Международная группа планетологов и вулканологов доказала, что тепловой поток Ио недооценивался почти в 10 раз из-за невидимого ранее «низкотемпературного» излучения лавовых озёр
Исследовательская группа под руководством Пьеро ди Мартино и Алессандро Муры из Национального института астрофизики Италии (INAF) представила результаты детального анализа теплового режима вулканических центров Ио. Работа, основанная на данных спектрометра JIRAM межпланетной станции «Юнона», разрешает многолетний «энергетический парадокс» самого вулканически активного тела Солнечной системы.
Выяснилось, что предыдущие оценки общего теплового потока спутника были занижены в несколько раз, так как они не учитывали колоссальную энергию, излучаемую «холодными» корками лавовых озёр в длинноволновом инфракрасном диапазоне.
Фундаментальное открытие заключается в обнаружении термической дихотомии. Типичное лавовое озеро на Ио представляет собой структуру из двух компонентов: узкого высокотемпературного кольца на периферии с температурой около 900 К и обширной коры (200–350 К). Ранее наземные телескопы и аппарат Galileo из-за недостаточного разрешения фиксировали преимущественно яркое свечение горячих колец в M-диапазоне (4,5–5 мкм). Однако расчёты команды «Юнона» показали, что основной вклад в энергетический бюджет вносят именно тусклые центральные области. Поскольку максимум их излучения смещён в область 10–20 мкм, традиционные методы оценки мощности по ближнему ИК-диапазону давали погрешность вплоть до десятикратной.
Источник: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM / MSSS
В ходе исследования планетологи применили метод ядерной оценки плотности (KDE) для разделения сигналов от горячих трещин и основной поверхности озера. Было доказано, что центральные зоны озёр излучают энергию однородно, как сплошные остывающие радиаторы, а не через систему горячих разломов.
Анализ временной изменчивости озёр Аматэрасу и Хорс показал, что облик этих объектов постоянно меняется: от «кольцевого» состояния до фазы полного обновления поверхности. Математическое моделирование остывания расплавов позволило определить возраст коры исследованных объектов — от нескольких месяцев до 10 лет, что даёт новые ограничения для понимания вязкости магмы Ио.
Научная ценность работы выходит за рамки каталогизации вулканов. Установление того, что средний цикл обновления поверхности Ио составляет около 10 лет, позволяет синхронизировать наблюдаемые данные с теоретическими моделями приливного разогрева недр. До этого открытия учёным «не хватало» фиксируемого тепла, чтобы объяснить, куда уходит энергия гравитационных взаимодействий Юпитера и Европы. Теперь доказано: старые и холодные лавовые озера являются главными энергетическими клапанами спутника, сбрасывающими тепло из недр гораздо эффективнее, чем катастрофические извержения.
В состав научной группы вошли ведущие мировые эксперты, включая Розали Лопес из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) и Джани Радебо из Университета Бригама Янга. Объединение опыта полевых вулканологов, изучающих земные озера Эрта-Але и Килауэа, с техническими возможностями «Юноны» позволило впервые количественно описать термодинамику Ио как единой динамической системы.
Исследование подтверждает, что для корректного понимания эволюции спутника необходимо рассматривать не только ослепительно яркие вспышки, но и медленное, невидимое глазу остывание его глобальных лавовых морей.
