Zum ersten Mal haben Astronomen deutliche Hinweise auf giftige Vulkangasfahnen gesehen, die aus Ios Vulkanen austreten.
Neue Radiobilder von Jupiters Mond geben Antworten auf Fragen zur Atmosphäre von Io.
Io ist der vulkanischste Ort im Sonnensystem. Mehr als 400 aktive Vulkane bedecken seine Oberfläche, was ein Ausdruck der inneren Spannung des Satelliten ist, da er nicht nur vom Jupiter, sondern auch von drei anderen galiläischen Satelliten des Gasriesen in verschiedene Richtungen gezogen wird.
In der dünnen Atmosphäre und auf der Oberfläche von Io dominiert Schwefeldioxid – ja, Schwefel – wird von innen ausgespuckt. Es spuckt Gas durch vulkanische Risse und setzt sich nachts auf dem Boden ab, kühlt ab und verleiht dem Satelliten gelbe und orange Farbtöne.
Aber wie viel dieses Gases kommt direkt von Vulkanen im Vergleich zu wie viel von der gefrorenen Oberfläche von Schwefeldioxid, das von der Sonne wieder erwärmt wird? Es war schwer zu quantifizieren.
“Es ist nicht bekannt, welcher Prozess die Dynamik in der Atmosphäre von Io antreibt”, sagte die Astronomin Imke de Pater von der University of California in Berkeley.
„Ist es vulkanische Aktivität oder das Gas, das von der eisigen Oberfläche sublimiert, wenn Io im Sonnenlicht ist? Wir zeigen, dass Vulkane einen großen Einfluss auf die Atmosphäre haben. '
Die Forscher haben endlich die Antworten und konnten gleichzeitig vulkanische Schwefelwolken auf dem Mond erkennen.
Für eine Welt, in der ständig vulkanisches Gas austritt, ist die Atmosphäre von Io überraschend dünn. Der größte Teil des Gases entweicht aufgrund komplexer Wechselwirkungen mit Jupiter und seinem Magnetfeld mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 Tonne pro Sekunde und trägt zur Bildung eines kolossalen Plasmadonuts namens Ios Plasma-Torus bei, der den Jupiter umkreist.
Die verbleibende Atmosphäre kann viel über die geologischen Prozesse im Mond erzählen, was uns wiederum helfen kann, einige der Dynamiken der Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu verstehen.
Das Video zeigt Bilder von Jupiters Mond Io im Funkspektrum (von ALMA aufgenommen) und im optischen Licht (von den Missionen Voyager 1 und Galileo), während Io von Jupiter verdunkelt wird und aus einer Sonnenfinsternis hervorgeht. Die Radiobilder zeigen zum ersten Mal Schwefeldioxidfahnen (in Gelb), die von Vulkanen auf Io aufsteigen. [Video mit freundlicher Genehmigung von ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et al.; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA].
Wenn wir die Auswirkungen konkurrierender Gravitationseinflüsse auf Io genau kennen und wissen, warum diese Einflüsse nicht die gleichen Auswirkungen auf andere Körper haben, können wir fundiertere Schlussfolgerungen darüber ziehen, wie die Schwerkraft Exoplaneten beeinflusst, die zu weit entfernt sind, um sie gut zu sehen.
Daher haben Astronomen Chiles Atacama Large Millimeter / Submillimeter Telescope Array (ALMA) verwendet, um Io in Radiowellen genauer zu untersuchen, wenn es sich in Jupiters Schatten hinein und aus ihm heraus bewegt.
Das erste, was sie fanden, war, dass kein Schwefeldioxid in Ios Atmosphäre zurückblieb. Nachts fällt die Temperatur unter den Gefrierpunkt von Schwefeldioxid.
Farbbild von Io durch das Raumschiff Galileo. (NASA / JPL / Universität von Arizona)
Wenn die Oberfläche wieder Tageslicht ausgesetzt wird, sublimiert das gefrorene Schwefeldioxid wieder in die Atmosphäre und füllt es in etwa 10 Minuten wieder auf – viel schneller als erwartet.
Diese seltsame Eigenart hat sich als perfektes Werkzeug erwiesen, um die Auswirkungen der vulkanischen Atmosphäre zu untersuchen.
“Wenn Io in Jupiters Schatten eintritt und kein direktes Sonnenlicht hat, ist es zu kalt für das schwefelhaltige Gas, das auf Ios Oberfläche kondensiert”, erklärte die Astronomin Statia Lush-Cook von der Columbia University.
„In dieser Zeit können wir nur Schwefeldioxid vulkanischen Ursprungs sehen. Auf diese Weise können wir genau sehen, wie stark die Atmosphäre von vulkanischen Aktivitäten betroffen ist. '
In ALMA-Bildern konnten Astronomen erstmals Spuren von Schwefeldioxid- und Schwefeloxidemissionen aus vulkanischen Quellen eindeutig identifizieren.
In vulkanischen Regionen, in denen es kein Schwefeldioxid oder Monoxid gibt, sahen sie etwas anderes – Kaliumchlorid, ein weiteres vulkanisches Gas.
Dies deutet darauf hin, dass verschiedene Vulkane aus verschiedenen Magmareservoirs ausbrechen.
Aus den Bildern konnte das Team den Beitrag von Vulkanen zur Atmosphäre von Io berechnen. 30 bis 50 Prozent des Schwefeldioxids stammen direkt aus Vulkanen.
Die Forscher sagen, dass der nächste Schritt darin bestehen wird, die Temperatur der Io-Atmosphäre zu messen, insbesondere in geringen Höhen.
'Um die Temperatur der Atmosphäre von Io zu messen, müssen wir bei unseren Beobachtungen eine höhere Auflösung erzielen, was die Beobachtung des Satelliten über einen langen Zeitraum erfordert. Wir können dies nur tun, wenn Io im Sonnenlicht steht “, sagte de Pater.
Die Studie ist in zwei Artikeln verfügbar, von denen einer im Planetary Science Journal und einer in der Presse im Planetary Science Journal veröffentlicht und auf arXiv hochgeladen wurde.
