10196 Co se děje uvnitř Io? - Jupiterův vulkanický měsíc Robin George Andrews

[ Ezoterika ] 2025-07-23

Nedávné průlety kolem ohnivého světa vyvracejí vůdčí teorii o jeho vnitřní struktuře a odhalují, jak málo je známo o geologicky aktivních měsících... První setkání Scotta Boltona s Io se odehrálo v létě 1980, hned poté, co dokončil vysokou školu a začal pracovat v NASA. Kosmická sonda Voyager 1 proletěla kolem tohoto Jupiterova měsíce a zachytila první záblesk aktivního vulkanismu na jiném světě než na Zemi. Výtrysky magmatické hmoty ve tvaru deštníku vyletěly do vesmíru z celého povrchu měsíce Io. "Vypadali úžasně krásně," řekl Bolton, který nyní působí v Southwest Research Institute v Texasu. "Bylo to, jako by to nakreslil umělec. Byl jsem ohromen tím, jak exoticky vypadal ve srovnání s naším Měsícem." Vědci jako Bolton se od té doby snaží pochopit bujný vulkanismus na Io. Hlavní teorií je, že těsně pod měsíční kůrou se skrývá globální oceán magmatu, obrovská souvislá zásobárna tekuté horniny. Tato teorie se dobře shoduje s několika pozorováními, včetně těch, která ukazují zhruba rovnoměrné rozložení sopek na Io, které se zdají být napojeny na stejný všudypřítomný, pekelný zdroj taveniny.

Nyní se však zdá, že Ioovo peklo zmizelo - nebo spíše nikdy neexistovalo. Během nedávných průletů kolem vulkanického měsíce kosmickou sondou NASA Juno vědci měřili gravitační účinek měsíce Io na Juno, přičemž použili i ty nejmenší výkyvy sondy, aby určili rozložení hmoty na Měsíci a tím i jeho vnitřní strukturu. Vědci v časopise Nature uvedli, že těsně pod kůrou měsíce Io se nic významného nerozstřikuje. "Neexistuje žádný mělký oceán," řekl Bolton, který vede misi Juno. Nezávislí vědci nemohou na této studii najít žádnou chybu. "Výsledky a práce jsou naprosto solidní a docela přesvědčivé," říká Katherine de Kleer, planetární vědkyně z California Institute of Technology. Data znovu otevřela záhadu, která se přelévá do dalších kamenných světů. Vulkanismus měsíce Io je poháněn gravitačním mechanismem zvaným slapové zahřívání, který roztaví horninu do magmatu, které vytryskne z povrchu. Zatímco Io je výkladní skříní tohoto mechanismu, slapové ohřívání ohřívá také mnoho dalších světů, včetně souseda Io, ledového měsíce Europa, kde se předpokládá, že teplo udržuje podzemní oceán slané vody.

NASA vypustila kosmickou sondu Clipper za 5 miliard dolarů, aby prozkoumala oblohu Europy a hledala známky života v navrhovaném podzemním oceánu. Mapa povrchu měsíce Io, vytvořená na základě snímků z misí Voyager 1 a Galileo, ukazuje široké rozložení měsíčních sopek. Velký červený prstenec je sirný spad z výtrysku sopky Pelé. U.S. Geological Survey Ale pokud Io nemá magmatický oceán, co by to mohlo znamenat pro Europu? A vědci se nyní ptají, jak vůbec funguje slapové ohřívání...? Tající magmatické teplo pohání geologii, skalnaté základy, na kterých je postaveno vše ostatní, od sopečné činnosti a atmosférické chemie až po biologii. Teplo často pochází z formování planety a rozpadu jejích radioaktivních prvků. Ale menší nebeské objekty, jako jsou měsíce, mají jen malé zásoby těchto prvků a zbytkového tepla, a když tyto zásoby vyschnou, jejich geologická aktivita se ustálí. Nebo by alespoň měla - ale zdá se, že něco zaručuje geologický život malým koulím v celé sluneční soustavě dlouho poté, co měly geologicky zaniknout.

