Jüpiter’in Volkanik Ay’ı Yeni Görüntüleme Teknolojisiyle Ortaya Çıkarılıyor

Gelişmiş görüntüleme teknolojisi, benzeri görülmemiş derecede net görüntüler yakalamıştır. Jüpiter‘nin uydusu Io, ayrıntılı volkanik özellikleri açığa çıkarıyor ve dünya dışı volkanik aktiviteye ilişkin anlayışımızı potansiyel olarak genişletiyor.

Jüpiter’in uydusu Io’nun volkanlarla dolu olduğunun keşfedildiği 1979’dan bu yana, gökbilimciler ve volkanologlar, kırmızımsı uydunun Jovian sisteminin evrimi ve Dünya’nın erken volkanik tarihi hakkında bize anlatabilecekleri konusunda heyecan duyuyorlar. Ancak Io’daki patlamalar ve lav akışlarıyla ilgili çalışmalar, Dünya’ya bağlı ve uzayda bulunan teleskoplardan alınan bulanık görüntüler ve yanından geçen uzay aracından alınan çok az yakın çekim nedeniyle sekteye uğradı.

Yakın zamanda Arizona’daki bir teleskopa takılan yeni ve keskin bir kamera bu sorunu çözebilir.

Dünyadan Çığır Açan Görüntüleme

Gökbilimcilerden ve mühendislerden oluşan bir ekip bu hafta dergide yayınlayacak Jeofizik Araştırma Mektupları Io’nun şimdiye kadar Dünya’dan alınmış en yüksek çözünürlüklü optik görüntüleri; birbirine çok yakın olan ve patlamalarından kaynaklanan enkazların üst üste bindiği yanardağları ayırt edebilecek kadar keskin görüntüler.

Arizona’daki Graham Dağı’ndaki Büyük Binoküler Teleskop (LBT) tarafından çekilen görüntüler, SHARK-VIS adı verilen yeni bir yüksek kontrastlı optik görüntüleme cihazı ve teleskopun atmosferik ışık kaynaklı bulanıklığı telafi eden uyarlanabilir optik sistemi sayesinde mümkün oldu. türbülans.

Io’nun kabuğunun, bilim adamlarının yüzeyi şekillendiren ve Ay’ın atmosferini oluşturan jeolojik ve kimyasal süreçlere ilişkin mevcut anlayışlarını gösteren bir kesiti. Solda Pele lav gölünün ürettiğine benzer bir bulut ve kırmızı kükürt halkası görülüyor. Çoğunlukla soğuk olan litosferdeki faylar, kükürt bakımından zengin silikat magmanın yüzeye ulaşması için yol görevi görür. Io’nun iç kısmı, Jüpiter’in ve onun iki uydusu Europa ve Ganymede’nin erimiş magma üreten yerçekimsel çekişlerinin neden olduğu sürtünme nedeniyle ısıtılır. Katkıda bulunanlar: de Pater ve diğerleri, 2021, Yıllık İncelemeler, Doug Beckner, James Tuttle Keane ve Ashley Davies’in bir rakamına dayanmaktadır.

Görüntüler, 50 mil kadar küçük yüzey özelliklerini ortaya koyuyor; bu, şimdiye kadar yalnızca Jüpiter’e gönderilen uzay araçlarıyla (1979’da iki Voyager uzay aracı, 2003’te sona eren Galileo misyonu ve 2003’te sona eren Juno gibi) ulaşılabilen bir uzaysal çözünürlük ortaya koyuyor. 2016’dan bu yana Jüpiter’in yörüngesinde dönüyor. Araştırma ekibine göre çözünürlük, 160 kilometre öteden on sent büyüklüğünde bir nesnenin fotoğrafını çekmeye eşdeğer. Görüntüler, bu yöntemle elde edilebilecek olandan iki ila üç kat daha iyidir. Hubble uzay teleskobu.

Astronomi ve Dünya ve Gezegen Bilimi fahri profesörü Imke de Pater, “Görünür ışıktaki görüntüler gerçekten inanılmaz” dedi. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeleybaş bilim insanı Ashley Davies ile birlikte görüntülerin yorumlanmasına yardımcı oldu. NASAPasadena, Kaliforniya’daki Jet Tahrik Laboratuvarı ve Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde yardımcı doçent olan Katherine de Kleer.

