تأثیر آتشفشان بر جو فعال‌ترین قمر منظومه‌ی شمسی به طور مستقیم رصد شد
تصاویر رادیویی جدید آرایه‌ی میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) برای نخستین بار تأثیر مستقیم فعالیت آتشفشانی بر جو قمر مشتری، آیو (Io) را نشان می‌دهد.
این قمر گالیله‌ای مشتری از نظر آتشفشانی فعال‌ترین قمر در منظومه‌ی شمسی است. آیو این میزبان بیش از ۴۰۰ آتشفشان فعال است و این مجموعه، گازهایی گوگردی را متصاعد می‌کنند که با یخ زدن بر روی سطح قمر، رنگ‌های زرد، سفید، نارنجی و قرمز را به نمایش می‌گذارند.
اگرچه این گازها بسیار نازک و در حدود یک میلیارد بار رقیق‌تر از جو زمین است، اما آیو جوی دارد که می‌تواند به ما درباره‌ی فعالیت آتشفشانی این قمر بیاموزد و دریچه‌ای درون این قمر عجیب و غریب و آنچه زیر پوسته‌ی رنگارنگ آن رخ می‌دهد، فراهم کند.
پژوهش‌های قبلی نشان داده است که جو آیو تحت تأثیر گاز گوگرد دی‌اکسید (SO2) است که در نهایت از فعالیت‌های آتشفشانی ناشی می‌شود. «ایمکه دو پاتر» (Imke de Pater) از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی در این زمینه گفت: «با این حال مشخص نیست که کدام فرآیند باعث ایجاد پویایی جو آیو می‌شود. آیا فعالیت آتشفشانی است یا گازی است که وقتی آیو در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد از سطح یخ زده متصاعد می‌شود.»
برای تشخیص تفاوت بین فرآیندهای مختلفی که باعث جو آیو می‌شود، ستاره‌شناسان از آرایه‌ی میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) برای تولید عکس‌هایی از قمر آیو هنگام ورود و خروج به سایه‌ی مشتری که خورشیدگرفتگی گفته می‌شود، استفاده کردند.
«استاتیا کوک» (Statia Luszcz-Cook) از دانشگاه کلمبیا در تشریح این مطالعه گفت: «وقتی آیو به سایه‌ی مشتری می‌رسد و از تابش مستقیم نور خورشید خارج می‌شود، گاز گوگرد دی‌اکسید موجود در جو سرد شده و روی سطح آیو متراکم می‌شود. در این هنگام ما می‌توانیم گوگرد دی‌اکسیدی که منشأ آن فقط فعالیت آتشفشانی است را ببینیم. بدین ترتیب درمی‌یابیم که دقیقا چه میزان از جو تحت تأثیر فعالیت‌های آتشفشانی قرار دارد.»
به کمک وضوح و حساسیت بالای آلما، ستاره‌شناسان برای نخستین بار به طور واضح مشاهده کردند که گوگرد دی‌اکسید (SO2) و گوگرد مونواکسید (SO) از آتشفشان‌ها برخاسته است. بر اساس عکس‌های تهیه شده، دانشمندان محاسبه کردند که آتشفشان‌های فعال آیو به طور مستقیم ۳۰ تا ۵۰ درصد از جو این قمر مشتری را تشکیل می‌دهند.
تصاویر آلما همچنین گاز سومی را که حاصل از آتشفشان‌هاست نشان می‌دهد؛ پتاسیم کلرید (KCl). کوک گفت: «ما پتاسیم کلرید را در آن مناطق آتشفشانی می‌بینیم که SO2 یا SO دیده نمی‌شود. این یک نشانه‌ی قوی است که نشان می‌دهد ساختار مخازن ماگما در آتشفشان‌های گوناگون تفاوت دارد.»
موقعیت آتشفشان لوکی پاترا در قمر آیو مشتری
Credit: NASA/JPL
آیو به دلیل فرآیندی به نام گرمایش جزر و مدی از نظر آتشفشانی فعال است. آیو در مداری به دور مشتری می‌گردد که کاملا دایره‌ای نیست و مانند قمر زمین، ماه، که همیشه یک سمتش رو به زمین است، همیشه یک سمت آیو رو به مشتری است.
نیروی گرانش دیگر قمرهای مشتری مانند اروپا (Europa) و گانیمد (Ganymede) باعث ایجاد اصطکاک و گرمای داخلی زیادی می‌شود و آتشفشان‌هایی مانند «لوکی پاترا» (Loki Patera) به وجود می‌آورد که عرض آن بیش از ۲۰۰ کیلومتر است. کوک در این رابطه خاطرنشان کرد: «با مطالعه‌ی جو آیو و فعالیت‌های آتشفشانی، ما نه تنها درباره‌ی خود آتشفشان‌ها بلکه در مورد روند گرمایش جزر و مد و فضای درونی آیو اطلاعات بیشتری کسب می‌کنیم.»
با این وجود یک ناشناخته‌ی بزرگ هم‌چنان دما در جو پایینی آیو است. ستاره‌شناسان امیدوارند که در پژوهش‌های آینده به کمک آلما، این نمونه را دقیق‌تر اندازه‌گیری کنند. دو پاتر در این‌باره گفت: «برای اندازه‌گیری دمای جو آیو باید در مشاهدات خود به وضوح بالاتری دست پیدا کنیم و برای این کار باید این قمر مشتری را برای مدت طولانی‌تری رصد کنیم.»
او افزود: «ما این کار را فقط زمانی می‌توانیم انجام دهیم که آیو در معرض تابش نور خورشید باشد، زیرا زمانی که در خورشیدگرفتگی می‌گذراند، زیاد نیست. در چنین مشاهده‌ای آیو ده‌ها درجه می‌چرخد و بدین ترتیب باید از نرم‌افزاری در رصدهای خود استفاده کنیم که بتواند تصاویری بدون نقص ثبت کند. کاری که پیش از این هم با تصاویر رادیویی ساخته شده توسط آلما و آرایه‌ی بسیار بزرگ (VLA) انجام داده‌ایم.»
عکس کاور: تصویر کامپوزیتی از قمر آیو مشتری در نور مرئی و امواج رادیویی که توسط داده‌های کاوشگرهای گالیله (Galileo) و وویجر ۱ (Voyager 1) تهیه شده است. گوگرد دی‌اکسید برخاسته از آتشفشان‌ها که برای نخستین بار توسط آلما رصد شده است هم در این تصویر به رنگ زرد دیده می‌شود.
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI NSF, S. Dagnello; NASA/ESA
منبع: Science Alert
