Lavasjöar på månen Io

 

Månen Io är trea i storleksordning av de i dag kända 95 månarna runt Jupiter.

Nya rön från NASA:s rymdsond Juno ger nu en mer fullständig bild av hur utbredda lavasjöarna är på Io är och inklusive de vulkaniska processer som pågår där. Resultaten kommer från Junos instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), som den italienska rymdorganisationen har bidragit med. JIRAM "ser" i infrarött ljus.

 Ett antal sonder har genom åren svept förbi  Jupiter där  flera förbiflygningar av Io även inkluderats under dessa förbiflygningar upptäcktes  plymer och  lavasjöar. Forskare anser numera att Io sträcks ut och pressas samman likt ett dragspel av grannmånar och den massiva Jupiter själv och det är anledningen till att den blivit den vulkaniskt mest aktiva världen i vårt solsystem.

Men även om det finns många teorier om vilka typer av vulkanutbrott som sker på Ios yta finns det få stödjande data. I både maj och oktober 2023 flög Juno förbi Io och kom inom cirka 35 000 kilometer respektive 13 000 kilometer från den. Bland Junos instrument som fick en ordentlig titt på Io fanns just ovan nämnda JIRAM. 

JIRAM är utformad till att fånga det infraröda ljuset (som inte är synligt för det mänskliga ögat) som kommer från Jupiters inre och undersöka väderskiktet ner till 50 till 70 kilometer under gasjättens molntoppar. Men under Junos förlängda uppdrag har teamet också använt instrumentet för att studera månarna Io, Europa, Ganymedes och Callisto. JIRAMs Io-bilderna visade närvaron av ljusa ringar som omgav ytan på mångfalda heta platser.

"Den höga rumsliga upplösningen i JIRAM:s infraröda bilder, i kombination med Junos gynnsamma position under förbiflygningarna avslöjade att hela Ios yta är täckt av lavasjöar som innehåller kalderaliknande formationer", beskriver Alessandro Mura en av forskarna bakom studien vid National Institute for Astrophysics i Rom. "I de områden av Ios yta där vi har mest komplett data uppskattar vi att cirka 3 procent av denna yta är täckt av en  lavasjö." (En kaldera är en stor fördjupning i en yta som bildas när en vulkan fått utbrott och ytan kollapsar.)

Forskarna publicerade en artikel den 20 juni i tidskriften Nature Communications Earth and Environment av de senaste rönen om vulkanisk aktivitet på Juno.

Bild vikipedia på Io.

Den vulkaniska aktivitetens ursprung på månen Io

 

Io är i storleksordning den tredje största av Jupiters månar och den som finns närmst Jupiter av dennas 92 månar (ev har antalet uppräknats nu).

Ett team av vulkanologer och planetforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, University of Arizona och Arizona State University har nyligen skapat en ny bild av Ios vulkaniska aktivitet och då funnit att dess tidvattenuppvärmning sannolikt är koncentrerad till dess övre mantel. Studien som publicerats i tidskriften Nature Astronomy behandlar analyserad data från sensorer som mäter värmeavgivning från Io.

Tidigare forskning har antytt att Io är det mest vulkaniskt aktiva objektet i solsystemet. Dess yta är täckt av kaldera (kaldera är en stor kittelformad fördjupning i jordskorpan som skapas då en vulkan med flera kilometer stor diameter kollapsar) och röda floder av smält sten. Forskare söker ännu källan till värmen som driver denna aktivitet men har inte kunnat hitta säkra bevis på vad det är som sker.

De har länge förespått att källan kommer från Jupiters gravitation då den utövar en förändrad dragningskraft på månen (tidvatteneffekt) på grund av förändringar i månens avstånd till planeten i sin bana. Detta resulterar i friktion i månens steniga material bode teoretiskt då resultera i värmeproduktion. Vad forskare inte vetat tills nu är om värmen kommer djupt inifrån månen eller närmare dess yta. I den nya studien beskriver forskarna bevis som tyder på att det är det senare.

År 2016 kretsade sonden Juno  runt Jupiters poler vilket gav forskare ett sätt att lära sig mer om värmen som kommer från Io:s poler. Forskargruppen kunde då kombinera nya data med gamla och skapa en global värmekarta av hela Io.

De kunde kartlägga 266 vulkaniska hotspots och fann att månen avgav 60 procent mer värme längs sina lägre breddgrader än sina högre breddgrader – en egenskap som tyder på att värmen som är ansvarig för mycket av den vulkaniska aktiviteten finns strax under ytan. Om så säkert kan bevisas föreslår forskarna att det kan betyda att Io har en mjuk övre mantel eller till och med ett smält mineralhav under ytan.