Io je nejokázalejším členem tohoto záhadného klubu - spáleně oranžový, karmínový a žlutohnědý. Objev přetékajících lávových kotlů je jedním z nejslavnějších příběhů v planetární vědě, protože jejich existence byla předpovězena ještě předtím, než byly objeveny. Sonda NASA Voyager 1 vyfotografovala Io v roce 1979 a odhalila první záblesk vulkanismu mimo Zemi. Na této fotografické mozaice je vidět lávový oblak vycházející z Loki Patera, nyní známé jako největší sopka na Měsíci.

2. března 1979 se v časopise Science uvažovalo o podivné oběžné dráze měsíce Io. Vzhledem k polohám a oběžným drahám sousedních měsíců je oběžná dráha měsíce Io spíše eliptická než kruhová. A když je Io blíže k Jupiteru, zažívá silnější gravitační působení plynného obra, než když je vzdálenější. Autoři studie zjistili, že gravitace Jupiteru musí neustále hnětat Io, tahat jeho povrch nahoru a dolů až o 100 metrů a podle jejich výpočtů v něm generovat velké třecí teplo -mechanismus, který popsali jako "slapové zahřívání". Vědci se domnívali, že Io může být nejintenzivněji zahřátým kamenným tělesem ve sluneční soustavě. "Dalo by se spekulovat, že by došlo k rozsáhlému a opakujícímu se povrchovému vulkanismu," napsali. Jen o tři dny později proletěl Voyager 1. Snímek pořízený 8. března zdokumentoval dva gigantické výtrysky klenoucí se nad jejím povrchem.

Po vyloučení všech ostatních příčin vědci NASA dospěli k závěru, že Voyager viděl sopečné erupce cizího světa. Svůj objev oznámili v časopise Science v červnu, pouhé tři měsíce po předpovědi. Planetární vědecká komunita se rychle sjednotila kolem myšlenky, že slapové ohřívání uvnitř měsíce Io je zodpovědné za nikdy nekončící vulkanismus na povrchu. "Neznámou částí, která byla po desetiletí otevřenou otázkou, je, co to znamená pro vnitřní strukturu," řekl Mike Sori, planetární geofyzik z Purdue University. Kam je zaměřeno slapové ohřívání uvnitř měsíce Io a kolik tepla a tání generuje? Kosmická sonda NASA Galileo studovala Jupiter a několik jeho měsíců na přelomu tisíciletí. Jedním z jeho přístrojů byl magnetometr a zachytil zvláštní magnetické pole vycházející z měsíce Io. Zdálo se, že signál pochází z elektricky vodivé tekutiny - ve skutečnosti velkého množství tekutiny. Po letech studia dospěli vědci v roce 2011 k závěru, že Galileo detekoval globální magmatický oceán těsně pod kůrou měsíce Io.


Zatímco zemský plášť je převážně pevný a plastický, předpokládalo se, že podpovrch měsíce Io je vyplněn oceánem tekuté horniny o tloušťce 50 kilometrů, což je téměř pětkrát více než Tichý oceán v jeho nejhlubším bodě. Podobné magnetické pole přicházelo také z Europy - v tomto případě zřejmě generované obrovským oceánem slané vody. Důsledky byly hluboké: S velkým množstvím kamenného materiálu může slapové zahřívání vytvořit oceány magmatu. S dostatkem ledu může vytvořit oceány potenciálně obyvatelné kapalné vody. V době, kdy se kosmická sonda Juno začala v roce 2016 otáčet kolem Jupiteru, byla rozšířena představa, že Io má magmatický oceán. Ale Bolton a jeho kolegové si to chtěli ověřit dvakrát. Sekvence snímků pořízených v průběhu osmi minut sondou NASA New Horizons v roce 2007 ukazuje erupci vulkanické oblasti Tvashtar Paterae. Výtrysk na tomto snímku ve falešných barvách stoupá 330 kilometrů nad povrch Měsíce. NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/ Southwest Research Institute Během průletů v prosinci 2023 a únoru 2024 se Juno přiblížila na 1 500 kilometrů od spáleného povrchu měsíce Io.

