การระเบิดของภูเขาไฟบนไอโอ ซึ่งเป็นดวงจันทร์กาลิเลโอที่อยู่ชั้นในสุดของดาวพฤหัสและวัตถุที่มีการระเบิดของภูเขาไฟมากที่สุดในระบบสุริยะ ไม่น่าจะมาจากมหาสมุทรแมกมาทั่วโลกซึ่งอยู่ใต้พื้นผิว ตามการวิเคราะห์ใหม่ของข้อมูลจูโนและกาลิเลโอ ดอปเปลอร์จาก เครือข่ายห้วงอวกาศและการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์
โครงสร้างภายในของ Io ตามที่เปิดเผยโดยการศึกษาครั้งนี้ เครดิตรูปภาพ: Sofia Shen / NASA / JPL / Caltech
ใหญ่กว่าดวงจันทร์ของโลกเล็กน้อยเป็นวัตถุที่มีการปะทุของภูเขาไฟมากที่สุดในระบบสุริยะ
มันเป็นดวงจันทร์กาลิเลียนชั้นในสุดของดาวพฤหัส ซึ่งนอกเหนือจากไอโอแล้ว ยังรวมถึงยูโรปา แกนิมีด และคัลลิสโต
ไอโอถูกขังอยู่ในสงครามชักเย่อด้วยแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวพฤหัส ยูโรปา และแกนีมีด ไอโอถูกบีบอยู่ตลอดเวลา ทำให้เกิดการสะสมความร้อนจากแรงเสียดทานภายใน ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นสาเหตุที่ทำให้ไอโอขยายตัวอย่างต่อเนื่องและแพร่หลาย-
การปะทุของภูเขาไฟบนดวงจันทร์ถูกค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2522 เมื่อลินดา โมราบิโต วิศวกรในภารกิจโวเอเจอร์ของนาซา สังเกตเห็นการปะทุในภาพหนึ่งในภาพที่ยานอวกาศลำนี้ถ่ายระหว่างการทัวร์ชมดาวเคราะห์ชั้นนอกอันโด่งดัง
ตั้งแต่นั้นมา มีการสังเกตการณ์นับไม่ถ้วนที่บันทึกถึงธรรมชาติที่ไม่สงบของไอโอ จากทั้งจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศและบนโลก
“ไอโอเป็นดวงจันทร์กาลิลีชั้นในสุด ซึ่งโคจรรอบดาวพฤหัสทุกๆ 42.5 ชั่วโมง” ดร.ไรอัน พาร์ค ผู้ร่วมวิจัยของจูโนจากห้องทดลองขับเคลื่อนด้วยไอพ่นของ NASA และเพื่อนร่วมงานกล่าว
“มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 3,643 กม. และความหนาแน่นรวม 3,528 กก./ม.3ทำให้มีขนาดใหญ่กว่าทั้งเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาแน่นมากกว่าดวงจันทร์ประมาณ 5%”
“เนื่องจากวงโคจรประหลาดของ Io ระยะทางจากดาวพฤหัสบดีจึงแปรผันประมาณ 3,500 กิโลเมตร ส่งผลให้แรงดึงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีแปรผัน”
“คล้ายกับกระแสน้ำบนดวงจันทร์ที่โลกสร้างขึ้น ความแปรผันของแรงโน้มถ่วงเหล่านี้ทำให้เกิดการเสียรูปของกระแสน้ำบนไอโอ ซึ่งมีทฤษฎีว่าทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานปฐมภูมิสำหรับการระเบิดของภูเขาไฟที่รุนแรงและการแผ่รังสีอินฟราเรดที่สังเกตได้บนพื้นผิวของไอโอ”
ปริมาณพลังงานขึ้นน้ำลงอาจเพียงพอที่จะทำให้เกิดการละลายภายในไอโอ และอาจก่อตัวเป็นมหาสมุทรแมกมาใต้ผิวดิน แต่ทฤษฎีนี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่
การวัดขอบเขตของการเสียรูปของกระแสน้ำของไอโอสามารถช่วยระบุได้ว่าทฤษฎีมหาสมุทรแมกมาน้ำตื้นนั้นเป็นไปได้หรือไม่
