов есть уникальная возможность точно узнать химический состав глубоких слоев спутника. Для этого нужно собрать образцы извергаемой материи.
Продолжительность вулканизма на Ио означает, что все это время поддерживалось приливное воздействие. Значит, между спутниками давно установился орбитальный резонанс, что имеет значение для всех участвующих тел, в том числе для Европы. Получается, этот спутник тоже все это время грелся изнутри. Европа — одно из самых перспективных обитаемых тел в Солнечной системе. Доказательство наличия постоянного источника тепла играет большое значение для гипотез о способности этого спутника поддерживать жизнь.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии