نگاهی دقیق‌تر به آتشفشانهای عجیب آیو

نه تنها آیو آتشفشانی‌ترین جسم در منظومه شمسی است، بلکه آتشفشان‌های آن نیز غیرعادی هستند. این مقاله، رازهای آیو را برای ما فاش می‌کند.

از وقتی که اولین فضاپیمای ویجر 1 تقریباً 40 سال پیش، آتشفشان‌های آیو  را کشف کرد؛  دانشمندان را مجذوب خود کرده است. اکنون یک گزارش جامع – بر اساس مطالعات زمینی – از رمز و رازهای جدیدی درباره فعال‌ترین آتشفشانی جهان در منظومه شمسی ما پرده‌برداری می‌کند.

تصویر مشتری و ماه آتشفشانی آن آیو که توسط فضاپیمای افق‌های نو گرفته شده است. تصویر NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Goddard Space Flight Center/Cosmos

با شنیدن اسم آتشفشان، طبیعتاً به برخی از مشهورترین آنها بر روی کره زمین فکر می‌کنیم، از جمله آتشفشان هاوایی ، کراکاتاتا یا کوه سنت هلن. زمین مکانی با آتشفشانهای بسیار فعال است. با این حال، زمین ازین لحاظ در منظومه شمسی فعال‌ترین نیست. گزینه مناسب برای فعال‌ترین آتشفشانها در منظومه شمسی، می‌تواند ماه مشتری آیو باشد.

ما برای اولین بار تقریباً 40 سال پیش با آتشفشان‌های آیو آشنا شدیم، وقتی فضاپیمای ویجر 1 ناسا بر فراز این ماه مشتری پرواز کرد. اکنون دانشمندان گزارش جامعی را در مورد آتشفشانهای آیو به اتمام رسانده‌اند، اولین بار در ژورنال آستروفیزیک در 21 ژوئن سال 2019 ، بر اساس مشاهدات مبتنی بر زمین منتشر شده است. این گزارش شامل پنج سال مشاهدات از 2013-2018، با استفاده از ابزار دقیق پیشرفته در تلسکوپ‌های کک و جمینی می‌باشد.

دانشمندان قبلاً می‌دانستند آیو از نظر آتشفشانی بسیار فعال است. سطح آن با وجود صدها آتشفشان فعال، علیرغم اندازه كوچك این ماه و موقعیت آن در مدار مشتری، در بخش بسیار سردتری از منظومه شمسی قرار دارد. مطالعه جدید نشان می‌دهد که آیو در اصل به طور مداوم در حال فوران است و همچنین رمز و رازهای جدیدی را آشکار می‌کند. به عبارت دیگر، تقریباً 40 سال پس از کشف مهم ویجر 1، آتشفشانهای آیو دقیقاً همانطور که دانشمندان انتظار داشتند رفتار نمی‌کنند.

به عنوان مثال، در مکانهای “اشتباه” آتشفشانی وجود دارد که بزرگترین فوران‌ها عمدتا به یک نیمکره منفرد در آیو محدود می‌شود. لوکی پاترا با 80 مایل مکعب گدازه و فعال‌ترین آتشفشان آیو- به خودی خود یک معمای بزرگ است.

فضاپیمای گالیله ناسا این تصویر را از آیو در 19 سپتامبر 1997 و در فاصله بیش از 310000 مایلی (500000 کیلومتری) گرفته است. در این تصویر، رسوبات یخ‌زده دی‌اکسید گوگرد در رنگهای سفید و خاکستری دیده می‌شود در حالی که رنگهای مایل به زرد و قهوه‌ای احتمالاً به دلیل وجود سایر مواد گوگردی است. مواد قرمز روشن و لکه‌های تیره با مناطق کم‌رنگ فعالیت‌های تازه  آتشفشانی دارند و معمولاً با درجه حرارت بالا و تغییر سطح همراه هستند. تصویر از  NASA/JPL/University of Arizona/Sci-News.com

یک آتشفشان فوران در آیو از دید فضاپیمای گالیله ناسا در نوامبر 199. تصویر از NASA/JPL/University of Arizona/NASA Science|Solar System Exploration.

تصور می‌شود انواع فوران‌هایی که اکنون در آیو اتفاق می‌افتد نیز بسیار شبیه به آتشفشانهای موجود در زمان جوانی کره زمین هستند. همانطور که اشلی دیویس، آتشفشان‌شناس آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا به سادگی گفت:

آیو پنجره‌ای به گذشته زمین است.

