Приливные силы от соседства с газовым гигантом поддерживают вулканическую активность на Ио, самом геологически активном теле Солнечной системы. Ученые даже предполагали, что сил хватит на растапливание пород в недрах этого спутника Юпитера. Новые измерения показали, что под «коркой» Ио все-таки нет океана магмы.
Иллюстрация внутреннего строения Ио, спутника Юпитера. Оказалось, что там все же нет глобального океана магмы под поверхностью, подпитывающего вулканическую активность / © NASA, Caltech-JPL, SwRI
Ио, спутник Юпитера, — самое геологически активное тело в Солнечной системе. Соседство с газовым гигантом не проходит бесследно. Из-за того, что орбита у спутника не идеально круглая (эксцентриситет — 0,005), под действием приливных сил тело деформируется. Именно эти силы и поддерживают вулканическую активность на Ио.
Проведенные ранее исследования и расчеты показали, что энергии приливных сил может хватить на растопление недр Ио и образование близкого к поверхности глобального океана магмы глубиной около 50 километров. На поверхности спутника около 400 активных вулканов, так что как минимум часть внутренних слоев спутника должна быть в расплавленном состоянии. Для того, чтобы напрямую выявить наличие жидкого слоя под поверхностью, не хватало данных о приливной деформации. И вот эти данные удалось собрать.
Космический аппарат «Юнона» подлетел к Юпитеру в середине 2016 года. К июню 2024 года зонд совершил 62 оборота вокруг планеты. По движению аппарата исследователи более точно вычислили орбиты спутников и гравитационное поле Юпитера.
В рамках расширенной миссии «Юнона» дважды подлетела максимально близко к Ио: в декабре 2023 года и феврале 2024 года. Аппарат оказался всего в 1,5 тысячи километров над поверхностью спутника. Ближе подлетал лишь аппарат «Галилео» 22 года назад. Целью новых сближений был сбор данных для выявления океана магмы.
Совместив новые измерения с данными прошлых наблюдений, международная группа ученых вычислила приливную деформацию Ио. Затем исследователи построили простые компьютерные модели Ио: без океана, с океаном под поверхностью и с океаном в глубине спутника, — и сравнили их с полученными измерениями.
Оказалось, что наличие глобального океана под поверхностью не согласуется с данными наблюдений. Возможно, такой расплавленный слой существует на глубине более 318 километров, но тогда он не может быть источником магмы для вулканической активности. Вблизи от поверхности мантия Ио преимущественно твердая с расплавленными «островками», которые и «питают» вулканы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Мощных приливных сил на Ио оказалось недостаточно для образования глобального расправленного слоя вблизи поверхности. Именно приливный разогрев считается главным «двигателем» формирования жидких слоев на других телах Солнечной системы, в частности, соленых океанов на Европе, спутнике Юпитера, и Энцеладе, спутнике Сатурна. Как отметили авторы новой работы, необходимо пересмотреть результаты исследований и расчетов формирования таких океанов.
