Die vulkanische Aktivität von Io kann auf eine einzigartige Kombination aus gewöhnlichen Gravitationsdrücken durch Jupiter und Reibung auf geschmolzenem Gestein im Inneren von Io zurückzuführen sein.
Die Raumsonde New Horizons, die kürzlich Pluto besuchte, hat diese fünffache Sequenz der riesigen Wolke aus Ios Tvashtar-Vulkan eingefangen, als sie am Jupitersystem vorbeifegte. Bild via NASA / JHU Labor für Angewandte Physik / Southwest Research Institute.
In einer neuen Studie, die von der NASA am 10. September 2015 angekündigt wurde, erklärte Robert Tyler vom Goddard Space Flight Center der NASA ein neues Modell für die Erzeugung der Vulkane auf Io, dem innersten der vier großen galiläischen Jupiter-Satelliten. Io ist seit Jahrzehnten als das vulkanisch aktivste Objekt in unserem Sonnensystem bekannt, mit Hunderten von beobachtbaren Eruptionen, die Lava bis zu 400 km über der Oberfläche des kleinen Mondes ausstoßen. Tyler sagte, dass der Gravitationseinfluss von Jupiter auf eine Gülle geschmolzenes Innere von Io - innere Magma-Meere - ist es, was die mysteriösen verlegten Vulkane auf der Oberfläche von Io verursacht.
Frühere Theorien gingen davon aus, dass Io ein festes Objekt war, aber deformierbar (wie Ton). Es wurde angenommen, dass Io leicht deformiert war Gezeiteneffekte von Jupiter, dh die Wirkung von Jupiters Gravitation quetschen sein innerster großer Mond. Als Wissenschaftler Computermodelle, die auf dieser Annahme basierten, mit tatsächlichen Raumfahrzeugfotos von der Oberfläche von Io verglichen, stellten sie fest, dass die meisten Vulkane von Io 30 bis 60 Grad östlich von der Stelle versetzt waren, an der die Modelle vorhergesagt hatten, dass die stärkste Wärme erzeugt werden sollte.
Als innerer Mond von Jupiter umkreist Io schneller als der nächste große Mond nach außen, Europa, und vollendet jedes Mal zwei Umlaufbahnen, wenn Europa eine vollendet. Dieses regelmäßige Timing führt dazu, dass Io die stärkste Anziehungskraft von derselben Orbitalposition spürt, was seine Form verzerrt. Es war bekannt, dass diese intensive und beständige geologische Aktivität das Ergebnis eines Ziehens zwischen Jupiter und seinen anderen Monden ist - wodurch sich das Material innerhalb von Io verschiebt, Wärme erzeugt und seine Form verzerrt. Doch selbst diese Interaktion mit Europa konnte die verlegten Vulkane auf Io nicht erklären. Wade Henning von der NASA Goddard sagte in einer Erklärung der NASA vom 10. September:
Es ist schwierig, das regelmäßige Muster zu erklären, das wir bei so vielen Vulkanen beobachten, die sich alle in die gleiche Richtung bewegen, wenn wir nur unsere klassischen Modelle für die Gezeitenerwärmung mit festen Körpern verwenden.
Die seltsame vulkanische Aktivität von Io erforderte eine neue Erklärung, die nicht nur die Wärme des Jupiter-Gezeitenflusses, sondern auch die von etwas anderem erzeugte Wärme einbezog. In diesem neuen Modell kommt die Wärme von der Bewegung des Magmas selbst.
Gutschrift: Galileo der NASA
Die neue Studie sieht vielversprechend aus, da sie dazu beigetragen hat, die Details der verlegten Vulkane auf Io zu erklären. Christopher Hamilton, ein Mitautor der Universität von Arizona, sagte:
Flüssigkeiten - insbesondere „klebrige“ (oder viskose) Flüssigkeiten - können während ihrer Bewegung durch reibschlüssige Energieabgabe Wärme erzeugen.
Das Team glaubt nun, dass das geschmolzene Innere von Io eine Mischung aus flüssigem (Magma) und erstarrendem Gestein ist. Wenn diese geschmolzene Mischung unter dem Einfluss von Gezeitenbiegung fließt, wirbelt sie und reibt sich gegen das umgebende feste Gestein, wodurch aufgrund von Reibung Wärme erzeugt wird. Hamilton sagte:
Dieses Verfahren kann für bestimmte Kombinationen von Schichtdicke und Viskosität, die die Wärmeerzeugung verbessern können, äußerst effektiv sein.
Henning fügte hinzu:
Die Fluid-Tidal-Heating-Komponente eines Hybridmodells erklärt am besten die äquatoriale Präferenz der vulkanischen Aktivität und die östliche Verschiebung der Vulkankonzentrationen. Die gleichzeitige Erwärmung der Festkörper-Gezeiten im Tiefenmantel könnte die Existenz von Vulkanen in hohen Breiten erklären.
Sowohl feste als auch flüssige Gezeitenaktivität erzeugen Bedingungen, die die Existenz des anderen begünstigen, so dass frühere Studien für Io möglicherweise nur die halbe Wahrheit waren.
Diese neue NASA-Studie deutet darauf hin, dass Ozeane unter den Krusten von Monden, die unter Flutdruck stehen, häufiger vorkommen und länger als erwartet andauern können. Das Phänomen gilt für Ozeane, die entweder aus Magma oder Wasser bestehen, und erhöht möglicherweise die Chancen für das Leben an anderer Stelle im Universum. Laut der NASA-Erklärung:
Bestimmte Gezeitenmonde im äußeren Sonnensystem, wie der Europa- und Saturnmond Enceladus, beherbergen Ozeane mit flüssigem Wasser unter ihren eisigen Krusten. Wissenschaftler glauben, dass das Leben in solchen Ozeanen entstehen könnte, wenn andere als notwendig erachtete Hauptbestandteile wie chemisch verfügbare Energiequellen und Rohstoffe vorhanden sind und sie lange genug existieren, damit sich Leben bilden kann. Die neue Arbeit legt nahe, dass solche unterirdischen Ozeane, die aus Wasser oder einer anderen Flüssigkeit bestehen, sowohl in unserem Sonnensystem als auch darüber hinaus häufiger und länger als erwartet Bestand haben werden.
Dies ist ein zusammengesetztes Bild von Io und Europa, aufgenommen am 2. März 2007 mit dem Raumschiff New Horizons. Hier ist Io oben mit drei sichtbaren Vulkanwolken. Die 300 Kilometer hohe Wolke vom Tvashtar-Vulkan befindet sich an der 11-Uhr-Position auf Ios Scheibe, während sich eine kleinere Wolke vom Prometheus-Vulkan an der 9-Uhr-Position am Rand von Ios Scheibe befindet der Vulkan Amirani zwischen ihnen entlang der Trennlinie zwischen Tag und Nacht. Bild via NASA / JHU Labor für Angewandte Physik / Southwest Research Institute
Fazit: Zum ersten Mal wurde die mysteriöse geologische Aktivität von Jupiters Mond Io genau untersucht, um den Grund für Ios zu enthüllen verlegte Vulkane. Hierbei handelt es sich um Vulkane, deren Standort regelmäßig von den Vorgängermodellen abweicht. Die neue Arbeit legt nahe, dass die merkwürdige vulkanische Aktivität von Io auf einer einzigartigen Kombination gewöhnlicher Gezeitenkräfte durch Jupiter und Reibung auf geschmolzenem Gestein im Inneren von Io beruht.