مشروح خبر:
آیو، نام یکی از چهار قمر گالیله‌ای مشتری است که در نزدیک‌ترین مدار به دور مشتری می چرخد. این قمر به دلیل ظاهر رنگارنگ خود و فعالیت‌های آتشفشانی شدیدش همواره مورد توجه سیاره‌شناسان بوده‌است.
تا سال‌ها دانشمندان بر این باور بودند که زیر سطح آیو، یک اقیانوس یکپارچه از ماگمای مذاب وجود دارد که منشأ آن فعالیت‌های آتشفشانی شدید است. اما پس از آن که مدارگرد جونو ناسا (Juno) در سال های 2022 و 2023 در طول دو پرواز کنارگذر از آیو اطلاعات جدیدی را استخراج کرد، دانشمندان علوم سیاره‌‌ای بر اساس این یافته‌های جدید معتقدند که آیو احتمالاً اقیانوس ماگمایی ندارد، بلکه ساختار درونی سخت و نیمه مذاب شبیه به زمین دارد.
در زیر پوستهی آیو چه خبر است؟
از زمانی که فضاپیمای وویجر 1 در پرواز تاریخی‌اش در سال 1979، آتشفشان‌های فعال بر روی سطح آیو را کشف کرد، دانشمندان بر این باور بودند که یک اقیانوس ماگمایی گسترده و یکپارچه ممکن است درست زیر سطح آیو وجود داشته‌باشد و فعالیت آتشفشانی پرجنب‌وجوش آن را تأمین کند.
با این حال، در یک کنفرانس مطبوعاتی که اخیراً توسط اتحادیه‌ی ژئوفیزیک آمریکا برگزار شد، دانشمندان سیاره‌شناسی یافته‌های جدیدی را به اشتراک گذاشتند که نشان می‌دهند آیو احتمالاً اقیانوس ماگمایی ندارد، بلکه ساختار داخلی سخت و نیمه مذاب بسیار شبیه به زمین دارد. نتایج آن‌ها بر اساس داده‌های جدیدی از مدارگرد جونو ناسا است که از زمان ورود آن به مدار مشتری در سال 2016 به مطالعه‌ی مشتری و قمرهای گالیله‌ای آن پرداخته است.
اسکات بولتون از مؤسسه‌ی تحقیقات جنوب‌غربی، محقق اصلی مأموریت جونو، می‌گوید: «آیو در حال چرخش به دور یک هیولا است». مسیر آیو در اطراف مشتری کمی بیضوی است که به دلیل رزنانس مداری (orbital resonance) با قمرهای همسایه خود، اروپا و گانیمد، از یک دایره کامل منحرف شده است. از آنجا که این مدار بیضوی به طور دوره‌ای آیو را به مشتری نزدیک‌تر و سپس دورتر می‌کند، نیروی گرانشی عظیم مشتری به طور مداوم سطح آیو را به جلو و عقب می‌کشد، این عمل بسیار شبیه به اثر گرانش ماه است که جزر و مد را در اقیانوس‌های زمین ایجاد می‌کند.
ریان پارک از لابراتوار رانش جت ناسا و یکی از اعضای تیم علمی جونو می‌گوید: «فرآیند انعطاف‌پذیری حاصل از اثر کشندی (tidal)، انرژی زیادی تولید می‌کند که می‌تواند باعث تولید حرارت کافی برای ذوب داخلی آیو شود». بولتون این فرآیند را مشابه با فشاردادن یک توپ لاستیکی تا زمانی که گرم شود، می‌داند.
برای تعیین اینکه آیو لایه‌ای مذاب نزدیک به سطح دارد یا نه، تیم تحقیقاتی میزان تغییرات سطح آیو به دلیل اثرات کشندی را اندازه‌گیری کرد. پارک می‌گوید: «اگر آیو یک اقیانوس ماگمایی عظیم و یا لایه‌ای مذاب بین پوسته و لایه‌ی داخلی داشته‌باشد، انتظار می‌رود که این پوسته خیلی راحت‌تر تغییر شکل دهد، دقیقاً مانند یک بادکنک پر از آب»
تیم متمرکز بر این پژوهش، مقدار تغییر شکل حاصل از اثر کشندی در آیو را با ترکیب اندازه‌گیری‌های گرانشی به‌دست‌آمده از پیگیری حرکت جونو در حین پروازهای اخیر آن و مشاهدات تاریخی فضاپیمای گالیله محاسبه کرده‌است. نتایج آن‌ها که در 12 دسامبر در مجله Nature منتشر شد، نشان می‌دهد که گرمایش کشندی (tidal heating) مشتری برای ایجاد یک اقیانوس ماگمایی یکپارچه کافی نیست. در عوض، فوران‌های آتشفشانی شدید آیو احتمالاً توسط ساختار درونی سخت، نیمه مذاب اما عمدتاً جامد تأمین می‌شود.
