Jüpiter’in ayı Io, güneş sisteminin uyduları arasında tek başına duruyor. 400’den fazla aktif volkanı vardır ve yüzeyi, bazıları Everest Dağı’ndan daha yüksek olan 100’den fazla devasa volkanik dağa ev sahipliği yapmaktadır. Yüzeyi, bu volkanlardan gelen kükürt bakımından zengin serpinti ile boyanıp yeniden boyanarak, ayı kırmızı, sarı ve turuncu tonlara boyamaktadır. En büyüğü 200 km çapında olan geniş lav gölleri de yüzeyini noktalıyor. Bütün bunlar Dünya’nın yalnızca dörtte biri kadar olan bir dünyada.
Dünyanın mütevazı volkanizması, bir çift kaynaktan gelen iç ısıyla beslenir: Gezegenin oluşumundan kalan ilksel ısı ve manto ve kabuktaki elementlerin radyoaktif bozunmasından kaynaklanan ısı. Ancak Io çok daha istikrarsız bir durumda.
Bir çekişmeye yakalanmış durumda. Jüpiter’in güçlü çekim kuvveti ve diğer üç Galile uydusu olan Callisto, Ganymede ve Europa’nın birleşik çekim etkileri tarafından bir o yana bir bu yana çekiliyor. Bu güçlü kuvvetlerin tümü neredeyse Io’yu alt edecek ve Ay’ı sürekli olarak gerecek ve deforme edecektir. Bu eylem Io’yu ısıtarak yoğun volkanik doğasını yaratır ve korur.
JWST ile çalışan araştırmacılar, bu eşsiz dünya hakkında yeni bilgiler toplamak için Io’yu 2022 ve 2023’te iki kez gözlemledi. Sonuçları, dergide yayınlanan yeni araştırmada yer alıyor. Jeofizik Araştırma Dergisi: Gezegenler “Tutulmada Io’nun Yakın IR JWST Gözlemlerinde (SI)’nin İlk Tespiti ve SO Emisyonları, Gelişen Volkanik Patlamalar ve Önceki UV HST-STIS (SI) Emisyonlarıyla Karşılaştırma.” Baş yazar, UC Berkeley’de Astronomi Profesörü olan Imke de Pater’dir.
Dünya ve diğer kayalık iç güneş sistemi kütleleri gibi, Io’nun kabuğu ve mantosu da silikanın hakimiyetindedir. Ancak bilim insanları ayın iç işleyişini ortaya çıkarmak ve volkanizmasını anlamak için mevcut kükürt miktarına güveniyor. Kükürt, Io’nun diğer bileşenlerine göre çok daha nadirdir ancak demir ve oksijen gibi şeylerle bağlanmayı sever. Io’nun erimiş malzemesi yüzeye çıktığında kükürdü de beraberinde taşır ve kükürtün bolluğu ve moleküler formu gibi özellikleri yeraltında neler olduğunu ortaya çıkarır.
Io’nun volkanik aktivitesi, yüzeyinin sürekli akış halinde olduğu anlamına gelir. Yeni görüntüler, en büyük lav gölü olan Loki Patera’nın son birkaç on yılda tekrarlanan bir modeli izleyerek yeni bir kabuk oluşturduğunu gösteriyor. Ayın Kanehekili bölgesinde 2022 yılında meydana gelen patlamadan kaynaklanan lav akıntıları, 4.300 kilometrekareden fazla yüzeyi kaplayacak şekilde yayıldı. O zamandan bu yana lav akışı 4 kat arttı.
Bu JWST gözlemleri değişen volkanik yüzey özelliklerinden daha fazlasıydı. Bunlar kükürt emisyonları ve volkanik sıcak noktalar hakkında devam eden bir araştırmanın parçası. Çalışma başlığında da belirtildiği gibi, bu, bilim adamlarının Io üzerinde (SI) tespit ettiği ilk seferdir. (SI) nötr kükürt atomlarıdır ve kükürt monoksitin (SO) tespit edilmesiyle birlikte, volkanik ayı tanımlayan koşullara ve süreçlere bir pencere açar. Belki de şaşırtıcı bir şekilde, aynı zamanda Ay’ın devasa Jüpiter ile çekişmeli ilişkisini de gösteriyorlar.
Görünen o ki, (SI) emisyonları doğrudan Io’nun yanardağlarından gelmiyor. Bunun yerine, elektron etkilerinden kaynaklanan çarpışma uyarımından geliyor. Bu elektronlar nereden geliyor?
Io temelde Jüpiter’in kölesidir. Jüpiter Io’dan çok daha büyük olmakla kalmıyor; aynı zamanda son derece güçlü bir manyetosfere sahiptir. Io’yu çevreleyen nötr bir atom bulutu, Jüpiter’in manyetosferi tarafından iyonize edilir ve onun tarafından hızlandırılıp taşınır. Bu, Io’nun yörünge mesafesinde Jüpiter’in yörüngesinde dönen iyonize atomlardan oluşan bir torus oluşturur. Bu, (SI)’yi oluşturan elektronların kaynağıdır. Io’nun atmosferik, volkanik olarak üretilen kükürtünü eleştiriyorlar.
Bu araştırma Hubble’ın 20 yıl önceki bazı gözlemlerini doğruluyor. Bu, Io’nun yoğun ve sürekli volkanik aktivitesine rağmen ayın atmosferinin ve plazma torusunun şaşırtıcı derecede kararlı olduğunu gösteriyor.
Araştırma aynı zamanda uyarılmış durumdaki SO2 moleküllerinin, yakın zamanda meydana gelen bir patlamanın gerçekleştiği Kanehekili Fluctus üzerinde tespit edildiğinden, doğrudan volkanik deliklerden geldiğini de gösteriyor. Bu, de Pater ve arkadaşlarının 20 yıllık hipotezini doğruluyor. Buna volkanik gaz çıkışından kaynaklanan termal olarak tahrik edilen emisyon denir, halbuki (SI) manyetosferik etkileşimlerden kaynaklanır. Termal olarak yönlendirilen SO önemlidir çünkü bilim adamlarına Io’nun volkanik sisteminin ne kadar sıcak olduğuna dair doğrudan bir okuma sağlar. Bu, Io’nun yanardağlarının son derece güçlü ve çok sıcak olduğunu gösteriyor.
Birlikte ele alındığında sonuçlar, Io’nun atmosferinin hem volkanolojik hem de manyetosferik süreçler tarafından güçlü bir şekilde şekillendirildiğini gösteriyor; her ikisi de Jüpiter ile olan yoğun ilişkisinin bir sonucu. Güneş sistemindeki bu kuvvetlerin bu kadar muazzam bir etkiye sahip olduğu tek cisimdir; Io’nun benzersiz ve incelenmeye değer olmasının bir başka nedeni de budur.
