ماه آتشفشانی مشتری، آیو، ممکن است صدها برابر داغ‌تر از تصور دانشمندان باشد
«این مانند آن است که روشنایی یک آتش بزرگ را فقط با مشاهده شعله‌ها و نادیده گرفتن اخگرهای اطراف آن تخمین بزنیم.»
دانشمندان با استفاده از داده‌های فضاپیمای جونو ناسا دریافته‌اند که آتشفشانی‌ترین جرم منظومه شمسی حتی از آنچه تصور می‌کردیم داغ‌تر است. در واقع، قمر مشتری، آیو، ممکن است صدها برابر بیشتر از تخمین‌های پیشین از سطح خود گرما ساطع کند.
دلیل این دست‌کم گرفتن، کمبود داده‌ها نبوده، بلکه به نحوه تفسیر داده‌های جونو بازمی‌گردد. نتایج همچنین نشان می‌دهند که حدود نیمی از گرمای ساطع‌شده از آیو تنها از ۱۷ مورد از ۲۶۶ منبع آتشفشانی شناخته‌شده این قمر سرچشمه می‌گیرد. تیم مسئول این پژوهش معتقد است که این تمرکز آشکار گرما، به‌جای انتشار یکنواخت در سطح جهانی، می‌تواند نشان دهد که برخلاف نظریه‌های پیشین، اقیانوسی از گدازه در سرتاسر زیر سطح این قمر مشتری وجود ندارد.
فدریکو توسی، سرپرست تیم از مؤسسه ملی اخترفیزیک (INAF) در بیانیه‌ای ترجمه‌شده گفت: «در سال‌های اخیر، چندین مطالعه پیشنهاد کرده‌اند که توزیع گرمای ساطع‌شده از آیو، که در طیف فروسرخ اندازه‌گیری شده است، می‌تواند به ما در درک وجود یک اقیانوس ماگمای جهانی در زیر سطح آن کمک کند. با این حال، با مقایسه این نتایج با دیگر داده‌های جونو و مدل‌های حرارتی دقیق‌تر، متوجه شدیم که چیزی درست نیست: مقادیر خروجی حرارتی در مقایسه با ویژگی‌های فیزیکی دریاچه‌های گدازه شناخته‌شده، بسیار پایین به نظر می‌رسیدند.»
توسی در ادامه توضیح داد که تا به امروز، مطالعات روی آیو به‌شدت بر روی یک باند خاص از نور فروسرخ موسوم به باند-M متمرکز بوده‌اند. داده‌های باند-M که توسط ابزار نقشه‌بردار فروسرخ شفق مشتری (JIRAM) بر روی فضاپیمای جونو جمع‌آوری شده‌اند، در شناسایی داغ‌ترین مناطق آیو و در نتیجه برای درک فعالیت‌های آتشفشانی آن بسیار ارزشمند بوده‌اند، اما توسی می‌گوید اندازه‌گیری‌های جمع‌آوری‌شده در این باند طیفی ممکن است بر تخمین‌های پیشین گرما تأثیر گذاشته باشد.
توسی گفت: «مشکل اینجاست که این باند تنها به بالاترین دماها حساس است و بنابراین تمایل دارد که داغ‌ترین و گداخته‌ترین مناطق آتشفشان‌ها را برجسته کرده و مناطق سردتر اما بسیار گسترده‌تر را نادیده بگیرد. در عمل، این مانند آن است که روشنایی یک آتش بزرگ را فقط با مشاهده شعله‌ها و نادیده گرفتن اخگرهای اطراف آن تخمین بزنیم: شما درخشان‌ترین نقاط را ثبت می‌کنید، اما تمام انرژی واقعی ساطع‌شده را اندازه‌گیری نمی‌کنید.»
نگاهی متفاوت به آیو
بازنگری در رویکرد تحلیل داده‌های JIRAM فضاپیمای جونو، دیدگاه این تیم را نسبت به ساختار دریاچه‌های گدازه‌ای آیو تغییر داد. آنها دریافتند که بیشتر آتشفشان‌های آیو دمای یکنواختی ندارند، بلکه دارای یک حلقه بیرونی داغ و درخشان و یک پوسته مرکزی جامد و خنک‌تر هستند. این منطقه دوم در باند-M نور فروسرخ روشنایی کمتری دارد اما سطح وسیع‌تری را پوشش می‌دهد و همین امر به آن اجازه می‌دهد مقدار عظیمی گرما ساطع کند.
توسی ادامه داد: «وقتی این مؤلفه “پنهان” نیز در نظر گرفته شود، شار حرارتی واقعی تا صدها برابر بیشتر از مقداری است که تنها با تحلیل باند-M محاسبه می‌شد. این یک جهش قابل توجه است، زیرا مقیاس توازن انرژی این قمر [آیو] را تغییر می‌دهد.»
این موضوع می‌تواند پیامدهایی برای وجود اقیانوس جهانی ماگما در زیر سطح آیو داشته باشد، اما توسی به‌وضوح بیان می‌کند که وجود این ویژگی چیزی نیست که با این تحقیق بتوان آن را کاملاً رد کرد. در واقع، او این نظریه را مطرح می‌کند که نمی‌توان از داده‌های باند-M ابزار JIRAM برای تأیید وجود این اقیانوس ماگما استفاده کرد.
توسی گفت: «بنابراین، احتیاط ما کاملاً منطقی است: ما نمی‌گوییم که چنین اقیانوسی وجود ندارد، بلکه معتقدیم که وجود آن را نمی‌توان از این مشاهدات استنباط کرد. مهم است که پیش از رسیدن به نتایج قطعی در مورد چنین مسئله پیچیده‌ای، محدودیت‌های داده‌های موجود را بشناسیم.»
متأسفانه، ممکن است مدتی طول بکشد تا دانشمندان دوباره چنین نگاه دقیقی به آیو داشته باشند، بنابراین سؤال در مورد اقیانوس ماگمای جهانی آن ممکن است بی‌پاسخ بماند.
توسی گفت: «در سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴، جونو نزدیک‌ترین و دقیق‌ترین مشاهدات از آیو را که تاکنون توسط یک فضاپیما به دست آمده، انجام داد. با این حال، در سال آینده، تکامل طبیعی مدار فضاپیما دیگر اجازه چنین گذر نزدیکی را نخواهد داد. مأموریت‌های آینده به منظومه مشتری، مانند Juice از آژانس فضایی اروپا و Europa Clipper از ناسا، قادر به مشاهده آیو با وضوح فضایی قابل مقایسه نخواهند بود، زیرا عمدتاً به گانیمد و اروپا اختصاص خواهند داشت.»
«با این وجود، نظارت بر آیو همچنان حیاتی است.»
او افزود که یافته‌های این تیم باید چارچوبی فراهم کند که بتوان از آن برای تفسیر دقیق‌تر مشاهدات آیو، حتی از فضاپیماهای دوردست، استفاده کرد. این امر می‌تواند در نهایت به پژوهشگران کمک کند تا به علت اصلی فعالیت‌های آتشفشانی شدید این قمر مشتری پی ببرند.
توسی در پایان گفت: «با نگاه به آینده، این تجربه می‌تواند در طراحی مأموریت‌های آینده که به‌طور خاص به آیو اختصاص دارند نیز مؤثر باشد؛ مأموریت‌هایی که سرانجام می‌توانند مستقیماً فرآیندهایی را که شدیدترین فعالیت‌های آتشفشانی منظومه شمسی را تغذیه می‌کنند، مشاهده کنند.»
پژوهش این تیم روز چهارشنبه (۵ نوامبر) در مجله Frontiers in Astronomy and Space Sciences منتشر شد.