Bildkredit: NASA / JPL
Varmaste platsen i solsystemet är varken Merkurius, Venus eller St. Louis på sommaren. Io, en av de fyra satelliterna som den italienska astronomen Galileo upptäckte kring Jupiter för nästan 400 år sedan, tar det priset. Rymdfarkosten Voyager upptäckte vulkanisk aktivitet på Io för över 20 år sedan och efterföljande observationer visar att Io är den mest vulkaniskt aktiva kroppen i solsystemet. Rymdskeppet Galileo, namngivet till hedern för astronomen Galileo, hittade vulkaniska hotspots med temperaturer så höga som 2 910 Fahrenheit (1 610 Celsius).
Nu visar datormodeller av vulkanutbrott på Io utförda av forskare vid Washington University i St. Louis att lavorna är så varma att de förångar natrium, kalium, kisel och järn och förmodligen andra gaser också in i dess atmosfär.
Med hjälp av en uppdaterad version av MAGMA, ett mångsidigt datorprogram som han utvecklade för 15 år sedan med en Harvard University-kollega, Bruce Fegley, Jr., Ph.D., professor i jord- och planetarvetenskaper i Arts & Sciences vid Washington University i St. Louis , fann att vissa av dessa element förångas åtminstone delvis som enkelatomgaser. Andra förångas i olika molekylformer, till exempel kiselmonoxid, kiseldioxid och järnmonoxid.
"Reaktion av dessa gaser med svavel- och klorarter i vulkaniska gaser kan leda till bildandet av sådana ovanliga gaser som natriumklorid, kaliumklorid, magnesiumdiklorid och järn diklorid," sade Fegley.
År 2000 förutspådde Fegley och före detta Washington University-kollega Mikhail Zolotov, Ph.D., nu vid Arizona Sate University, bildning av natriumklorid och kaliumkloridånga i vulkaniska gaser på Io. Tre år senare hittade astronomer natriumkloridgas på Io. Dessa observationer var emellertid inte tillräckligt känsliga för att detektera den mindre mängden kaliumkloridånga.
Nu har Fegley funnit att natrium och kalium i joniska vulkaniska gaser förångas från de heta lavorna. Fegley och forskningsassistenten Laura Schaefer från Washington University använde data från Galileo-uppdraget och jordbaserade observationer från högdrivna teleskoper i sin NASA-finansierade forskning. De publicerade sina resultat i maj 2004-utgåvan av Icarus, den ledande tidningen för planetvetenskap.
"Vi gör i princip geologi på Io med hjälp av data från teleskop på jorden, vilket visar att observationer som denna kan konkurrera med dyra rymduppdrag," sade Fegley. ”Det är fantastiskt hur varmt och hur vulkaniskt aktivt Io är. Det är 30 gånger mer aktivt än jorden. Det är den hetaste kroppen utanför solen i solsystemet. "
Den innersta av de fyra stora satelliterna i Jupiter - det finns minst 16 - Io får sin höga volcanismfrekvens från tidvatteninteraktioner med Jupiter, som har det starkaste magnetfältet för alla planeter. Över 100 aktiva vulkaner har identifierats på Io. Hotspots där har temperaturer så höga som 1 600 grader Celsius. Detta är flera hundra grader varmare än landjordiska vulkaner som Kilauea på Hawaii, som har en temperatur på cirka 1 000 Celsius (1 830 Fahrenheit).
Fegley och Schaefer fann att kiselmonoxid är den viktigaste kiselbärande gasen över lavorna.
"Det intressanta med detta är att astronomer har observerat kiselmonoxid i andra miljöer i det interstellära utrymmet, särskilt i atmosfärerna av coola stjärnor," sade Fegley.
Astronomiska observationer av aktivt utbrott av vulkaner på Io kan vara i stånd att upptäcka kiselmonoxidgas i dess atmosfär.
Fegley och Schaefer rekommenderar ett Io-vulkansonderuppdrag för att direkt mäta trycket, temperaturen och sammansättningen av gaser från Pele, en av Ios mest aktiva vulkaner. En sådan strävan är ”genomförbart med hjälp av nuvarande teknik,” sade Fegley. "Det skulle enormt utvidga vår kunskap om den mest vulkaniskt aktiva kroppen i solsystemet."
Den vulkaniska sonden uppdraget skulle representera ett framsteg i försöket att avslöja några av Ios mysterier, såsom hur satelliten, ungefär storleken på vår egen måne, kan upprätthålla sina höga magma temperaturer utan att nästan helt smälta, och hur upprätthåller Io en tillräckligt stark litosfär för att stödja berg högre än Mount Everest?
Ursprungskälla: WUSTL News Release