Bild vikipedia Aktiva lavaflöden i den vulkaniska regionen Tvashtar Paterae. Bilderna tagna av sonden Galileo i november 1999 och februari 2000.

Månen Io med dess sanddynor fascinerar

 

Io är i storleksordning den tredje av Jupiters månar. Ytan är ung. Istället för nedslagskratrar såg Voyager 1 hundratals vulkankratrar, varav några  aktiva. Foton visade eruptioner av 300 km höga moln över ytan.

Nyligen publicerades från Rutgers The state university of new Jersey en studie där det beskrivs hur sanddyner kan bildas även på en yta så isig och orolig som Io:s.

Studien publicerades i tidskriften Nature Communications och bygger på en studie av de fysiska processer vilka styr sandkorns rörelser utifrån de data man har efter en analys av bilder från Nasas Galileos 14-åriga uppdrag vilkens uppdrag gjorde det möjligt att skapa de första detaljerade kartorna över Jupiters månar.

Den nya studien förväntas utöka vår förståelse av de geologiska egenskaperna i dessa månar.

"Våra studier pekar på att Io kan vara en "sanddynvärld", säger huvudförfattaren George McDonald, postdoktor vid Rutgers Earth and Planetary Sciences Department. "Vi har föreslagit och kvantitativt testat, en mekanism genom vilken sandkorn kan röra sig och i sin tur få sanddyner att bildas."

Nuvarande vetenskaplig förståelse dikterar att sanddyner till sin natur är kullar eller åsar av sand staplade genom vindar. Forskare i tidigare studier av Io;s yta sa tidigare att då vind här inte kan ha bildat  sanddyner eftersom kraften i vindarna på Io är för svaga på grund av månens atmosfärs låga densitet och att  därför åsarna är något annat än sandåsar.

"Arbetet nu säger oss att de miljöer där sanddyner finns är betydligt mer varierade än de klassiska, ändlösa ökenlandskapen på delar av jorden eller på den fiktiva planeten Arrakis i 'Dune'," sa McDonald.

Galileouppdraget, som varade mellan 1989 och 2003, loggade så många vetenskapliga data att forskare än i dag fortfarande studerar de uppgifter som samlades in då. En av de viktigaste insikterna av datan var upptäckten av den höga omfattningen av vulkanisk aktivitet på Io . Den var så stor att Io:s vulkaner upprepade gånger och snabbt förändrar Io:s yta.

Ios yta är en blandning av svart stelnade lavaflöden och sand, flödande "effusiva" lavaströmmar och "snö" av svaveldioxid. Forskarna använde matematiska ekvationer för att simulera krafterna på ett enda korn av basalt eller frost och beräkna dess väg. När lava strömmar genom svaveldioxid under månens yta är dess ventilering "tät och snabbrörlig nog för att förflytta korn på Io;s yta vilket möjliggör  bildandet av storskaliga funktioner som sanddyner", sade McDonald. Vi måste i detta (min anm.) lägga in tiden. Gör vi detta är bildandet av sanddyner enligt ovan mycket troligt.

När forskarna utformade en mekanism genom vilken sanddyner kan bildas såg de på bilder av Ios yta tagna av Galileo-rymdfarkosten för att få mer bekräftelse av teorin. Avståndet mellan topparna över ytan höjd-till-bredd-förhållanden som de observerade överensstämde med trender för sanddyner som ses på jorden och andra planeter.

"Ett sådant här arbete gör att vi bättre kan förstå hur kosmos fungerar", säger Lujendra Ojha, medförfattare och biträdande professor vid institutionen för Earth and Planetary Sciences.

Artikeln inkluderade kolleger från University of Oregon, Massachusetts Institute of Technology, Texas A&M University och Jet Propulsion Laboratory vid California Institute of Technology.

Bild vikipedia visande två stora vulkanutbrott på Io, den som är synlig till vänster vid horisonten har en höjd av 140 km, den till höger 75 km (Galileo farkostens tog bilden 1997)

Lyssna på månen Ios radiovågutsläpp

 

Genom att lyssna på ljudet från elektroner som strömmar in mot Jupiter från dess vulkaniska måne Io har forskare som genom NASA:s rymdfarkost Juno hittat vad som utlöser de kraftfulla radioutsläppen i Jupiters gigantiska magnetfält. Resultatet vsiar beteendet hos de enorma magnetfält som genereras av gasjätteplaneter som Jupiter. Jupiter har det största och kraftfullaste magnetfältet av planeterna i vårt solsystem med en styrka cirka 20000 gånger starkare än jordens magnetfält.