Gelişmiş Görüntülemeden İçgörüler

De Pater, Io’yu çoğunlukla Hawaii’deki Keck Gözlemevi ve Gemini Gözlemevi gibi yer tabanlı kızılötesi teleskopları ve Atacama Büyük (alt)Milimetre Dizisi gibi radyo teleskoplarını kullanarak onlarca yıldır gözlemliyor (ALMA) Şili’de. Kızılötesi gözlemler lav akıntıları gibi sıcak özellikleri yakalar ancak doğası gereği daha düşük çözünürlüktedir. Son zamanlarda o kızılötesi görüntüleri analiz etti NASA’nın en yeni gözlemevinden James Webb Uzay Teleskobu (JWST).

“Keck ve Gemini’de her şey kızılötesinde” dedi. “Bazı yüzey özelliklerini görsek de, uyduyu görünür ışıkta görüntülediğinizde, gerçekten Voyager ve Galileo’nun elde ettiğine benzer görüntüler görebilirsiniz. Bu görünür ışıklı görüntülerle manzaralara ve topoğrafyaya bakabilirsiniz.”

Arizona’daki Büyük Binoküler Teleskop. LBTI cihazı, hem 8,4 metrelik aynalardan gelen kızılötesi ışığı birleştirerek genç ve yakın yıldızların etrafındaki gezegenleri ve diskleri görüntülüyor. Katkıda bulunanlar: D. Steele, Büyük Binoküler Teleskop Gözlemevi

Umudu, LBT’den gelen optik görüntüleri kızılötesi gözlemlerle birleştirerek, parlayan sıcak magmayı lav akıntıları ve volkanik dumanlardan kaynaklanan serpintilerin yarattığı renkli birikintiler gibi görünür özelliklerle ilişkilendirmektir.

“Umarım kızılötesi ve görünür bir noktada sıcak magmayı ve ardından bunun yüzey üzerindeki etkisini görmek için eş zamanlı gözlemler yapabiliriz” dedi. “SHARK-VIS ve LBT tarafından sağlananlar gibi görünür dalga boylarında daha keskin görüntüler, hem patlamaların yerlerini hem de yeni duman birikintileri gibi kızılötesinde tespit edilemeyen yüzey değişikliklerini tanımlamak için gereklidir.”

Pele ve Pillan Patera, Volkanların Düellosu

Makalenin ilk yazarı, araştırma ekibinde yardımcı bilim insanı olan Al Conrad’a göre Büyük Dürbün Teleskop GözlemeviGüneş sistemindeki volkanik açıdan en aktif cisim olan Io’daki patlamalar, Dünya’daki çağdaşlarını gölgede bırakıyor. Bunun gibi çalışmalar, araştırmacıların güneş sistemindeki bazı dünyaların neden volkanik olduğunu, ancak diğerlerinin olmadığını anlamalarına yardımcı olacağını ve bir gün volkanik dünyalara ışık tutabileceğini söyledi. dış gezegen Yakındaki yıldızların etrafındaki sistemler.

Conrad, “Bu nedenle Io, uzak geçmişlerinde Dünya ve Ay yüzeylerinin şekillenmesine yardımcı olan güçlü patlamalar hakkında bilgi edinmek için eşsiz bir fırsat sunuyor” dedi.

Io’nun 9 Nisan 2024’te ayın yanından geçerken Juno uzay aracı tarafından çekilen ham görüntüsü, Io kuzeyi yukarıda olacak şekilde döndürülmüştür. Pele’nin etrafındaki sağ alt kenardaki kırmızımsı halka, Ocak 2024’te Pillan Patera’dan gelen beyaz donmuş kükürt dioksit tarafından kısmen gizlendikten sonra tamamlanmış gibi görünüyor. Bu fotoğraf çekildiği sırada Juno, Pele’nin yaklaşık 10.250 mil (16.500 kilometre) üzerindeydi. Io’nun yüzeyi. Katkıda bulunanlar: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Dünya’nın ayından biraz daha büyük olan Io, Jüpiter’in Galilean uydularının en içtekisidir; bunlar Io’ya ek olarak Europa, Ganymede ve Callisto’yu da içerir. Jüpiter, Europa ve Ganymede arasında yerçekimsel bir “çekim çekişmesine” kilitlenen Io, sürekli olarak sıkıştırılıyor ve bu da iç kısmında sürtünmeden kaynaklanan ısı birikmesine yol açıyor; bunun, sürekli ve yaygın volkanik faaliyetin nedeni olduğuna inanılıyor.

Bilim adamları, Io’nun yüzeyindeki patlamaları izleyerek, ay yüzeyinin altındaki malzemenin ısıyla tahrik edilen hareketi, iç yapısı ve son olarak Io’nun yoğun volkanizmasından sorumlu olan gelgit ısınma mekanizması hakkında fikir sahibi olmayı umuyorlar.

