Io’nun volkanik aktivitesini Hubble ve Webb teleskoplarıyla keşfetmek

Şimdiye kadar yapılmış en güçlü iki uzay teleskopu, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ve Hubble Uzay Teleskobu, tüm güneş sistemindeki en volkanik cisim olan Jüpiter’in ilk Galilean ayı Io hakkında veri toplamak üzere.

Bu veriler, şu anda Jüpiter sistemini araştıran ve bu yılın sonlarında ve 2024’ün başlarında bu yakın uçuşları gerçekleştirmesi planlanan NASA’nın Juno uzay aracının Io’ya yaklaşan uçuşlarıyla birlikte kullanılacak. Bu küçük, volkanik ayı bu iki uyduyla incelemenin amacı Güçlü teleskoplar ve yörüngede dönen bir uzay aracının kullanılması, bilim adamlarının Io’nun kaçan atmosferinin Jüpiter’i çevreleyen manyetik ve plazma ortamıyla nasıl etkileşime girdiğini daha iyi anlamalarını sağlar.

Southwest Araştırma Enstitüsü’nde (SwRI) araştırmacı ve bu ayrıntılı bilim kampanyasının baş araştırmacısı olan Dr. Kurt Retherford, “Bu projenin zamanlaması kritik öneme sahiptir” dedi. “Gelecek yıl boyunca Juno, Io’nun yanından birkaç kez geçecek ve bu karmaşık sistemin hem yerinde hem de uzaktan gözlemlerini birleştirmek için nadir fırsatlar sunacak. Io’nun etkileyici volkanizması, plazma-ay etkileşimleri ve nötr gaz ve plazma hakkında yeni bilgiler edinmeyi umuyoruz. Jüpiter’in geniş manyetosferi boyunca yayılan ve yoğun Jovian kutup ışığı emisyonlarını tetikleyen popülasyonlar.”

Hubble’da gözlem süresi talebi, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu Gözlem Programı aracılığıyla yapılır ve araştırmasını tamamlamak için bir bilim kampanyası için Hubble’ın Dünya çevresinde tamamlaması istenecek olan yörünge sayısına göre tahsis edilir ve her bir yörünge yaklaşık 90 dakika sürer. Tipik olarak büyük gözlem projeleri 75 veya daha fazla yörünge gerektirir. Bu, Hubble’ın Jüpiter’i ilk incelemesi olmayacak çünkü Hubble, güneş sistemindeki en büyük gezegeni inceleme konusunda kapsamlı bir geçmişe sahip.

Bu kampanya için, Dr. Retherford ve ekibi, toplam 183 gözlem saati boyunca Io hakkında veri toplamak için Hubble’ın Dünya çevresindeki 122 yörüngesini veya Io’nun Jüpiter çevresinde 4,25’in biraz üzerinde tam yörüngesini kullanacak ve her bir yörünge yaklaşık olarak yaklaşık bir zaman alacaktır. 42,5 saat. Ek olarak JWST, 4,8 saat boyunca, yani Io’nun Jüpiter etrafındaki tam yörüngesinin %10’undan biraz fazlası boyunca Io hakkında veri toplayacak.

Jüpiter’in devasa manyetik alanı, güneş sistemindeki en büyük gezegeni çevreleyen ve etrafında dönen yüklü parçacıklardan oluşan dev bir balondan oluşur; bu gezegenin büyük kısmı Io’nun kaçan atmosferinden oluşur. Bilim adamları için bir sır olarak kalan şey, Io’nun atmosferi, yüzey uçucuları, volkanik patlamalar, Io’nun geniş nötr bulutları, Jüpiter’in iyonosferi ve Io Plazma Torus’u (IPT) arasındaki etkileşim ve özellikle bunun nasıl ölçüleceği ve bunun hakkında daha fazla bilgi edinileceğidir. IPT, Jüpiter’i çevreleyen halka şeklinde bir buluttur ve Io’nun kaçan gazlarının iyonlaşmasından üretilir.

Gezegen bilimi ve astronomi alanında yardımcı doçent olan Dr. Katherine de Kleer, “Bu malzemelerin çoğu aslında doğrudan yanardağlardan kaçmıyor, daha ziyade Io’nun gündüz yüzeyindeki kükürt dioksit donunun süblimleşmesiyle ilişkilidir” dedi. JWST veri analizinde uzman olan Caltech ve bu kampanyadaki birkaç ortak araştırmacıdan biri. “Io’nun atmosferi ile onu çevreleyen plazma arasındaki etkileşim, ayın donmuş yüzeyinden salınan gazlar için kaçış mekanizmasını sağlıyor.”

Temmuz 2016’da Jüpiter’e vardıktan sonra Juno, temel bilim görevini Jüpiter’in iç kısmı, auroraları ve büyük manyetosferi dahil olmak üzere inceleyerek geçirdi. Juno’nun genişletilmiş görevi Ağustos 2021’de başladı ve Eylül 2025’e kadar sürmesi planlanıyor ve Jüpiter’in Galilean uyduları Io, Europa, Ganymede ve Callisto’ya yakın uçuşlar gerçekleştirmek için kullanıldı. Juno, Io için 2022’de ve bu yılın başlarında zaten yakın uçuşlar gerçekleştirdi; bu yeni kampanyanın daha yakın uçuşları 30 Aralık 2023, 1 Şubat 2024 ve 20 Eylül 2024 için planlanıyor.

Dr. Retherford, “1999-2000 yıllarında bir dizi Galileo uzay aracı yakın uçuşu Hubble tarafından verimli bir 30-yörünge kampanyasıyla desteklendiğinden beri, Io araştırmalarına bütünsel bir yaklaşım şansı mümkün olmadı” dedi. “Juno’nun yoğun yerinde ölçümlerinin uzaktan algılama gözlemlerimizle birleşimi, şüphesiz Io’nun Jüpiter sistemindeki birleşik fenomenleri yönlendirmedeki rolüne dair anlayışımızı geliştirecektir.”

Belirtildiği gibi Io, uzaya düzinelerce kilometre (veya mil) lav fırlatan yüzlerce volkanla övünen, tüm güneş sistemindeki volkanik açıdan en aktif cisimdir. Volkanik faaliyet, küçük ayın çok daha büyük Jüpiter ve iki dış uydu olan Europa ve Ganymede tarafından sıkıştırılması ve gerilmesi nedeniyle gelgit ısınmasının sonucudur. Io’nun volkanik aktivitesi ilk olarak 1979’da NASA’nın Voyager 1’inin gelişinden hemen önce tahmin edilmişti; bu da bu aktiviteyi doğruladı ve Dünya dışındaki aktif volkanizmanın ilk işaretlerini görüntüledi.