يجد علماء الفلك موجات في بحيرة الحمم في آيو

قمر كوكب المشتري آيو مع علامة لوكي باتيرا - بحيرة حمم بركانية كبيرة -. في هذه الصورة ، تشير المواد ذات اللون الأحمر الساطع والبقع السوداء إلى المناطق التي حدث فيها نشاط بركاني حديث عند التقاط هذه الصورة. حصلت مركبة الفضاء جاليليو على هذا المنظر العالمي لآيو في 19 سبتمبر 1997 على مدى أكثر من 300000 ميل (500000 كم). الصورة عبر ناسا / مختبر الدفع النفاث / جامعة أريزونا.

الاستفادة من المحاذاة المدارية النادرة بين اثنين من أقمار المشتري ، Io و Europa ، تمكن الباحثون من عمل خريطة مفصلة بشكل استثنائي لأكبر بحيرة من الحمم البركانية على Io. البحيرة تسمىلوكي باتيرا. في 8 مارس 2015 ، مر يوروبا أمام آيو ، مما أدى إلى حجب ضوء أيو تدريجيًا. مكّن الحدث الباحثين من عزل الحرارة المنبعثة من البراكين النشطة في آيو. أظهرت بيانات الأشعة تحت الحمراء (الحرارة) أن درجة حرارة سطح بحيرة الحمم البركانية Loke Patera زادت بشكل مطرد من طرف إلى آخر ، مما يشير إلى أن الحمم البركانية انقلبت في موجتين اجتاحت كل منهما من الغرب إلى الشرق على ارتفاع حوالي 3300 قدم (حوالي كيلومتر واحد). ) في اليوم.

Loki Patera هو الموقع البركاني الأكثر نشاطًا على Io ، والذي يُعرف بأنه العالم البركاني الأكثر نشاطًا في نظامنا الشمسي. البحيرة حوالي 127 ميلا (200 كم) عبر. إنقلاب الحمم البركانية هو تفسير شائع للإضاءة والتعتيم الدوريين لـ Loki Patera ، والذي تم تسميته باسمإله الشمال(إلىقارب صغيرهي فوهة بركانية على شكل وعاء). المنطقة الساخنة في باتيرا أكبر من بحيرة أونتاريو ، إحدى البحيرات الخمس الكبرى في أمريكا الشمالية.

لاحظ علماء الفلك لأول مرة سطوع آيو المتغير في السبعينيات ، لكن الأمر استغرق مركبتين فضائيتين مبكرتين -فوييجر 1 و 2 عام 1979- لمعرفة أن تغيرات السطوع كانت بسبب الانفجارات البركانية على سطح Io. على الرغم من الصور التفصيلية للغاية من مهمة جاليليو التابعة لوكالة ناسا في أواخر التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين ، يواصل علماء الفلك مناقشة ما إذا كانت السطوع في Loki Patera - الذي يحدث كل 400 إلى 600 يوم - ناتجًا عن قلب الحمم البركانية في بحيرة حمم ضخمة ، أو الانفجارات الدورية التي انتشار تدفقات الحمم البركانية على مساحة كبيرة على Io.

كاثرين دي كليرهو طالب دراسات عليا بجامعة كاليفورنيا بيركلي ومؤلف رئيسي للدراسة الجديدة حول الأمواج على Loki Patera. تم نشر الدراسة في 11 مايو 2017مراجعة الأقرانمجلةطبيعة سجية. عن كلير قال:

إذا كان Loki Patera عبارة عن بحر من الحمم البركانية ، فإنه يشمل مساحة تزيد عن مليون مرة عن مساحة بحيرة الحمم البركانية النموذجية على الأرض. في هذا السيناريو ، تغرق أجزاء من القشرة الباردة ، وتكشف الصهارة المتوهجة تحتها وتتسبب في إشراق الأشعة تحت الحمراء.

مؤلف مشاركاشلي ديفيزمن مختبر الدفع النفاث في باسادينا درس براكين أيو لسنوات عديدة. هو قال:

هذه هي أول خريطة مفيدة لباتيرا بأكمله. لا تظهر موجة واحدة بل اثنتين من الموجات التي تطفو على السطح تجتاح باتيرا. هذا أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد سابقًا.

غيب القمر آيو على سطح القمر يوروبا في 8 مارس 2015. مكن هذا الاختفاء الباحثين في النهاية من عمل خريطة تفصيلية لوكي باتيرا ، أكبر بحيرة حمم بركانية في آيو.

