Alvilági lávajáték a Jupiter tüzes holdján
![Jupiter](https://cdn.origo.hu/2023/12/DpX1UIHcr3eTTwxUhEN2PMxQwgoG1XiLDKfbvrKQ-0M/fill/1347/758/no/1/aHR0cHM6Ly9jbXNjZG4uYXBwLmNvbnRlbnQucHJpdmF0ZS9jb250ZW50Lzg5YTg2MWY4ZGNlZjQ4NjU4NzUxYjE3ZTFiZDkxYmEz.webp)
A Jupiter holdjai közül kettőnek, az Európénak és az Iónak a közelmúltbeli ritka pályaegyüttállása páratlan lehetőséget kínált a vulkanikus aktivitásáról híres Ió legnagyobb lávatavának feltérképezésére. (A Jupiter négy legnagyobb holdját, a Ganümédeszt, az Európét, a Kallisztót és az Iót Galileo Galilei, a híres olasz csillagász fedezte fel, még 1610-ben.)
Március 8-án az Európé a Föld felől nézve elhaladt az Ió előtt, és ezzel fokozatosan kitakarta előlünk a forrongó holdtestvér fényét.
Mivel az Európé felszínét vízjég borítja, amely az infravörös tartományban alig veri vissza a Nap fényét,
a kutatók precízen el tudták különíteni az Ió felszínén működő vulkánok hőjéből eredő infravörös sugárzást.
Az infravörös felvételek tanúsága szerint az Ió hatalmas méretű lávatavának hőmérséklete az egyik végétől a másikig fokozatosan emelkedik. Ezt a szakértők úgy tudják a legegyszerűbben értelmezni, ha feltételezik – ahogy azt már az Ió mellett elhaladó űrszondák korábbi felvételei alapján is sejtették
–, hogy a lávató felszíne periodikus megújuláson megy keresztül.
A hold mélyéből felbuzgó olvadt kőzetanyag felszíne lehűlve megszilárdul, és úszó kérget alkot
a forró láva tetején. Ám ahogy ez a kéreg sűrűbbé válik az alatta kavargó lávánál, idővel lassan alábukik, és magával rántja a szomszédos kéregterületeket is. A kéreg alábukása hullámszerűen terjed: a számítások szerint az alábukási hullámfront naponta mintegy 1 kilométeres sebességgel halad nyugat-keleti irányba a lávató felszínén.
A lávafelszín megszilárdulása, majd a kéreg újbóli alábukása a legelfogadottabb magyarázat a Loki-patera néven ismert óriás lávató fényességének ciklikus váltakozására, amit a csillagászok földi teleszkópok segítségével már az 1970-es években megfigyeltek.
Az Ió legnagyobb lávatava, amely Loki ónorvég istenalakról kapta nevét – a patera szabálytalan alakú, felgyűrődött szélű vulkáni krátert jelent –, az Ió legforrongóbb területe, ami nem kis szó,
hiszen a füstölgő-fortyogó hold amúgy is a vulkanikusan legaktívabb égitest az egész Naprendszerben.
A Loki-patera átmérője körülbelül 200 kilométer, a lávával borított forró felszín területe pedig 21 500 négyzetkilométer, vagyis a Balaton több mint 36-szor beleférne.
Bár a Földről már a '70-es évek elején észlelték az Ió változó fényességű területeit, csak akkor vált egyértelművé, hogy a jelenség vulkáni tevékenységhez köthető, amikor a Voyager űrszondák 1979-ben,
a Jupiter mellett elhaladtukban közeli felvételeket készíthettek az Ió felszínéről.
S bár a NASA Galileo missziója keretében az 1990-es évek végén és a 2000-es évek elején még részletgazdagabb képek készültek az Ióról, a Loki-patera 400-600 napos elsötetédési-kifényesedési ciklusának pontos magyarázatáról mindmáig vitatkoznak a csillagászok.
Egészen mostanáig kérdés maradt, hogy a ciklikus fényerő-váltakozást egy gigantikus lávató felszínén megszilárduló, majd alábukó kéreg okozza – ahogy azt a fentiekben vázoltuk –,
vagy esetleg szabályos időközönkénti kitörések, amelyek friss lávát terítenek szét a hatalmas területen.
„Ha a Loki-patera valóban egy lávató, akkor több mint egymilliószor akkora területet foglal el, mint egy átlagos földi lávató – mondta Katherine de Kleer, a University of California Berkeley hallgatója és a Nature-ben megjelent tanulmány szerzője.