“ตั้งแต่การค้นพบของโมราบิโต นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ได้สงสัยว่าภูเขาไฟถูกดูดออกมาจากลาวาใต้พื้นผิวได้อย่างไร” ดร.สก็อตต์ โบลตัน นักวิจัยหลักของจูโน นักวิจัยจากสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ กล่าว
“มีมหาสมุทรน้ำตื้นที่มีแมกมาร้อนสีขาวเติมเชื้อเพลิงให้กับภูเขาไฟไหม หรือแหล่งที่มาของพวกมันมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากขึ้นหรือไม่”
“เรารู้ว่าข้อมูลจากการบินผ่านใกล้มากสองครั้งของจูโนสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการทำงานของดวงจันทร์ที่ถูกทรมานนี้”
พื้นที่ขั้วโลกเหนือของไอโอถูกยึดโดยจูโนของนาซ่าระหว่างยานอวกาศโคจรผ่านดาวก๊าซยักษ์ครั้งที่ 57 เมื่อวันที่ 30 ธันวาคม พ.ศ. 2566 เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt
ยานอวกาศจูโนของนาซ่าทำการบินผ่านไอโออย่างใกล้ชิดในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2566 และกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2567 โดยเข้าใกล้พื้นผิวของมันประมาณ 1,500 กม.
ในระหว่างการเข้าใกล้ จูโนได้สื่อสารกับเครือข่ายห้วงอวกาศของ NASA โดยได้รับข้อมูล Doppler ความถี่คู่ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งใช้ในการวัดแรงโน้มถ่วงของ Io โดยการติดตามว่าข้อมูลดังกล่าวส่งผลต่อการเร่งความเร็วของยานอวกาศอย่างไร
เมื่อรวมข้อสังเกตเหล่านี้เข้ากับข้อมูล Doppler ที่เก็บถาวรจากภารกิจกาลิเลโอของ NASA และจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน นักวิจัยได้คำนวณขอบเขตที่ Io มีรูปร่างผิดปกติจากแรงน้ำขึ้นน้ำลง
ผลลัพธ์ไม่สอดคล้องกับสิ่งที่คาดไว้หากมีมหาสมุทรแมกมาตื้นทั่วโลก ซึ่งบ่งชี้ว่าไอโอมีเนื้อโลกแข็งเป็นส่วนใหญ่
ยังคงมีการกำหนดขอบเขตของแมกมาที่อยู่ลึกลงไปในดวงจันทร์หรือไม่
การค้นพบนี้บ่งชี้ว่าแรงขึ้นน้ำลงไม่ได้สร้างมหาสมุทรแมกมาทั่วโลกเสมอไป ซึ่งอาจมีผลกระทบต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดวงจันทร์ดวงอื่นๆ เช่น เอนเซลาดัสหรือยูโรปา
“การค้นพบของจูโนที่ว่าแรงขึ้นน้ำลงไม่ได้สร้างมหาสมุทรแมกมาทั่วโลกเสมอไป ไม่เพียงกระตุ้นให้เราคิดใหม่เกี่ยวกับสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับการตกแต่งภายในของไอโอ” ดร. ปาร์คกล่าว
“มันมีผลกระทบต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดวงจันทร์ดวงอื่นๆ เช่น เอนเซลาดัสและยูโรปา แม้กระทั่งดาวเคราะห์นอกระบบและซุปเปอร์เอิร์ธ”
“การค้นพบใหม่ของเราเปิดโอกาสให้คิดใหม่เกี่ยวกับสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับการกำเนิดและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์”
ของทีมกระดาษได้รับการตีพิมพ์ในวารสารสัปดาห์นี้ธรรมชาติ-
-
อาร์เอส ปาร์คและคณะ- การตอบสนองต่อกระแสน้ำของ Io ทำให้มหาสมุทรแมกมาตื้นเขินไม่ได้ธรรมชาติเผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 12 ธันวาคม 2024; ดอย: 10.1038/s41586-024-08442-5
