Hoewel ruimtemissies Voyager en Galileo tekenen van vulkanische activiteit op Io waarnamen, was het een zwakke blauwe pluim aan de rand van Io's ledemaat in een sterk verbeterd beeld van Voyager dat voor het eerst bewijs leverde van de turbulente aard van de maan.
Vind je jezelf een astronoom van een fauteuil? Een groep onderzoekers uit Californië heeft het een tandje hoger gelegd door de intense vulkaanuitbarstingen op Jupiters vreemdste maan Io vanuit hun luie stoel te volgen.
Io, de binnenste van de vier grootste manen rond Jupiter, of de Galileaanse manen, is het meest vulkanisch actieve object in het zonnestelsel met meer dan 400 actieve vulkanen die pluimen van zwavel en zwaveldioxide uitspuwen. Wetenschappers denken dat een zwaartekracht-touwtrekken met Jupiter een van de oorzaken is van het intense vulkanisme van Io. Onderzoekers wijzen erop dat de meeste processen niet goed worden begrepen. Hoewel Io's uitbarstingen niet rechtstreeks vanaf de aarde te zien zijn, heeft een team onder leiding van Frank Marchis, een onderzoeker aan het Carl Sagan Center van het SETI Institute, een unieke combinatie bedacht van op aarde gebaseerde telescooparrays en archiefbeelden van de Voyager en Galileo-sondes, volgens een persbericht. Het team maakte hun bevindingen vandaag bekend tijdens de bijeenkomst van de afdeling Planetaire Wetenschappen van 2012 in Reno, Nevada.
"Sinds onze eerste waarneming van Io in 2001 met behulp van de W. M. Keck II 10-meter telescoop vanaf de top van Mauna Kea in Hawaï en het AO-systeem (adaptieve optiek), werd onze groep erg enthousiast over de technologie", zegt Marchis. “We zijn ook AO gaan gebruiken bij de Very Large Telescope in Chili en bij de Gemini North-telescoop op Hawaï. De technologie is in de loop der jaren verbeterd en de beeldkwaliteit en bruikbaarheid van deze complexe instrumenten hebben ze tot een essentieel instrumentensuite voor grote telescopen gemaakt. ”
Een vage blauwe pluim op een korrelig en sterk verbeterd beeld van Voyager 1 liet voor het eerst een hint naar de dynamische aard van Io zien. De camera's van Voyager toonden een bizar terrein van vulkanische velden, donkere vlekken en actieve pluimen. Wetenschappers noemden het de 'Pizza Moon'. NASA's Galileo-sonde observeerde meer dan 160 actieve vulkanen in verschillende uitbarstingsfasen tijdens zijn rondreis door de grootste planeet van het zonnestelsel.
Maar glasheldere foto's van Galileo hielden op in 2003. Het observeren van een object ter grootte van een maan op de ongelooflijke afstand van de aarde tot Jupiter is een uitdaging vanwege de onscherpte veroorzaakt door de roerende atmosfeer van de aarde. Sinds 2001 zijn alle grote telescopen van 8 tot 10 meter uitgerust met adaptieve optiek die voor die onscherpte corrigeert. Sinds 2003 hebben Marchis en zijn team ongeveer 40 cycli van waarnemingen van Io verzameld in het nabij-infrarood, met details zo klein als 100 kilometer of 60 mijl op het oppervlak van de maan.
