ما الذي يسبب الانفجارات البركانية على قمر المشتري آيو؟ العلماء ليسوا متأكدين بعد الآن

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

لا يبدو أن القمر البركاني آيو التابع لكوكب المشتري يحتوي على محيط تحت سطحه من الصهارة، مما يحل بعض المشكلات حول كيفية ثوران براكين آيو ويثير أسئلة أوسع حول محيطات الصهارة المماثلة داخل الأقمار والكواكب الأخرى.

لقد جعلت البيانات المستقاة من البعثات السابقة علماء الكواكب يتساءلون عما إذا كان آيو، وليس مجرد جيوب من الذوبان، يحتوي على طبقة عميقة من الصهارة يبلغ طولها 31 ميلًا (50 كيلومترًا)، وهي عبارة عن محيط من الصخور المنصهرة بعرض القمر. في التسعينيات، أجرت مهمة غاليليو التابعة لناسا قياسات الحث المغناطيسي التي أشارت إلى وجود مثل هذه الطبقة، بينما في الآونة الأخيرة، اعتبر توزيع البراكين على آيو الذي رسمته بعثة جونو التابعة لناسا إلى كوكب المشتري، يوحي بوجود محيط عالمي من الصهارة يوزع الحرارة عبر القمر.

لكن القياسات الجديدة التي أجرتها جونو، إلى جانب البيانات الأرشيفية من مهمة غاليليو، قد حسمت احتمال وجود محيط من الصهارة تحت سطح آيو.

يثور ما يصل إلى 400 بركان على سطح القمر الداخلي لكوكب المشتري آيو، مع تغطية كل بوصة مربعة من القمر تقريبًا بسهول الحمم البركانية. تأتي الحمم البركانية المتفجرة (الصخور المنصهرة التي تصل إلى السطح) من مناطق “الذوبان” داخل الوشاح، وهي عبارة عن جيوب مرتفعة من الصهارة (الصخور المنصهرة التي لا تزال تحت الأرض).

ستأتي الطاقة اللازمة لإذابة الصخور الموجودة في وشاح آيو من تسخين المد والجزر في قبضة مجال جاذبية المشتري. يتحرك آيو حول المشتري في مدار غريب الأطوار، ويمكن أن تختلف المسافة من الكوكب العملاق بمقدار 2175 ميلًا (3500 كيلومتر). وهذا يعني أن قوة الجاذبية التي يشعر بها كوكب المشتري تتغير طوال مداره، مما يؤدي إلى التواء والضغط على الجزء الداخلي من القمر، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة على شكل حرارة.

إلى جانب المد والجزر الجاذبية مماثلة ولكن أصغر من رفاق الأقمار أوروبا, جانيميد و كاليستوفهذا يعني أنه تم حقن كمية هائلة من طاقة المد والجزر في داخل آيو، ولكن هل هذه الطاقة كافية للحفاظ على طبقة من الوشاح منصهرة بالكامل؟

وصلت جونو إلى كوكب المشتري في عام 2016 وأجرت أكثر من 60 دورة حول الكوكب العملاق، ولكن خلال السنوات القليلة الماضية كانت تقترب وتحلق بالقرب من أقمار غاليليو الكبيرة. في 30 ديسمبر 2023 و3 فبراير 2024، حلقت جونو على مسافة 930 ميلًا (1500 كيلومتر) من آيو.

لقد قامت بمزيد من التحليق بالقرب من آيو منذ ذلك الحين، وعلى مقربة من آيو، تشوش جاذبية القمر على إشارات الراديو المرسلة من جونو إلى المركبة الفضائية. إلى جانب البيانات الأرشيفية من مركبة غاليليو الفضائية، تمكن الباحثون بقيادة ريان بارك من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا من استخدام هذين التحليق لقياس مجال جاذبية آيو، وكيف يتغير عندما يتم ضغط القمر البركاني وتمدده بواسطة كوكب المشتري. (ورفاقه الأقمار) الجاذبية.

إذا كان لدى آيو محيط من الصهارة تحت السطح، فإن القمر سيتشوه بمقدار كبير تحت جاذبية المشتري. ومع ذلك، تشير قياسات دوبلر إلى أن آيو جامد جدًا، مما يعني أن باطنه صلب إلى حد ما. لا يمكن أن يكون هناك محيط من الصهارة.

إذا لم يكن هناك محيط من الصهارة، فمن أين يأتي “الذوبان” الذي يخرج من البراكين على شكل حمم بركانية؟ على الأرض، يتم إنتاج الذوبان بواسطة القوى التكتونية. ونظرًا لأن الذوبان أقل كثافة، وبالتالي أكثر طفوًا من الوشاح الصلب المحيط به، ترتفع الصهارة وتخرج عبر البراكين. على الرغم من أنه لا يبدو أن هناك محيطًا عالميًا من الصهارة على كوكب آيو، إلا أنه لا بد من وجود جيوب من الصهارة يمكن أن ترتفع وتخرج إلى السطح من خلال البراكين.

قصص ذات صلة:

– مسبار جونو التابع لناسا يرى ثورانات بركانية نشطة على القمر البركاني لكوكب المشتري آيو (صور)

– اكتشف مسبار جونو التابع لناسا بركانًا جديدًا ضخمًا على قمر المشتري آيو

– قد ينفث القمر البركاني لكوكب المشتري آيو الكبريت إلى سطح جاره الجليدي أوروبا

يمكن إجراء مقارنات بين Io و أرض's قمر، أيضاً. للوهلة الأولى لا يبدوان متشابهين للغاية، إذ إن قمر الأرض قاحل وخامل، بينما آيو مغطى بالبراكين. ومع ذلك فإن آيو أكبر من القمر في القطر والكثافة بنسبة 5% فقط. علاوة على ذلك، خلال المائة مليون سنة الأولى من وجود قمرنا، كان يحتوي على محيط من الصهارة نتيجة لتواجده. ولادة عنيفة من حطام تأثير ضخم على الأرض الفتية. تدريجيًا تسربت الحرارة من قمر الأرض وتصلب محيط الصهارة. يرى فريق بارك أن تسخين المد والجزر وحده لا يكفي لتكوين محيط من الصهارة، إذ يتطلب الأمر شيئًا مثيرًا مثل تكوين قمر الأرض لتوليد ما يكفي من الطاقة.

النتائج لها أيضا تداعيات أوسع نطاقا الكواكب الخارجية. يجد علماء الفلك العديد من الكواكب الخارجية التي تدور في مدارات ضيقة للغاية حول أصغر النجوم، والمعروفة باسم الأقزام M. ونظرًا لقربهما الشديد، فإنهما سيتعرضان لتسخين المد والجزر، وقد تساءل علماء الفلك عما إذا كانت ستحتوي على محيطات عالمية من الصهارة. يتشابه نظام آيو-المشتري، من حيث الحجم، مع كوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حول نجم قزم من النوع M، وإذا لم يكن لدى آيو البركاني محيط من الصهارة، فمن المحتمل أن الكواكب الخارجية التي تدور في مدارات قريبة حول النجوم القزمة من نوع M لا تحتوي أيضًا.

ونشرت النتائج في مجلة الطبيعة.