 Io:s vulkaner släpper tillsammans ut ett ton av gaser och partiklar per sekund ut i rymden nära Jupiter vilket av solvinden dras in mot Jupiter. En del av detta material delas upp i elektriskt laddade joner och elektroner och fångas snabbt av Jupiters magnetfält. När Jupiters magnetfält då sveper förbi Io accelererar elektronerna från månen längs magnetfältet in mot Jupiters poler. Längs vägen genererar dessa elektroner "dekameter" radiovågor (så kallade dekametriska radioutsläpp, eller DAM). Juno Waves-instrumentet kan då "lyssna" på denna radioemission som elektronerna genererar.

Forskarna använde för sitt syfte Juno Waves-data för att identifiera de exakta platserna inom Jupiters stora magnetfält där dessa radioinsläpp skedde mot Jupiter. Platser där förhållandena är precis rätt för att generera radiovågorna; här finns rätt magnetisk fältstyrka och rätt densitet av elektroner (inte för mycket och inte för lite), enligt teamet för att lyssna på ljudet av skeendet.

 Radiovågorna kommer ut från källan längs väggarna av en ihålig kon i linje med och styrs av, styrkan och formen på Jupiters magnetfält. Signalen från Juno hörs först när Jupiters  kon av magnetfältet är på rätt plats i förhållande till Io  likt en fyr lyser korta signaler mot ett skepp till sjöss. Martos heter huvudförfattaren till  artikeln om denna forskning publicerad i juni 2020 i Journal of Geophysical Research: Planets.

 Lyssna på signalerna här. https://phys.org/news/2021-07-juno-tunes-radio-noise-triggered.html

Bild från vikipedia på Jupiters tredje största måne Io

Månen Io och dess vulkanism och atmosfären

 

Nya radioteleskopbilder från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) med dess 66 högprecisionsantenner i Chile har gett ny kunskap om vulkanismens påverkan i Jupiters måne Io:s atmosfär.

Månens ca 400 aktiva vulkaner gör att Io är den vulkaniskt mest aktiva månen i solsystemet.

Vulkanerna här spyr ut svavelgaser vilket ger Io dess gul-vit-orange-röda färg genom att is fryser till på dess yta.

Io har en atmosfär med en densitet ungefär en miljard gånger tunnare än jordens atmosfär. Men det är tillräcklig densitet för att vi ska kunna lära oss mer om Ios vulkaniska aktivitet och ge oss en förståelse av månens inre.

Tidigare forskning har visat att Ios atmosfär domineras av svaveldioxidgas från vulkanisk aktivitet. ”Det är dock inte känt vilken process som driver dynamiken i Io atmosfär”, säger Imke de Pater vid University of California, Berkeley och tillägger. "Är det vulkanisk aktivitet, eller gas som har sublimerats (övergått från fast till gasformigt tillstånd) från den isiga ytan när Io är i solljus? " "När Io passerar in i Jupiters skugga, och är ur direkt solljus, är det för kallt för svaveldioxidgas och det kondenserar på Ios yta. Under den tiden kan vi bara se vulkaniskt svaveldioxid. Vi kan se exakt hur mycket av atmosfären som påverkas av vulkanisk aktivitet," förklarade Statia Luszcz-Cook från Columbia University, New York.

Tack vare ALMA:s utsökta upplösningar och känslighet kunde astronomerna för första gången tydligt se plymer av svaveldioxid (SO2) och svavelmonoxid (SO) stiga upp från vulkanerna. Utifrån dessa ögonblicksbilder beräknades att aktiva vulkaner direkt producerar 30-50 procent av Ios atmosfär. Man fann även att en tredje gas kom ur vulkanerna. Gasen kaliumklorid.

 Io är vulkaniskt aktiv på grund av en process som kallas tidvattensuppvärmning. Denna process innebär att Io kretsar över Jupiter i en bana som inte är helt cirkulär. Utöver det har Io samma sida alltid vänd mot Jupiter. Samma effekt som månen har till Jorden därav samma tidvatteneffekter också.

Gravitationen vid Jupiters andra månar de större Europa och Ganymede orsakar enorma mängder inre friktion och värme i Io vilket ger upphov till vulkaner som Loki Patera. En vulkan som sträcker sig över 200 kilometer i diameter.

Det man kan ta till sig och komma ihåg (min anm.) är att här ges förklaringen till den annorlunda färgkombinationen på Io. Se ovan.

Bild på månen Io från vikipedia.