天文学者は初めて、イオの火山から噴出する有毒な火山ガスのプルームの明確な証拠を見ました。
木星の月の新しいラジオ画像は、イオの雰囲気についての質問への答えを提供します。
イオは太陽系で最も火山性の場所です。 400以上の活発な火山がその表面を覆っています。これは、木星だけでなく、ガス巨人の他の3つのガリラヤ衛星によっても重力によってさまざまな方向に引かれているため、衛星の内部張力の現れです。
薄い大気とイオの表面では、二酸化硫黄が支配的です-はい、硫黄-は内部から噴出されます。 それは火山の亀裂を通してガスを噴出し、夜に地面に落ち着き、冷却して衛星に黄色とオレンジ色の色合いを与えます。
しかし、このガスのどれだけが、太陽によって再加熱された二酸化硫黄の凍った表面から来るのと比較して、火山から直接来るのでしょうか？ 定量化するのは困難でした。
「どのプロセスがイオの大気のダイナミクスを駆動するのかは不明です」と、カリフォルニア大学バークレー校の天文学者イムケ・デ・ペーターは述べています。
「イオが日光に当たっているときに氷の表面から昇華するのは火山活動なのか、それともガスなのか？ 火山が大気に大きな影響を与えることを示しています。
研究者たちはついに答えを得ると同時に、月の火山性硫黄のプルームを検出することができました。
常に火山ガスが漏れている世界にとって、イオの雰囲気は驚くほど薄い。 ほとんどのガスは、ジュピターとその磁場との複雑な相互作用によって毎秒約1メートルトンで逃げ、ジュピターを周回するイオのプラズマトーラスと呼ばれる巨大なプラズマのドーナツを作成します。
残りの大気は、月の内部の地質学的プロセスについて多くのことを伝えることができます。これは、太陽系の外部の惑星のダイナミクスのいくつかを理解するのに役立ちます。
ビデオは、IoがJupiterによって食され、日食から出現するときの、無線スペクトル(ALMAによって取得)および光学光(Voyager 1およびGalileoミッションから)でのJupiterの月Ioの画像を示しています。 ラジオ画像は、イオの火山から上昇する二酸化硫黄のプルーム(黄色)を初めて示しています。 [ビデオ提供：ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)、I。dePater et al。; NRAO / AUI NSF、S。Dagnello; NASA]。
競合する重力の影響がIoに及ぼす影響と、これらの影響が他の物体に同じ影響を与えない理由を正確に知っている場合、重力が外惑星にどのように影響するかについて、より多くの情報に基づいて推測できます。
そのため、天文学者は、チリのAtacama Large Millimeter / Submillimeter Array(ALMA)望遠鏡を使用して、Ioが木星の影に出入りするときに電波をより詳しく研究しました。
彼らが最初に見つけたのは、イオの大気中に二酸化硫黄が残っていないということでした。 夜になると、温度は二酸化硫黄の凝固点を下回ります。
宇宙船ガリレオによるイオのカラー画像。 (NASA / JPL /アリゾナ大学)
表面が再び日光にさらされると、凍結した二酸化硫黄が昇華して大気中に戻り、約10分で補充されます。これは予想よりもはるかに高速です。
この奇妙な癖は、火山の雰囲気の影響を研究するための完璧なツールであることが証明されています。
「イオが木星の影に入り、直射日光が当たらないときは、イオの表面に凝縮する硫黄ガスには寒すぎます」と、コロンビア大学の天文学者StatiaLush-Cookは説明しました。
「この間、火山起源の二酸化硫黄しか見ることができません。 このようにして、火山活動によって影響を受ける大気の量を正確に確認できます。
ALMA画像では、天文学者は、火山源からの二酸化硫黄と酸化硫黄の放出の痕跡を初めて明確に特定することができました。
二酸化硫黄や一酸化炭素が存在しない火山地域では、別の火山ガスである塩化カリウムという何かが見られました。
これは、異なる火山が異なるマグマ貯留層から噴火することを示唆しています。
画像から、チームはイオの大気への火山の寄与を計算することができました。 二酸化硫黄の30〜50％は、火山から直接供給されます。
研究者たちは、次のステップは、特に低高度で、イオの大気の温度を測定しようとすることだと言います。
「イオの大気の温度を測定するには、観測でより高い解像度を取得する必要があります。これには、長期間にわたって衛星を観測する必要があります。 これは、Ioが日光に当たっているときにのみ実行できます」とdePater氏は述べています。
この研究は2つの記事で利用できます。1つはThePlanetary Science Journalに掲載され、もう1つはThe Planetary Science Journalの報道機関に掲載され、arXivにアップロードされています。