تیم جونو همچنین از فرصت استفاده کرده و ویژگی‌های سطحی غیرمعمول آیو را در حین عبور از کنار آن مورد بررسی قرار دادند. با استفاده از دستگاه نقشه‌بردار فروسرخ شفقی مشتری (JIRAM)، دانشمندان بزرگ‌ترین دریاچه آیو، یعنی لوکی پاترا (Loki Patera)، را مشاهده کردند. طبق اسکن‌های انجام شده از 120 مایل (حدود 193 کیلومتر) از این دریاچه، دانشمندان می‌گویند که اگر این دریاچه در زمین بود، می‌توانست بخش مرکزی دریای مدیترانه را پر کند. اما برخلاف مدیترانه، لوکی کاملاً از گدازه تشکیل شده‌است.
الکساندرو مورای از موسسه‌ی ملی اخترفیزیک، عضو تیم علمی جونو که مطالعه لوکی را رهبری کرده‌است، می‌گوید: "این دریاچه در منظومه‌ی شمسی بسیار عجیب و نادر است". نکته‌ی جالب‌تر اینکه این دریاچه حداقل 20 جزیره دارد که به طرز معجزه‌آسایی از زمان مشاهدات وویجر، نزدیک به نیم قرن پیش، دست‌نخورده باقی مانده‌اند.
همچنین مشخص شد که لوکی تنها دریاچه‌ی گدازه‌ای آیو نیست. جونو در طی پروازهای خود 40 دریاچه گدازه‌ای کوچکتر دیگر را نیز کشف کرده‌است. نیروهای کشندی که در ساختار درونی آیو به کار می‌روند، ممکن است در شکل‌گیری این دریاچه‌ها نقش داشته‌باشند. زمانی که آیو به طور دوره‌ای فشرده می‌شود، مواد مذاب به سطح آن فشار می‌آورد و دریاچه‌های گدازه‌ای شکل می‌گیرد. تصاویر جونو همچنین نشان می‌دهند که از زمان مشاهدات فضاپیمای گالیله ناسا بیش از 25 سال پیش، جریان‌های گدازه و رسوبات آتشفشانی جدیدی نیز به وجود آمده‌اند.
هیدی بکِر، یکی دیگر از اعضای تیم جونو از لابراتوار رانش جت ناسا، می‌گوید: " سطح آیو سطح فوق‌العاده پویایی است که به دلیل فعالیت‌های آتشفشانی مدام در حال تغییر است» تصاویر جدید نشان از گدازه‌‌های فعال به شکل خطوط روشن و تابش‌های گرم ناشی از انتشار حرارتی در امتداد خطوط کوه‌های آیو را دارند. این یافته‌ها اشاره دارند که کوه‌های آیو و فعالیت آتشفشانی آن ممکن است هر دو نتیجه حرکت صفحات پوستهی آیو باشند.
اگرچه بعید است که جونو به زودی بتواند دوباره از کنار آیو عبور کند، اما اعضای تیم جونو امیدواراند که بتواند این قمر و شفق‌های قطبی مشتری را از فاصله‌ی دور بررسی کند. مأموریت‌های آینده اروپا با نام‌های کلیپر (Clipper) و جوس (JUICE) همچنین وعده می‌دهند که اطلاعات بیشتری از دیگر ماه‌های گالیله‌ای مشتری به جز آیو که به دلیل نزدیکی به مشتری غرق در تابش‌های شدید مگنتوسفری این سیاره است، بدست آورند. این گذرهای جونو از کنار آیو به نوعی فرصت‌های استثنائی و نادری را برای مطالعه ساختار و تاریخچه آن فراهم می‌آوردند و مطالعات بر روی داده‌های جونو همچنان ادامه خواهند داشت.
منبع:
https://skyandtelescope.org/