NASA’nın Juno sondasından elde edilen yeni bulgular, Jüpiter’in uydusu Io’daki lav göllerinin ne kadar yaygın olduğuna dair daha kapsamlı bir tablo sunuyor ve burada iş başında olan volkanik süreçlere ilişkin ilk kez bilgiler içeriyor. Bu sonuçlar, İtalyan Uzay Ajansı’nın katkıda bulunduğu ve kızılötesi ışıkta “gören” Juno’nun Jovian Kızılötesi Auroral Haritalayıcısı (JIRAM) cihazının izniyle geliyor. Araştırmacılar var yayınlanan Juno’nun en son volkanik keşifleri üzerine bir makale İletişim Dünya ve Çevre.

Io, Galileo Galilei’nin Dünya’dan biraz daha büyük olan Jüpiter ayını ilk keşfettiği 1610 yılından bu yana gökbilimcilerin ilgisini çekmektedir. Yaklaşık 369 yıl sonra, NASA’nın Voyager 1 uzay aracı ayda bir volkanik patlamayı yakaladı. Jüpiter’e daha fazla Io uçuşunun yapıldığı daha sonraki görevler, lav göllerinin yanı sıra ek duman bulutları da keşfetti. Bilim adamları artık komşu uydular ve devasa Jüpiter’in kendisi tarafından bir akordeon gibi gerilip sıkıştırılan Io’nun güneş sistemindeki volkanik açıdan en aktif dünya olduğuna inanıyorlar. Ay yüzeyindeki volkanik patlamaların türleri hakkında pek çok teori olsa da, çok az destekleyici veri mevcut.

Juno, 2023 yılının Mayıs ve Ekim aylarında Io’nun yanından uçarak sırasıyla yaklaşık 21.700 mil (35.000 kilometre) ve 8.100 mil (13.000 kilometre) yakınına geldi. Juno’nun baştan çıkarıcı aya iyice bakmasını sağlayan enstrümanlar arasında JIRAM da vardı.

Jüpiter’in derinliklerinden çıkan kızılötesi ışığı (insan gözüyle görülemeyen) yakalamak için tasarlanan JIRAM, gaz devinin bulut tepelerinin 30 ila 45 mil (50 ila 70 kilometre) altına kadar hava katmanını araştırıyor. Ancak Juno’nun genişletilmiş görevi sırasında görev ekibi, aleti Io, Europa, Ganymede ve Callisto uydularını incelemek için de kullandı. JIRAM Io görüntüleri, çok sayıda sıcak noktanın tabanlarını çevreleyen parlak halkaların varlığını gösterdi.

Juno ortak araştırmacılarından Alessandro Mura, “JIRAM’ın kızılötesi görüntülerinin yüksek uzaysal çözünürlüğü, Juno’nun yakın geçişler sırasındaki avantajlı konumuyla birleştiğinde, Io’nun tüm yüzeyinin kaldera benzeri özellikler içeren lav gölleriyle kaplı olduğunu ortaya çıkardı” dedi. Roma’daki Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden. “Io’nun yüzeyinin en eksiksiz verilere sahip olduğumuz bölgesinde, bu alanın yaklaşık %3’ünün bu erimiş lav göllerinden biri tarafından kaplandığını tahmin ediyoruz.” (Kaldera, bir yanardağ patlayıp çöktüğünde oluşan büyük bir çöküntüdür.)

Ateş püskürten göller

JIRAM’ın Io yakın uçuş verileri yalnızca ayın bol miktardaki lav rezervlerini vurgulamakla kalmıyor, aynı zamanda yüzeyin altında neler olup bittiğine dair de bir fikir veriyor. Birkaç Io lav gölünün kızılötesi görüntüleri, lav gölünün çoğunu kaplayan merkezi kabuk ile gölün duvarları arasındaki sınırda ince bir lav çemberi göstermektedir. Eriyiğin geri dönüşümü, gölün kenarı üzerinde ve ötesinde lav akıntılarının olmamasıyla ima ediliyor; bu da lav göllerine püsküren eriyik ile yeraltı sistemine geri dönen eriyik arasında bir denge olduğunu gösteriyor.

Mura, “Artık Io’da en sık görülen volkanizma türünün ne olduğuna dair bir fikrimiz var: magmanın aşağı yukarı hareket ettiği devasa lav gölleri” dedi. “Lav kabuğu, Hawaii lav göllerinde görülen tipik lav halkasını oluşturarak gölün duvarlarına doğru kırılmaya zorlanır. Duvarlar muhtemelen yüzlerce metre yüksekliğindedir, bu da magmanın genellikle pateralardan dışarı taşarken neden gözlemlenmediğini açıklar”— Volkanizma tarafından yaratılan ve “ay yüzeyinde hareket eden” kase şeklindeki özellikler.

