Zdjęcie w tle: NASA/JPL/University of Arizona

Jak wygląda ewolucja planet? Ziemia, jaką znamy dzisiaj, zupełnie nie przypomina swojej młodszej, pokrytej lawą wersji. Nie sposób więc określić dokładnie, jakie procesy przebiegały niegdyś na jej powierzchni. Aby odpowiedzieć na to pytanie, należałoby znaleźć inną planetę, wciąż jeszcze młodą i gorącą, ale niestety – nie mamy takich w naszym Układzie Słonecznym. Na szczęście jest jeszcze inna droga, dzięki której możemy poznać tajemnice młodych, gorących planet. Właśnie nią postanowili podążyć naukowcy.

Sonda nazwana IVO – Io Volcano Observer (Obserwator Wulkanów Io) miałaby odwiedzić, jak wskazuje nazwa, właśnie Io – księżyc Jowisza, miejsce pełne aktywnych wulkanów, lawy i gazów siarkowych. Zaledwie kilka miliardów lat temu mogła tak wyglądać każda młoda, skalista planeta z naszego sąsiedztwa. Jednak dziś, w naszym Układzie Słonecznym, tylko na Io występuje tego rodzaju aktywność wulkaniczna. Na swojej orbicie, zawsze pomiędzy Jowiszem a jego największymi księżycami – Europą i Ganimedesem – Io jest bezustannie rozciągana i ściskana pod wpływem pływów grawitacyjnych. Właśnie ten proces sprawia, że jej wulkany pozostają aktywne. Jednak naukowcy wciąż nie wiedzą dokładnie, jak to działa.

„Najważniejsze pytania pozostają bez odpowiedzi – gdzie i jak ciepło jest wytwarzane wewnątrz planety lub księżyca, jak ucieka na powierzchnię i jaki efekt ten proces wywiera na planetarne świat w całym kosmosie”, powiedział Alfred McEwen, geolog planetarny i profesor w Lunar and Planetary Labolatory w Arizonie.

Io, ze swoimi widowiskowymi wulkanami i ekstremalną aktywnością pływową, mogłaby odpowiedzieć na te pytania. Dokładne poznanie działania tego „pieca” wewnątrz Io, jak powiedział McEwan, może nam pomóc w zrozumieniu ewolucji światów.

„To naprawdę najlepsze miejsce w całym Układzie Słonecznym, by zrozumieć ogrzewanie pływowe”.

Od wewnątrz

Rozwijana i opracowywana przez APL (Applied Physics Laboratory) w Laurel, Maryland, sonda IVO mogłaby wykonać co najmniej 10 przelotów w niewielkiej odległości od Io w ciągu około czterech lat. Używając zestawu specjalistycznych urządzeń, miałaby „zajrzeć” pod jasną, pokrytą siarką powierzchnię Io – zrobić zdjęcia i filmy niezwykłego wulkanizmu – by w rezultacie prześledzić drogę ciepła z wnętrza księżyca do jego powierzchni.

W zależności od tego, jak rozmieszczona jest stała i roztopiona skała we wnętrzu księżyca, pływy grawitacyjne mogłyby ogrzewać całą objętość Io albo tylko fragment tuż pod jej powierzchnią. IVO miałaby zmierzyć grawitację i pole magnetyczne dookoła Io, żeby odkryć, co dzieje się wewnątrz.

Jedną z ciekawszych teorii na temat Io jest ocean lawy tuż pod zimną, skalistą powierzchnią. Gdy Io znajdzie się bliżej Jowisza, IVO będzie mogła zmierzyć zmiany w polu magnetycznym – wyniki tego badania różniłyby się znacznie, gdyby powyższa teoria była zgodna z prawdą od sytuacji, w której Io byłaby w większości ciałem stałym.

Sonda IVO miałaby również połączyć pomiary geofizyczne i nowe mapy topograficzne Io. Na ich podstawie naukowcy mogliby nie tylko zrozumieć, co obecnie dzieje się na powierzchni i wewnątrz tego księżyca, ale również jak niegdyś wyglądały młode planety, na przykład Ziemia, zanim pokrywające je oceany magmy ostygły.

Io jest najbardziej aktywnym wulkanicznie miejscem w całym Układzie Słonecznym. Jej powierzchnia ma pastelowy kolor, a większość czarnych, brązowych, zielonych, pomarańczowych i czerwonych plam to tereny w pobliżu aktywnych wulkanów lub ich grup.
Fotografia wykonana przez sondę Galileo w lipcu 1999 roku.

Akrobatyka na orbicie

Niczym akrobata na trapezie, sonda IVO miałaby krążyć z daleka od Jowisza, by czasem, we właściwym momencie i miejscu, na chwilę zbliżyć się do Io i jednocześnie zebrać dane dotyczące pól magnetycznych i grawitacyjnych, a także zmierzyć zmiany orbity księżyca wywoływane przez planetę. Zbliżając się na około 200 kilometrów, IVO miałaby zebrać zdjęcia około 90% powierzchni księżyca – z dokładnością od 300 do (w szczególnych wypadkach) 3 metrów na piksel.

IVO miałaby być wyposażona również w spektrometr masowy do pobierania próbek gazu z wybuchów wulkanicznych na Io. Dokładny skład tych gazów mógłby dać naukowcom dane do zrozumienia ewolucji nie tylko samej Io, ale też całego systemu księżyców Jowisza.

„Wiemy, że Io traci większość ciepła poprzez niezwykłe erupcje wulkanów, które przyćmiewają te, które mamy na Ziemi”, powiedziała Kathy Mandt z APL, należąca do grupy naukowców zajmujących się projektem IVO. „Nie tylko wspaniale wyglądają, ale też mogą pomóc zrozumieć, jak cały proces wygląda od środka”.

Zmiany w systemie

Tony wulkanicznych gazów są „zdzierane” z Io w ciągu każdej sekundy i rozrzucane przez potężne pole magnetyczne Jowisza. IVO miałaby zbadać ten materiał, by zapewnić nowe dane, dotyczące tego jak gaz opuszcza Io i dokąd później wędruje.

Wiadomo, że gazy uciekające z Io rozprzestrzeniają się po cały systemie księżycowym Jowisza – wpływając na powierzchnię Europy lub, być może, zapewniając składniki do życia w oceanie pod nią. Naukowcy chcieliby też ustalić, jaką rolę pływy grawitacyjne odgrywają w ogrzewaniu oceanów pod lodową skorupą Europy i innych potencjalnie możliwych do zamieszkania światów, jak Tytan i Enceladus.

„Posługując się Io jako naturalnym laboratorium wielkości planety, będziemy mogli lepiej zrozumieć procesy ważne w całym Układzie Słonecznym, a także poza nim”, podsumował McEwen.

Autor

Matylda Kołomyjec