Ősidők óta pokoli hely az Io

1979 óta volt szerencsénk közelebbről is megvizsgálni a ragyogó vörös és sárga színekkel ékes holdat a Galileo, illetve jelenleg a Juno űrszonda segítségével. A vulkanizmusáról tudjuk, hogy a Jupiternek, illetve a holdszomszédainak köszönhető, a rezonáns keringés és az emiatt létrejött árapályfűtés teszi lehetővé – azt azonban nem tudtuk, mióta ilyen. (Ugyanígy az árapályfűtés miatt maradhatott folyékony az Europa felszín alatti óceánja.)

Rezonáns keringésnek nevezzük azt, ha a közös középpont körül keringő égitestek összehangoltan keringenek, a Jupiter nagy holdjai esetében míg a Ganymedes egyszer járja körbe a Jupitert, az Europa kétszer, az Io pedig négyszer.

Pont a vulkáni működése miatt azonban az Io felszíne folyamatosan változik, így nem őrizhette meg azokat a jegyeket, amelyekből a felszín korát meg lehetne állapítani. Két újonnan, a Science, illetve a JGR Planets folyóiratok hasábjain közzé tett kutatási eredményben a Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) vezette csoport arra jutott, hogy az Io vulkanizmusa a Naprendszer legkorábbi időszakától fogva fennáll.

A szakértők a kis hold illó elemeinek (mint a légkör nagy részét kitevő kén vagy a klór) izotóparányait vizsgálták meg. A vulkanizmus hatására a hold belsejéből felszabaduló anyagok egy részét „újrahasznosítja” az égitest, más része azonban távozik. A különböző izotópok eltérő tömegűek, így nem egyformán tudnak megszökni sem az égitest gravitációs fogságából, a nehezebb izotópok egy idő után ennek köszönhetően feldúsulnak.

Az Io légköréből másodpercenként 1 tonnányi anyagot szippant el a Jupiter mágneses tere, pontosabban az abban keringő töltött részecskékkel való ütközés. Mivel a könnyebbik kénizotóp a légkör magasabb rétegeiben található, ez fog nagy eséllyel távozni is, míg a felszín közelében halmozódó nehezebb izotóp marad.

Ha ismerjük, hogy jelen pillanatban milyen arányú e kétféle izotóp az Io körül, akkor kiszámítható, hogy mióta tart ez a típusú szelektív takarítás, vagyis mióta aktívak az Io vulkánjai. Ehhez azt az adatot kell még tudni, milyen volt a kiindulási izotóparány a Naprendszer keletkezésekor, erről pedig számos meteorit ad információt.

A kutatók ezúttal nem űrszondák vagy űrteleszkópok segítségével vizsgálták meg ezeket az Io körüli izotópokat, hanem a chilei ALMA rádióteleszkópjával. A mérések során kiderült, hogy mind a kén, mind a klór izotópjai olyan arányban változtak meg a Naprendszer kiindulási állapotához képest, amely csak akkor lehetséges, ha a kezdetektől fogva aktívak a hold vulkánjai.

Ez azt is jelenti, hogy már a Jupiter holdrendszerének kialakulásakor létrejött az a rezonáns keringés, amely az árapályfűtés révén a vulkánokat aktivizálja. Ezt egyébként más alapokon készült elméleti számítások is így találták már kb. két évtizeddel ezelőtt.

Az Io kén-újrahasznosító rendszerének elemzéséből azt is kiszámították, hogy a múltban az Io még aktívabb lehetett, mint ma. Azt érdemes megjegyezni, hogy bár az intenzív vulkáni tevékenységről erre asszociálna az ember, az Io felszíne nem forró, átlagosan csupán -130 Celsius-fokos. Természetesen az aktuális kitörések helyszínein valóban forróság van, az Io lávájának hőmérséklete elérheti az 1200 Celsius-fokot.

Egyelőre nem világos, hogy még miféle összetevők távozhattak a hold belsejéből, például lehetett-e víz is az Io belsejében, amelyet fokozatosan elveszített a vulkánjai révén.

Nem szorosan összefüggő, de a NASA épp a napokban számolt be a Juno űrszonda legutóbbi Io melletti átrepülésének eredményeiről. Az űrszonda 2023 decemberi és 2024 februári átrepülésekor mindössze 1500 kilométerre szállt el a hold felszíne felett.

Ezen adatok alapján készült az az igen látványos animáció is, amelyen a Loki Patera nevű vulkáni területet mutatja be. E vulkánnak, ami nem hegy, hanem egy mélyedés, különös, 200 kilométeres átmérőjű lávatava is van, amely időnként kiönt. A lávató külső pereme a forróbb, ott törhet fel a hold mélyéből a kőzetolvadék.

A tó közepén egy sziget látható, amely úszó sziget, és a megszilárduló láva alkotja, a hasonló szigetek időnként átbillennek és visszasüllyednek a lávató mélyébe, majd újabb szigetek jönnek létre. A Juno friss méréseiből azt is tudjuk, hogy az Io felszíne egyes helyszíneken olyan sima, mint az üveg, ez a földi vulkáni üveghez, az obszidiánhoz hasonlíthat.