Afbeelding tegoed: NASA
Een team van Franse en Amerikaanse astronomen heeft de aanwezigheid van zout (NaCl) in de atmosfeer van Io ontdekt. De atmosfeer van Io wordt nu al een aantal jaren bestudeerd, voor het eerst nauwkeurig waargenomen door het Voyager-ruimtevaartuig, maar dit is de eerste keer dat het goede oude 'tafelzout' bevat.
De atmosfeer van Jupiters maan Io is een van de meest bijzondere van het zonnestelsel. In 1979 onthulde het Voyager-ruimtevaartuig actief vulkanisme (Figuur 1, links) aan het oppervlak van de satelliet en ontdekte het een lokale, zwakke SO2-atmosfeer. Sinds 1990 hebben millimetergolfwaarnemingen verkregen bij IRAM (Frans-Duits-Spaanse telescoop) en UV-waarnemingen met HST een wat gedetailleerdere beschrijving van deze atmosfeer opgeleverd. De typische oppervlaktedruk is ongeveer 1 nanobar en, op een unieke manier in het zonnestelsel, vertoont de atmosfeer sterke horizontale variaties, schijnbaar geconcentreerd in een equatoriale band. De belangrijkste atmosferische verbindingen zijn SO2, SO en S2. De atmosfeer wordt waarschijnlijk geproduceerd, enerzijds door directe vulkanische output, en anderzijds door de sublimatie van SO2-ijsjes die het oppervlak van Io bedekken.
Er wordt echter al lang vermoed dat de atmosfeer van Io andere chemische soorten moet bevatten. Al in 1974 onthulden zichtbare beeldvorming en spectroscopie een "wolk" van atomair natrium (Figuur 1, rechts), ongeveer gecentreerd rond de baan van Io. Gedetailleerde vervolgstudies van deze wolk wezen op een complexe structuur, waaronder met name "snelle natrium" -kenmerken, voor de productie waarvan de rol van moleculaire ionen (NaX +) werd aangetoond. Deze ontdekkingen brachten natuurlijk de vraag naar de oorsprong van natrium in de omgeving van Io. Uit de helderheid van de optische emissies van Na kan men schatten dat ongeveer 1026-1027 natriumatomen elke seconde Io verlaten.
In 1999 werd rond Io chloor in atomaire en geïoniseerde vorm ontdekt, met een overvloed vergelijkbaar met die van natrium (terwijl de kosmochemische overvloed van Na ongeveer 15 maal die van Cl is). Dit suggereert een gemeenschappelijke oorsprong, omdat NaCl een natuurlijke plausibele ouder is van beide. Tegelijkertijd werd NaCl op basis van thermochemische evenwichtsberekeningen voorgesteld als een belangrijke verbinding van de vulkanische magma's van Io, met een abudantie ten opzichte van SO2 van enkele procenten.
Op basis van deze ontdekkingen en voorspellingen werd in januari 2002 een waarnemingscampagne uitgevoerd door E. Lellouch, van de Paris Observatory, en verschillende Franse en Amerikaanse collega's van de IRAM 30-meter radiotelescoop. Twee rotatielijnen van NaCl op 143 en 234 GHz waren ondubbelzinnig gedetecteerd (Figuur 2.). Omdat de dampspanning van dit zout volledig te verwaarlozen is, kan NaCl niet in sublimatie-evenwicht zijn met het oppervlak van Io en moet de aanwezigheid ervan rechtstreeks het gevolg zijn van continue vulkanische output. Het lijkt een kleine armosferische soort te zijn. Het meest plausibele fysieke model toont de NaCl-atmosfeer als meer gelokaliseerd dan SO2, vanwege de zeer korte levensduur (hoogstens een paar uur) en waarschijnlijk beperkt tot de vulkanische centra. De lokale NaCl-overvloed in dit model is 0,3-1,3% SO2, aanzienlijk lager dan voorspeld. Uit de lijnsterktes kunnen vulkanische emissiesnelheden van (2-8) x1028 NaCl-moleculen per seconde worden afgeleid. Volgens fotochemische en ontsnappingsmodellen ontsnapt slechts een klein deel van deze moleculen uit Io (ongeveer 0,1%). Een iets grotere hoeveelheid (1-2%) laat Io in atomaire vorm achter nadat het is gefotolyseerd tot Na en Cl. De overgrote meerderheid van de vulkanisch uitgestoten NaCl-moleculen vallen terug naar het oppervlak waar ze condenseren, wat mogelijk bijdraagt aan de witte kleur van sommige van Io's terreinen. Concluderend lijkt het erop dat NaCl een belangrijke bron is van natrium en chloor in de omgeving van Io; de precieze chemische aard van de NaX + moleculaire ionen moet echter nog worden opgehelderd.
Oorspronkelijke bron: Paris Observatory News Release