سطح يوروبا مغطى بجليد مائي ، وبالتالي فهو يعكس القليل جدًا من ضوء الشمس عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء (الحرارة). لهذا السبب سمح حجب Io بواسطة Europa عام 2015 للباحثين بتحديد طاقة الأشعة تحت الحمراء القادمة من Loki Patera. خلال فترة الاحتجاب ، حصل الباحثون على صور بمرايا توأمية بطول 8.4 متر (27.6 قدم) لمرصد التلسكوب ذو العينين الكبير (LBTO) في جبال جنوب شرق ولاية أريزونا. استغرق Europa حوالي 10 ثوانٍ لتغطية Loki Patera بالكامل. مؤلف مشاركمايكل سكروتسكيقال ، من جامعة فيرجينيا ، الذي قاد تطوير كاميرا الأشعة تحت الحمراء المستخدمة في هذه الدراسة:

كان هناك الكثير من ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوفر بحيث يمكننا تقسيم الملاحظات إلى فواصل زمنية تبلغ من 1 إلى 8 ثانية ، حيث تقدمت حافة Europa بضعة كيلومترات فقط عبر سطح Io. تمت تغطية Loki من جهة ولكن تم الكشف عنها من جهة أخرى ، فقط الترتيب المطلوب لعمل خريطة حقيقية لتوزيع السطح الدافئ داخل باتيرا.

أعطت هذه الملاحظات علماء الفلك خريطة حرارية ثنائية الأبعاد لـ Loki Patera بدقة أفضل من 6.25 ميل (10 كم). كشفت خريطة درجة الحرارة عن تباين سلس في درجات الحرارة عبر سطح البحيرة ، من حوالي 270 كلفن في الطرف الغربي ، حيث بدا أن الانقلاب قد بدأ ، إلى 330 كلفن في الطرف الجنوبي الشرقي ، حيث كانت الحمم المقلوبة طازجة وسخونة.

في الفيديو أدناه ، تُظهر اللوحات السفلية شدة Loki Patera كدالة للوقت حيث يتم تغطيتها (دخولها) وكشفها (خروجها) بواسطة Europa. المنحنى الأحمر هو منحنى نموذج الضوء المقابل لخريطة الكثافة الموضحة أعلاه ، أفضل خريطة تناسب الملاحظات. تظهر الرسوم المتحركة يوروبا وهو يجتاح باتيرا ويحجب أجزاء مختلفة من أرضيته.

باستخدام معلومات عن درجة الحرارة ومعدل تبريد الصهارة المستمدة من دراسات البراكين على الأرض ، تمكن دي كلير من حساب مدى تعرض الصهارة الجديدة مؤخرًا على السطح. تتفق النتائج - بين 180 و 230 يومًا قبل الملاحظات في الطرف الغربي و 75 يومًا قبل ذلك في الشرق - مع البيانات السابقة حول سرعة وتوقيت الانقلاب.

ومن المثير للاهتمام أن الانقلاب بدأ في أوقات مختلفة على جانبين من جزيرة باردة في وسط البحيرة كانت موجودة هناك منذ أن صورتها فوييجر في عام 1979. قال دي كلير:

تختلف سرعة الانقلاب أيضًا على جانبي الجزيرة ، والتي قد يكون لها علاقة بتكوين الصهارة أو كمية الغاز المذاب في الفقاعات في الصهارة. يجب أن يكون هناك اختلافات في إمداد الصهارة لنصفي باتيرا ، وأيًا كان ما يؤدي إلى بدء الانقلاب ، فإنه يتمكن من إطلاق كلا النصفين في نفس الوقت تقريبًا ولكن ليس بالضبط. تعطينا هذه النتائج لمحة عن نظام السباكة المعقد تحت Loki Patera.

اقرأ أكثرعبر جامعة كاليفورنيا في بيركلي، وشاهد الفيديو أدناه. يُظهر محاكاة تخطيطية لموجتين عادت للظهور تجتاحان Loki Patera بمعدلات مختلفة وتتقاربان في الزاوية الجنوبية الشرقية.

الخلاصة: تشير البيانات الجديدة حول البحيرة المنصهرة الضخمة على قمر كوكب المشتري Io - أكثر عالم نشط بركانيًا في نظامنا الشمسي - إلى وجود موجتين من الحمم البركانية يوميًا ، تجتاحان ببطء من الغرب إلى الشرق.

عبر جامعة كاليفورنيا في بيركلي