– Elképzelésünk szerint a kéreg egyes részei lesüllyednek, ezzel felfedik az alattuk izzó magmát, és ez okozza az infravörös tartományban észlelt fényerő-növekedést."
„Ez az első használható térkép a teljes pateráról – tette hozzá Ashley Davies, a pasadenai Jet Propulsion Laboratory (JPL) munkatársa, a szerzőcsoport másik tagja. – Kiderül róla, hogy a patera felszínén nem is csak egy,
hanem egyszerre két alábukási hullám söpör végig.
Az egész sokkal bonyolultabb, mint korábban gondolni lehetett." Az infravörös felvételek a délkelet-arizonai hegyekben található Large Binocular Telescope Observatory (LBTO) 8.4 méteres átmérőjű ikertükreivel készültek.
A tükröket a legmodernebb alkalmazkodó optika segítségével úgy kötötték össze, hogy interferométernek (a két fényút közötti különbség érzékelőjének) használhassák őket, így ki tudták küszöbölni a földi légkörből adódó elmosódást. A megfigyelőállomást az Arizonai Egyetem (Tucson) által összefogott nemzetközi konzorcium üzemelteti.
„Két évvel ezelőtt az LBTO készítette az első földi képeket a Loki-patera két különálló forró területéről. Az egyedülállóan nagy felbontást, ami megfelel egy 23 méteres átmérőjű tükörrel elérhetőnek, az interferometrikus használat révén tudtuk biztosítani – magyarázta Christian Vellet, az LBTO állomás igazgatója.
– Ezúttal azonban a még részletgazdagabb képet annak köszönhettük, hogy a Loki-paterát az Európé takarásában tudtuk megfigyelni." Az Európé körülbelül tíz másodperc alatt takarta ki teljesen a Loki-paterát.
Olyan nagy volt az infravörös fényerősség, hogy a megfigyelési időt 1/8 másodperces expozíciókra tudtuk bontani."
Az egyes felvételek között az Európé széle mindössze pár kilométernyit haladt előre az Ió felszínén – avatott be a részletekbe Michael Skrutskie, a Virginai Egyetem kutatója, aki a megfigyeléshez használt infravörös kamera fejlesztését irányította. – Míg a Loki egyik vége takarásban volt, a másik vége épp kibukkant, ami ideális helyzetet teremtett a patera felszínén kialakult hőmérsékleti eloszlás feltérképezéséhez."
A felvételek kevesebb mint 10 kilométeres felbontásban rajzolták ki a Loki-patera kétdimenziós hőmérsékleti térképét, felfedve a lávató nyugati és délkeleti végei között húzódó folytonos hőmérsékleti átmenetet. A felszín a nyugati végen volt a leghidegebb – mintegy 270 Kelvin –, ahol az alábukás vélhetőleg megkezdődött, és a délkeleti végen volt a legmelegebb – 330 Kelvin –, ahol a felbukkanó láva még viszonylag friss és forró volt.
A földi vulkánokban felbugyogó magma hőmérsékletéből és hűlési sebességéből kiindulva de Kleer ki tudta számítani, hogy a lávató két végén mennyi idővel ezelőtt bukkanhatott ki a friss magma a Loki-patera felszínére.
A kalkuláció alapján a hidegebb nyugati végen 180-230 napos, a melegebb délkeleti végen 75 napos lehetett a felszíni kéreg.
Ezek az értékek megfelelnek az alábukás sebességével és időzítésével kapcsolatos korábbi adatoknak.
A tó közepén már a Voyager 1979-es látogatása óta stabilan áll egy hideg sziget, és az alábukás érdekes módon eltérő időpontban vette kezdetét a sziget két oldalán. „Az alábukás sebessége is eltérő a két oldalon, ami valószínűleg a magma különböző összetételével vagy a magmában oldott gázbuborékok különböző mennyiségével áll összefüggésben – mondta el de Kleer.
– Kell, hogy legyen valamilyen különbség a patera két felének magmaellátásában, és bármi váltja is ki az alábukást, sikerül valamiképp elérnie, hogy a két oldalon majdnem, de ne teljesen egyszerre kezdődjék. Mindezek az eredmények bepillantást engednek a Loki-patera alatt működő komplex áramlási rendszer titkaiba."