Waarnemingen van verschillende heldere en jonge uitbarstingen gedetecteerd bij korte golflengten (~ 2,1 micron) aan de bovenkant en langere golflengten (~ 3,2 micron) aan de onderkant sinds 2004 met behulp van de W. Keck 10-meter telescoop (mei 2004, aug 2007, sep 2007) , Juli 2009), de Gemini North 8-meter telescoop (aug. 2007) en de ESO VLT-Yepun 8-meter telescoop (feb. 2007), allemaal met hun adaptieve optische systemen. De thermische handtekening van de Tvashtar-uitbarsting is te zien in de buurt van de noordpool op in 2007 verzamelde beelden. In augustus 2007 werd een nieuwe uitbarsting op Pillan Patera gezien. In juli 2009 werd op Loki Patera een jonge en heldere uitbarsting waargenomen. Dit is de laatste heldere uitbarsting die werd gedetecteerd in onze enquête; sindsdien is de vulkanische activiteit van Io rustig geweest. Krediet: F. Marchis
"Ruimtevaartuigen hebben slechts een vluchtige glimp opgevangen van Io's vulkanen, Voyager voor een paar maanden, Galileo een paar jaar en New Horizons een paar dagen. Waarnemingen op de grond daarentegen kunnen Io’s vulkanen op lange tijdsschalen blijven volgen. Hoe meer telescopen naar Io kijken, hoe beter de tijddekking die we kunnen krijgen. ” Zei Julie Rathbun van Redlands University, een planetaire wetenschapper die niet rechtstreeks bij deze studie betrokken was, maar die al meer dan 15 jaar IO bewaakt met de IRTF 3-meter telescoop van NASA. “AO-waarnemingen van telescopen van de klasse 8-10m zijn een dramatische verbetering van de ruimtelijke resolutie ten opzichte van eerdere waarnemingen op de grond. Binnenkort zullen ze niet alleen onze enige manier zijn om Io's vulkanen te volgen, maar ook de beste manier. We zouden deze waarnemingen vaker moeten doen. '
Simulatie van observaties van Io met behulp van de W. Keck-telescoop en het huidige AO-systeem, een next-generation AO-systeem gemonteerd op de W. Keck-telescoop (KNGAO) en de Thirty Meter Telescope (TMT) uitgerust met zijn AO-systeem (NFIRAOS) . De ruimtelijke resolutie op het midden van Io die door deze AO-systemen wordt geleverd, is respectievelijk 140 km, 110 km en 35 km in de H-band (1,6 micron). Twee jonge eruptieve centra met het label A & B kunnen alleen worden gedetecteerd op de TMT-waarnemingen. Het KNGAO-instrument detecteerde de helderste uitbarsting met het label A. Marchis
Volgens het team onthullen waarnemingen een reeks jonge en energetische uitbarstingen die uitbarstingen worden genoemd. Deze gebeurtenissen vallen op, wat wijst op een hoge uitbarstingstemperatuur. Toevallig observeerde het team het ontwaken van de vulkaan Tvashtar terwijl New Horizons langs Jupiter slingerde op weg naar Pluto. De uitbarsting duurde van april 2006 tot september 2007. Oudere waarnemingen van Galileo laten een vergelijkbaar uitbarstingspatroon zien in 1999 van 15 maanden.
"De episodiciteit van deze vulkanen wijst op een regelmatige herlading van magma-opslagkamers", zegt Ashley Davies, een vulkanoloog bij het Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, en een lid van de studie. "Dit stelt ons in staat om het uitbarstingsproces te modelleren en te begrijpen hoe warmte wordt verwijderd uit het diepe interieur van Io door deze specifieke stijl van vulkanische activiteit."
Het team ontdekte vier extra uitbarstingen, waaronder een niet eerder waargenomen actieve vulkaan in 2004. De nieuwe sporadische explosie was volgens Marchis verantwoordelijk voor ongeveer 10 procent van de gemiddelde thermische output van Io. De uitbarsting was energieker dan Tvashtar in 2001. Terwijl het team Io blijft bestuderen, merken ze op dat de gekke actieve maan sinds september 2010 overwegend stil was. Een tiental permanente, lage temperatuuruitbarstingen verspreid over de hele wereld, maar het team heeft de jonge uitbarstingen in vuurfontein-stijl niet eerder gezien.
“De volgende reuzensprong op het gebied van planetaire astronomie is de komst van Giant Segmented Mirror Telescopes, zoals de Thirty Meter Telescope die naar verwachting in 2021 beschikbaar zal zijn. Deze zal in het nabij-infrarood een ruimtelijke resolutie van 35 km opleveren, gelijk aan de ruimtelijke resolutie van globale waarnemingen van het Galileo-ruimtevaartuig. Als ze op Io worden gericht, bieden deze telescopen het equivalent van een ruimtevaartuig dat voorbij de satelliet vliegt, 'zei Marchis.
Bron: SETI