Volkanik Etkileşimlerin Ayrıntılı Gözlemleri

Davies, SHARK-VIS tarafından alınan yeni görüntünün ayrıntı açısından o kadar zengin olduğunu ve ekibin, Io’nun güney yarım küresinde ekvatora yakın bir yerde bulunan ve Pele olarak bilinen önemli bir yanardağ etrafındaki duman bulutunun çöktüğü büyük bir yeniden yüzeye çıkma olayını tanımlamasına olanak tanıdığını söyledi. , komşu yanardağ Pillan Patera’nın patlama birikintileriyle kaplı. Benzer bir patlama dizisi, 1995 ile 2003 yılları arasında Jüpiter sistemini araştıran NASA’nın Galileo uzay aracı tarafından da gözlemlendi.

Davies, “Değişiklikleri, Pillan Patera’daki bir patlamadan kaynaklanan ve Pele’nin kırmızı, kükürt açısından zengin duman birikintisini kısmen kaplayan koyu renkli lav birikintileri ve beyaz kükürt dioksit birikintileri olarak yorumluyoruz” dedi. “SHARK-VIS’ten önce bu tür yeniden yüzeye çıkma olaylarını Dünya’dan gözlemlemek imkansızdı.”

De Pater’a göre Pele sürekli olarak patlıyor ve Io’nun yüzeyinin yaklaşık 300 kilometre yukarısına volkanik gaz bulutları gönderiyor; bu, Voyager, Galileo ve Hubble tarafından görüntülenmeye yetecek kadar yüksek. Bir lav gölünden çıkan dumandaki gazlar donarak belirgin, geniş, kırmızımsı, kükürt açısından zengin bir halka halinde yüzeye yerleşiyor.

Öte yandan Pillan Patera, aralıklı olarak patlıyor gibi görünüyor ve beyaz bir donmuş kükürt dioksit (SO2) halkasıyla çevrelenmiş lavları bırakıyor. Yeni görüntüler, Pele’nin kırmızımsı birikintilerini gizleyen beyaz birikintileri gösteriyor, ancak muhtemelen kısa bir süre için. Io’nun Juno tarafından nisan ayında çekilen fotoğraflarında, Pillan’ın birikintilerinin bulunduğu yerde belki biraz daha soluk kırmızı bir renkle birlikte neredeyse tamamen turuncu bir halka görülüyordu.

“Pillan patlaması ile Pele patlaması arasında bir tür rekabet var; her biri ne kadar ve ne kadar hızlı birikiyor” dedi. “Pillan tamamen durur durmaz Pele’nin kırmızı birikintileri tarafından tekrar kaplanacak.”

SHARK-VIS ile Gelecek Beklentileri

SHARK-VIS, Roma Astronomi Gözlemevi’ndeki İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü tarafından inşa edildi ve proje yöneticisi Roberto Piazzesi’nin yardım ettiği, baş araştırmacı Fernando Pedichini liderliğindeki bir ekip tarafından yönetiliyor. Teleskobun olağanüstü uyarlanabilir optik sisteminden tam olarak yararlanmak için 2023 yılında tamamlayıcı yakın kızılötesi cihazı SHARK-NIR ile birlikte LBT’ye kuruldu. Cihaz, gökyüzünü “hızlı görüntüleme” modunda gözlemlemesine, atmosferik türbülansın neden olduğu optik bozulmaları donduran ağır çekim görüntüleri yakalamasına ve verileri eşi benzeri görülmemiş bir keskinliğe kadar işleme sonrası işlemesine olanak tanıyan hızlı, ultra düşük gürültülü bir kameraya sahiptir. .

SHARK-VIS enstrüman bilimcisi Simone Antoniucci, güneş sistemindeki nesneler üzerinde yeni gözlemler yapılmasını beklediğini söyledi.

“SHARK-VIS’in keskin görüşü özellikle birçok güneş sistemi gövdesinin yüzeylerini gözlemlemek için uygundur – yalnızca dev gezegenlerin uyduları değil, aynı zamanda asteroitler de” dedi. “Şu anda analiz edilen verilerle bunlardan bazılarını zaten gözlemledik ve daha fazlasını gözlemlemeyi planlıyoruz.”

Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için Yeni Teleskop Teknolojisi Tarafından Ortaya Çıkarılan Io’nun Volkanik Yüzeylerine bakın.

LBT, Arizona Üniversitesi Steward Gözlemevi’nin bir bölümü olan Mount Graham Uluslararası Gözlemevi’nin bir parçasıdır.