Io to najbardziej aktywny wulkanicznie obiekt w Układzie Słonecznym. Ze średnicą ponad 3600 km jest trzecim co do wielkości księżycem Jowisza. Ekstremalna aktywność wulkaniczna jest tutaj napędzana przez ogrzewanie pływowe. Potężna grawitacja Jowisza nieustannie rozciąga i ściska księżyc, gdy ten porusza się po lekko eliptycznej orbicie. Generowane jest wewnętrzne ciepło wielokrotnie większe niż w przypadku Ziemi.

Dotąd praktycznie cała nasza wiedza o tym cieple pochodziła z obserwacji w podczerwieni, próbkujących jedynie temperaturę powierzchni księżyca Io. Nowe wyniki bazują na danych zebranych przez radiometr mikrofalowy pracujący na pokładzie sondy Juno. Zebrano je podczas dwóch bliskich przelotów sondy koło Io, 30 grudnia 2023 roku oraz 3 lutego 2024. Sonda zbliżyła się wtedy do powierzchni Io na dystans około 1500 kilometrów.

Radiometr mikrofalowy został zbudowany w taki sposób, aby „zaglądać” pod wierzchołki chmur na Jowiszu, w celu badań atmosfery największej planety Układu Słonecznego. Składa się z sześciu anten mikrofalowych działających jako jeden instrument, wykrywając fale o długości od 1,3 cm do 51 cm. W trakcie rozszerzonej fazy misji Juno pojawiła się okazja do wykorzystania radiometru także do badań trzech księżyców: Ganimedesa, Europy i Io.

Każda z długości fali eksploruje inną głębokość, dając wgląd w głąb atmosfery planety lub pod lodową albo skalistą powierzchnię księżyca. W przypadku Ganimedesa i Europy naukowcy zbadali w ten sposób obszar na głębokość kilkudziesięciu kilometrów, gdyż ich lodowe pokrywy składają się głównie z wody.

Natomiast w przypadku skał wulkanicznych Io nie spodziewano się sukcesu. Okazało się jednak, że instrument zmierzył emisję termiczną na głębokościach od kilku centymetrów do kilku metrów. Pomiary pokazują, że na kilku metrach w głąb temperatura rośnie o ponad 20 stopni Celsjusza. To dużo więcej niż jest w stanie wyjaśnić ogrzewanie przez Słońce.

Istnieją dwa możliwe wytłumaczenia dla uzyskanego rezultatu. Ciepło może unosić się przez przewodząca skorupę. Ten strumień ciepła na poziomie od 1 do 3 watów na metr kwadratowy jest lokalnie łagodny (odpowiada lampce nocnej), ale dla całego księżyca oznacza uwolnienie energii nawet 30 razy większej iż średnia na Ziemi. Druga opcja to efekt od stygnących strumieni lawy, przykrytych zestaloną skorupą o grubości od 9 do 11 metrów, pokrywających około 10 proc. powierzchni księżyc w danym momencie.

Innym rezultatem bliskich przelotów sondy Juno obok Io, jest ustalenie jak gładka jest powierzchnia Io. Wcześniej wiadomo było o wysokich górach, ale dane z radiometru wskazują, że na powierzchni są też rozległe, gładkie obszary rozciągające się na 100 kilometrów i więcej. Ponieważ sonda przelatywała nad obszarami pod rożnymi kątami, udało się określić, w jaki powierzchnia odbija mikrofale, analogicznie jak pasażer samolotu widzi odbicia światła słonecznego na oceanie tylko pod określonymi kątami.

Wyniki badań opublikowano w „Journal of Geophysical Research: Planets”. Pierwszym autorem pracy jest Shannon Brown z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie (USA).

cza/ zan/