Ačkoliv pozoruhodné snímky aktivních sopek přitáhly pozornost všech, cílem těchto průletů bylo zjistit, zda se pod kamennou kůží měsíce skutečně nachází magmatický oceán. K prozkoumání tým použil neobvyklý nástroj: rádiový transpondér Juno, který komunikuje se Zemí a vysílá a přijímá signály. Kvůli nerovnoměrně rozložené hmotnosti měsíce Io není jeho gravitační pole dokonale symetrické. Toto nerovnoměrné gravitační pole jemně mění pohyb sondy Juno, když prolétá kolem, což způsobuje, že se trochu zrychluje nebo zpomaluje. To znamená, že rádiové vysílání sondy Juno bude zažívat Dopplerův jev, kdy se vlnová délka mírně posune v reakci na nerovnoměrné gravitační pole Io.

Na základě pohledu na neuvěřitelně malé posuny v převodech byl Boltonův tým schopen vytvořit vysoce věrný obraz gravitačního pole měsíce Io a použít jej k určení jeho vnitřní struktury. "Pokud by skutečně existoval globální oceán magmatu, viděli byste mnohem větší zkreslení, jak by Io obíhal kolem Jupiteru a jak by ho slapové síly ohýbaly a měnily jeho tvar," řekl Ashley Davies, vulkanolog z NASA´s Jet Propulsion Laboratory, který se na nové studii nepodílel. Ale Boltonův tým nezjistil takovou úroveň zkreslení. Jejich závěr byl jasný. "Nemůže existovat mělký magmatický oceán, který by poháněl sopky," řekl spoluautor studie Ryan Park, spolupracovník sondy Juno z Jet Propulsion Laboratory. Mise Cassini-Huygens vyfotografovala Io na pozadí Jupiteru v roce 2001. NASA/JPL/Arizonská univerzita Co dalšího by tedy mohlo pohánět sopky na Io?

Na Zemi se v kůře v různých hloubkách nacházejí samostatné rezervoáry magmatu různých typů - od dehtovité viskózní hmoty, která pohání explozivní erupce, až po tekutější, medovou hmotu, která tryská z některých sopek - a to vše vytvořené interakcemi tektonických desek, pohybujících se dílků skládačky, které tvoří zemský povrch. Io postrádá deskovou tektoniku a (možná) rozmanitost typů magmatu, ale jeho kůra může být přesto poseta magmatickými rezervoáry. To byl jeden z původních myšlenkových směrů, dokud Galileova data nepřesvědčila mnoho lidí o teorii magmatického oceánu. Nová studie nevylučuje mnohem hlubší magmatický oceán. Ale tato hlubinná zásoba by musela být vyplněna magmatem tak bohatým a hustým (kvůli své velké hloubce), že by mělo problém migrovat na povrch a pohánět vulkanismus Io. "A v určité hloubce se stává obtížným rozlišovat mezi tím, co bychom nazvali hlubokým magmatickým oceánem a kapalným jádrem," řekl Park. Pro některé to vyvolává nesmiřitelný problém.

Magnetometr sondy Galileo detekoval známky mělkého magmatického oceánu, ale gravitační data z Juno to důrazně vyloučila. "Lidé ve skutečnosti nezpochybňují výsledky magnetometru, takže je musíte přizpůsobit všemu ostatnímu," řekl Jani Radebaugh, planetární geolog z Univerzity Brighama Younga. Výzkumníci se neshodnou na nejlepší interpretaci dat z Galilea. Magnetické signály "byly považovány za pravděpodobně nejlepší důkaz magmatického oceánu, ale ve skutečnosti nebyly tak silné," řekl Francis Nimmo, planetární vědec z Kalifornské univerzity v Santa Cruz a spoluautor nové studie. Indukční data nemohla rozlišit mezi částečně roztaveným (ale stále pevným) vnitřkem a plně roztaveným magmatickým oceánem, řekl.

Těžká voda
Snad hlavním důvodem, proč vědci studují Io, je to, že nás učí o základech slapového ohřevu. Slapový ohřívací motor měsíce Io zůstává působivý - je zřejmé, že se zde vytváří velké množství magmatu, které živí sopku. Ale pokud nevytváří podpovrchový magmatický oceán, znamená to, že slapové ohřívání nevytváří ani vodní oceány?

