Bewijzen dat oude gegevens nooit doodgaan, hebben wetenschappers iets nieuws gevonden over Jupiter's maan Io met behulp van gegevens die zijn verzameld tijdens de Galileo-missie, die om Jupiter draaide van 1995-2003. Nieuwe analyse onthult een ondergrondse oceaan van gesmolten of gedeeltelijk gesmolten magma onder het oppervlak van de vulkanische maan, wat de eerste directe bevestiging is van dit soort magma-laag bij Io. Wetenschappers zeggen dat de gesmolten ondergrondse oceaan verklaart waarom de maan het meest vulkanische object is dat in het zonnestelsel bekend is.
"Wetenschappers zijn enthousiast dat we eindelijk begrijpen waar Io's magma vandaan komt en hebben een verklaring voor enkele van de mysterieuze handtekeningen die we zagen in sommige magnetische veldgegevens van de Galileo," zei Krishan Khurana, van de Universiteit van Californië, Los Angeles, en leidde auteur van de studie gepubliceerd in Science. Khurana was een voormalig co-onderzoeker van het magnetometerteam van Galileo bij UCLA. "Het blijkt dat Io voortdurend een 'klinkend signaal' afgeeft in het draaiende magnetische veld van Jupiter dat overeenkwam met wat verwacht zou worden van gesmolten of gedeeltelijk gesmolten gesteenten diep onder het oppervlak."
Verbazingwekkend genoeg produceert Io elk jaar ongeveer 100 keer meer lava dan alle vulkanen op aarde, en de nieuwe studie toont aan dat een wereldwijde magma-oceaan ongeveer 30 tot 50 kilometer (20 tot 30 mijl) onder de maanbodem bestaat. Dit verklaart waarom de vulkanen van Io verspreid zijn over het hele oppervlak, in tegenstelling tot de vulkanen van de aarde die voorkomen in gelokaliseerde hotspots zoals de 'Ring of Fire' rond de Stille Oceaan.
De vulkanen op Io werden in 1979 ontdekt door Linda Morabito, een optische navigatie-ingenieur die aan de Voyager-missie werkte. Morabito keek naar afbeeldingen die zouden worden gebruikt om door Voyager te navigeren en merkte op wat een halve maan leek die zich uitstrekte tot voorbij de rand van Io. Na overleg met haar collega's realiseerden ze zich dat, aangezien Io geen atmosfeer heeft, de wolk die honderden kilometers boven het oppervlak uitsteekt, een ongelooflijk krachtige vulkaan moet zijn.
De energie voor de vulkanische activiteit komt van het samendrukken en strekken van de maan door de zwaartekracht van Jupiter terwijl Io om de grootste planeet in het zonnestelsel draait.
Galileo werd in 1989 gelanceerd en begon in een baan om Jupiter in 1995. Wetenschappers merkten onverklaarbare handtekeningen op in magnetische veldgegevens van Galileo-flybys van Io in oktober 1999 en februari 2000.
"Tijdens de laatste fase van de Galileo-missie waren modellen van de interactie tussen Io en Jupiter's immense magnetische veld, dat de maan in geladen deeltjes baadt, nog niet geavanceerd genoeg om te begrijpen wat er aan de hand was in het interieur van Io," zei Xianzhe Jia, co-auteur van de studie aan de Universiteit van Michigan.
Recent werk in de minerale fysica heeft aangetoond dat een groep gesteenten die bekend staat als "ultramafische" gesteenten, in staat worden om aanzienlijke elektrische stroom te dragen wanneer ze worden gesmolten. Ultramafische gesteenten zijn van oorsprong stolling of vormen door de afkoeling van magma. Op aarde wordt aangenomen dat ze afkomstig zijn van de mantel. De bevinding bracht Khurana en collega's ertoe de hypothese te testen dat de vreemde handtekening werd veroorzaakt door stroom die vloeide in een gesmolten of gedeeltelijk gesmolten laag van dit soort gesteente.
Tests hebben aangetoond dat de door Galileo gedetecteerde handtekeningen consistent waren met een gesteente zoals lherzoliet, een stollingsgesteente rijk aan silicaten van magnesium en ijzer gevonden in Spitzbergen, Noorwegen. De magma-oceaanlaag op Io lijkt meer dan 50 kilometer (30 mijl dik) te zijn en vormt ten minste 10 procent van de mantel van de maan in volume. De zinderende temperatuur van de magma-oceaan is waarschijnlijk hoger dan 1.200 graden Celsius (2.200 graden Fahrenheit).
In de bovenstaande animatie baadt Io in magnetische veldlijnen (weergegeven in blauw) die het noordpoolgebied van Jupiter verbinden met het zuidpoolgebied van de planeet. Terwijl Jupiter draait, worden de magnetische veldlijnen die rond Io draperen sterker en verzwakken. Omdat de magma-oceaan van Io een hoge elektrische geleidbaarheid heeft, buigt het het variërende magnetische veld af en beschermt het de binnenkant van de maan tegen magnetische storingen. Het magnetische veld binnenin Io behoudt een verticale oriëntatie, zelfs als het magnetische veld buiten Io rond danst. Deze variaties in de signaturen van het externe magnetische veld stelden wetenschappers in staat de interne structuur van de maan te begrijpen. In de animatie bewegen de magnetische veldlijnen met de rotatieperiode van Jupiter van ongeveer 13 uur in het rustframe van Io.
Io is het enige andere lichaam in het zonnestelsel dan de aarde waarvan bekend is dat het actieve magma-vulkanen heeft, en er is gesuggereerd dat zowel de aarde als de maan miljarden jaren geleden vergelijkbare magma-oceanen hadden op het moment van hun vorming, maar ze hebben lang geleden gekoeld.
"Het vulkanisme van Io informeert ons hoe vulkanen werken en biedt een tijdvenster voor vulkanische stijlen die zich tijdens hun vroegste geschiedenis op de aarde en de maan hebben voorgedaan", zegt Torrence Johnson, een voormalig Galileo-projectwetenschapper die niet rechtstreeks betrokken was bij de studie.
Het Galileo-ruimtevaartuig werd in 2003 opzettelijk in de atmosfeer van Jupiter gestuurd om besmetting van een van de manen van Jupiter te voorkomen.
Bron: JPL
