Vplyv sopiek na atmosféru Io

  • Marcel Škreka | 4 Február 2021
    Slnečná sústava
Jupiterov mesiac Io v rádiovom (ALMA) a optickom svetle (Voyager 1 a Galileo). Snímky ALMA po prvýkrát ukazujú, ako z jeho sopiek vystupujú oblaky oxidu siričitého (žltá). Na pozadí je viditeľný Jupiter (Cassini). Kredit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater a kol .; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA / JPL / Space Science Institute
Pomocou rádiových snímok zhotovených ďalekohľadom Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) sa po prvýkrát podarilo dokázať priamy vplyv sopečnej činnosti na atmosféru Jupiterovho mesiaca Io.

Io je vulkanicky najaktívnejší mesiac v slnečnej sústave. Na jeho povrchu je viac ako 400 aktívnych sopiek chrliacich sírne plyny, ktoré po zamrznutí sfarbujú povrch Io od bielej cez žltú, oranžovú až po červenú farbu.

Aj keď je atmosféra Io asi miliónkrát tenšia ako atmosféra Zeme, môžeme sa z nej veľa naučiť o vulkanickej aktivite na mesiaci a o tom, čo sa deje pod jeho farebnou kôrou.

Predchádzajúce výskumy ukázali, že v atmosfére Io dominuje plynný oxid siričitý, ktorý pochádza výhradne zo sopečnej činnosti. Nie je však známe, čo poháňa dynamiku v atmosfére Io. Je to sopečná činnosť, alebo plyn, ktorý sublimoval (prešiel z pevného do plynného stavu) z ľadového povrchu pri jeho vystavení slnečnému žiareniu?

Aby vedci zistili, ktoré procesy vedú k vzniku atmosféry Io, nasmerovali naň ďalekohľad ALMA. Zhotovovali sériu záberov počas vstupu a výstupu mesiaca z Jupiterovho tieňa.

Keď Io prechádza do tieňa Jupitera a je mimo priameho slnečného žiarenia, teplota klesá natoľko, že plynný oxid siričitý kondenzuje a ukladá sa na povrchu mesiaca. Keď je Io v tieni, môžeme vidieť iba ten oxid siričitý, ktorý uniká zo sopiek. Vtedy presne vieme, akú časť atmosféry ovplyvňuje sopečná činnosť.

Vďaka vynikajúcemu rozlíšeniu a citlivosti ďalekohľadu ALMA mohli astronómovia po prvý raz jasne vidieť, ako zo sopiek vystupujú oblaky oxidu siričitého (SO2) a oxidu sírnatého (SO). Na základe snímok vypočítali, že aktívne sopky produkujú 30 - 50 % atmosféry Io.

Snímky ALMA tiež ukázali tretí plyn unikajúci zo sopiek: chlorid draselný (KCl). Nachádzal sa v iných vulkanických oblastiach ako SO2 a SO, čo je dôkazom toho, že zásobníky magmy sa pod rôznymi sopkami líšia.

Io je vulkanicky aktívny v dôsledku pôsobenia príťažlivosti Jupitera. Je to  rovnaký proces, akým spôsobuje Mesiac príliv a odliv na Zemi. Io neobieha okolo Jupitera po dokonale kruhovej dráhe a rovnako ako náš Mesiac, je k Jupiteru vždy otočený tou istou stranou. Gravitačný vplyv ďalších Jupiterových mesiacov Európy a Ganymeda vytvára obrovské množstvo vnútorného trenia a tepla, čo podporuje vznik sopiek ako je Loki Patera s priemerom viac ako 200 km. Štúdiom atmosféry Io a sopečnej činnosti sa dozvedáme viac nielen o sopkách samotných, ale aj o procese slapového ohrievania a vnútornej stavbe Io.

Veľkou neznámou zostáva teplota spodnej časti atmosféry Io. Astronómovia dúfajú, že aj v tomto smere im dokáže pomôcť ALMA. Bude však potrebné dosiahnuť ešte vyššie rozlíšenie, čo umožnia len dlhodobejšie pozorovania.
To sa dá urobiť len vtedy, keď je Io osvetlený Slnkom, pretože zatmenia netrvajú dostatočne dlho. Počas takéhoto pozorovania sa Io bude otáčať o desiatky stupňov. Bude nutné použiť softvér, ktorý vytvára nerozmazané obrázky. Rovnaká metóda už bola použitá pri rádiových pozorovaniach Jupitera pomocou ALMA a Very Large Array (VLA). “