Vědci jsou stále přesvědčeni, že ano. Nikdo nepochybuje o tom, že Saturnův měsíc Enceladus, který je také slapově ohříván, obsahuje podzemní oceán slané vody: kosmická sonda Cassini nejen detekovala známky jeho existence, ale přímo odebrala vzorky některých z nich, když vybuchla z jižního pólu měsíce. A i když existuje určitá mírná skepse ohledně toho, zda Europa má oceán, většina vědců si myslí, že ano. Hladký, lehce poškrábaný povrch Jupiterova ledového měsíce Europa, který v roce 2022 vyfotografovala kosmická sonda Juno, nevykazuje žádné známky toho, co se skrývá pod ním: se vší pravděpodobností obrovský oceán slané vody. Klíčové je, že na rozdíl od podivného magnetického pole měsíce Io, které se zdálo naznačovat, že skrývá tekutinu v hodnotě oceánu, zůstává magnetický signál Europy z éry Galilea robustní. "Je to docela čistý výsledek na Europě," říká Robert Pappalardo, projektový vědec mise Europa v Jet Propulsion Laboratory. Ledový měsíc je dostatečně daleko od Jupiteru a intenzivního plazmatem zaplaveného vesmírného prostředí Io, aby jeho vlastní magnetický indukční signál "opravdu vyčníval". Ale pokud jsou oba měsíce slapově zahřáté, proč má vnitřní oceán pouze Europa?

Podle Nimma: "Je zásadní rozdíl mezi oceánem kapalné vody a oceánem magmatu. Magma chce uniknout; Voda opravdu ne." Tekutá hornina je méně hustá než pevná hornina, takže chce rychle stoupat a vybuchovat; nová studie naznačuje, že se uvnitř měsíce Io nezdržuje v hloubce dostatečně dlouho, aby vytvořil masivní, vzájemně propojený oceán. Ale kapalná voda je, neobvykle, hustší než její pevná ledová forma. "Kapalná voda je těžká, takže se shromažďuje do oceánu," řekl Sori. "Myslím, že to je hlavní poselství těchto zpráv," dodal. Slapové ohřívání by mohlo mít potíže s vytvářením magmatických oceánů. Na ledových měsících ale může snadno vytvořit vodní oceány kvůli bizarně nízké hustotě ledu. A to naznačuje, že život má po celé sluneční soustavě množství potenciálně obyvatelných prostředí, která lze nazývat domovem. Odhalení, že Io postrádá svůj mělký magmatický oceán, podtrhuje, jak málo je známo o slapovém ohřevu. "Nikdy jsme skutečně nepochopili, kde v nitru měsíce Io se plášť rozpouští, jak se tento plášť dostává na povrch," řekl de Kleer.

Náš vlastní Měsíc také vykazuje důkazy o prvotním slapovém ohřevu. Jeho nejstarší krystaly se vytvořily před 4,51 miliardami let z proudu roztavené hmoty, která byla odmrštěna ze Země obrovskou impaktní událostí. Ale zdá se, že mnoho měsíčních krystalů se vytvořilo z druhého rezervoáru roztavené horniny před 4,35 miliardami let. Odkud se vzalo to pozdější magma? Nimmo a jeho spoluautoři nabídli jednu myšlenku v článku publikovaném v časopise Nature v prosinci: Možná je pozemský Měsíc jako Io. Měsíc byl tehdy výrazně blíže k Zemi a gravitační pole Země a Slunce bojovala o kontrolu. Na určité hranici, kdy byl gravitační vliv obou zhruba stejný, mohl Měsíc dočasně zaujmout eliptickou oběžnou dráhu a být slapově zahříván gravitačním hnětením Země. Jeho vnitřek se mohl znovu roztavit, což způsobilo překvapivý sekundární rozkvět vulkanismu. Ale kde přesně se v nitru měsíce soustředilo jeho slapové zahřívání -a tedy kde se všechno to tání odehrávalo -není jasné. Možná, že pokud může být pochopen Io, může být pochopen i náš Měsíc - stejně jako několik dalších satelitů v naší sluneční soustavě se skrytými slapovými motory. Prozatím zůstává tato sopečná koule šíleně nevyzpytatelná. "Io je komplikovaná bestie," řekl Davies. "Čím více to pozorujeme, tím sofistikovanější jsou data a analýzy, tím více se to stává záhadou." (pozn. pokud má Io blízko k měsíci, myslím, že záhadou zůstane..)

Zdroj: https://www.bibliotecapleyades.net/luna/esp_lunassistsolar_io03.htm
Zpět