لوکی پاترا، منبع 10 درصد گرمای آیو، الگوی عجیب روشن و تاریکی را نشان می‌دهد که با ترکیب داده‌های قدیمی و جدید پیدا شد و تقریباً در هر 460-480 روز تکرار می‌شود که مطابق با تغییرات مکرر در مدار بیضوی آیو می‌باشد. اما این الگو همیشه در یک زمان مشخص اتفاق نمی‌افتد. مثلا فوران برای ماه می سال 2018 پیش‌بینی شده بود و در همین تاریخ اتفاق افتاد، اما پس از آن دانشمندان پیش‌بینی فوران بزرگ دیگری در ماه سپتامبر سال جاری را کردند ولی در اوایل ژوئیه اتفاق افتاد و تنها چند روز بعد پایان یافت. همانطور که جولی راسبون، دانشمند موسسه علوم سیاره‌ای یادآور شد:

دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که چرا لوکی پاترا روشن‌تر و لکه‌دارتر می‌شود، اما این ممکن است ارتباطی با دریاچه گدازه‌های مجاور داشته باشد که بازسازی می‌شود. وقتی قسمت‌هایی از دریاچه گدازه خنک می‌شوند، زیر سطح آن قرار می‌گیرند، احتمالاً باعث ایجاد یک الگوی موج پیش‌رونده و گسترده می‌شوند که در سطح مشاهده می‌شود.

رمز و راز دیگر این است که چرا بزرگترین فوران‌ها در نیم کره‌ی آیو رخ می‌دهد که در مدار مشتری قرار دارد. چرا؟

آیو فقط کمی بزرگتر از ماه و اروپا است. تصویر از Galileo’s Pendulum

همچنین‌، مدل‌های رایانه‌ای پیش‌بینی کرده‌اند که آتشفشان‌های آیو باید در نزدیکی قطبها یا در نزدیکی خط استوا متمرکز می‌شوند. اما این چیزی نیست که دیده می‌شود، بنابراین عدم تطابق غیرقابل توضیح است.

دانشمندان هنوز نمی‌دانند که زیرسطح آیو واقعاً چیست. براساس یک تئوری اقیانوس زیرزمینی ماگما در زیر آن وجود دارد اما ممکن است در عوض بسته‌های ماگما یا حتی یک لایه اسفنجی پر از مایع در آن وجود داشته باشد.

فوران‌های آتشفشانی آیو همچنین می‌توانند بسیار قدرتمند باشند و یک انفجار گاه باعث می‌شود که میزان روشنایی ماه دو برابر شود. اما این خود رمز و راز دیگری است. کاترین دو کلر، دانشمند موسسه فناوری کالیفرنیا، سه مورد از آنها را فقط در دو هفته در سال 2013 مشاهده کرد، اما پس از آن هیچ چیزی طی 5 سال مشاهده نشد:

عجیب است، آنها کجا هستند؟

آتشفشان‌های عجیب آیو فرصتی است که نه تنها خود ماه مشتری را بلکه ماهیت آتشفشان را بر روی سایر اجسام منظومه شمسی از جمله کره زمین نیز بهتر بشناسیم.

تصویر  قطب جنوب آیو  از ویجر1. تصویر از NASA / JPL / USGS / Universe Today.

از آنجا که آیو به طور مداوم در حال فوران است، سطح آن توسط گدازه‌های گوگردی تازه و قدیمی پوشانده شده است و جلوه‌ای بسیار رنگارنگ و لکه‌دار به آن می‌بخشد. حتی اگر خود ایو حدود 4.5 میلیارد سال قدمت داشته باشد، این سطح بیش از چند میلیون سال سن ندارد. درجه حرارت جریان گدازه می‌تواند به 3000 درجه فارنهایت (1650 درجه سانتیگراد) برسد، اگرچه دمای متوسط سطح آن ​​-202 درجه فارنهایت (-130 درجه سانتیگراد) است. دلیل این امر این است که آیو تقریباً هیچ اتمسفری برای به دام انداختن گرما دقیقاً مثل ماه خودمان، ندارد.

آتشفشان‌های آیو ممکن است یادآور آتشفشانهای زمین باشد، اما با روشی غیرمنتظره و گیج‌کننده رفتار می‌کنند. آیو مکانی بسیار عجیب و غریب است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

A closer look at Io’s weird volcanoes

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | August 5, 2019

https://earthsky.org/space/new-report-ios-enigmatic-volcanoes