JIRAM verileri, bu Io sıcak noktalarının yüzeyinin çoğunun, magmanın merkezi yükselişi nedeniyle bitişik bir yüzey olarak döngüsel olarak yukarı ve aşağı hareket eden kayalık bir kabuktan oluştuğunu göstermektedir. Bu hipoteze göre, kabuk gölün duvarlarına temas ettiğinden sürtünme kaymasını engelliyor, deforme olmasına ve sonunda kırılmasına neden oluyor ve yüzeyin hemen altındaki lav açığa çıkıyor.

Alternatif bir hipotez geçerliliğini koruyor: Magma gölün ortasından fışkırıyor, yayılıyor ve gölün kenarı boyunca batan bir kabuk oluşturarak lavları açığa çıkarıyor.

San Antonio’daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü’nden Juno’nun baş araştırmacısı Scott Bolton, “Aralık 2023 ve Şubat 2024’te Io’nun yakın uçuşlarından JIRAM sonuçlarını henüz yeni almaya başlıyoruz” dedi. “Gözlemler Io’nun volkanik süreçleri hakkında büyüleyici yeni bilgiler gösteriyor. Bu yeni sonuçları Juno’nun Io’nun daha önce hiç görülmemiş kuzey ve güney kutuplarındaki volkanları izlemeye ve haritalamaya yönelik uzun vadeli kampanyasıyla birleştiren JIRAM, en iyilerden biri haline geliyor. Bu işkence görmüş dünyanın nasıl çalıştığını öğrenmek için değerli araçlar.”

Juno, 13 Haziran’da Jüpiter’in 62. yakın geçişini (yaklaşık 18.175 mil (29.250 kilometre) yükseklikte Io uçuşunu da içeren) gerçekleştirdi. Gaz devinin 63. yakın uçuşunun 16 Temmuz’da yapılması planlanıyor.

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, Kaliforniya Santa Cruz Üniversitesi, New York Üniversitesi ve NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden jeologlar ve gezegen bilimcilerden oluşan bir ekip, Io’nun volkanik aktivitesinin güneş sisteminin başlangıcından bu yana devam ettiğine dair kanıtlar rapor ediyor. Yaptıkları çalışmada, yayınlanan dergide BilimGrup, ayın volkanik olarak ne kadar süredir aktif olduğunu belirlemek için Io’nun atmosferindeki kükürt izotoplarını inceledi.

Önceki araştırmalar, güneş sisteminin yaklaşık 4,5 milyar yaşında olduğunu ve Jüpiter’in uydusu Io’nun, güneş sistemindeki volkanik açıdan en aktif cisim olduğunu göstermişti. Ancak şu ana kadar araştırmacılar ayın ne kadar süredir aktif olduğunu bilmiyordu. Bunu öğrenmek için araştırma ekibi, Io’nun atmosferinde bulunan gazları analiz etmek amacıyla ALMA’nın verilerini kullandı.

Io, Jüpiter’in ve ayrıca iki ay Ganymede ve Europa’nın yerçekimsel etkileri nedeniyle volkanik olarak aktiftir; birlikte Io’yu çekerler ve volkanik patlamalar yoluyla kaçan yer altı basıncının oluşmasına yol açarlar. Bitmeyen patlamalar, ayın yüzeyine sürekli bir lav akışına yol açtı, bu da coğrafyasında sürekli değişikliklere neden olarak tarihi hakkında daha fazla bilgi edinmeyi zorlaştırdı.

Ekip, klorlu moleküller ve kükürtün kararlı izotopik radyoları hakkındaki ALMA verilerine odaklandı. Her ikisinin de güneş sistemindeki diğer gezegenlerin ve ayların atmosferlerine kıyasla Io’nun atmosferinde daha yoğun bir şekilde temsil edildiğini buldular. Ekip ayrıca volkanik patlamalar nedeniyle atmosfere karışan kükürt izotoplarının %94 ila %96’sının uzayda kaybolduğunu da buldu. Kanıtlar, istikrarlı volkanizmanın Io var olduğu sürece, yani yaklaşık 4,5 milyar yıldır devam ettiğini gösteriyor.

Araştırma ekibi, ayın acımasız volkanizma nedeniyle sona eren başlangıçtaki soğuk döneminin olup olmadığını araştırmak için Io’yu incelemeye devam etmeyi planlıyor. Ayrıca ayın bir buz kabuğuna mı yoksa okyanusa mı sahip olabileceğini araştıracaklar.

© 2024 Science X Ağı

NASA’nın Jüpiter’e yaptığı Juno misyonundaki bilim insanları, Io’nun son iki uçuşu sırasında toplanan verileri, Jovian ayının en dramatik özelliklerinden ikisini vurgulayan animasyonlara dönüştürdü: bir dağ ve soğuyan lavlardan oluşan neredeyse cam gibi pürüzsüz bir göl. Güneş enerjisiyle çalışan uzay aracından elde edilen diğer yeni bilimsel sonuçlar arasında Jüpiter’in kutup siklonları ve su bolluğuna ilişkin güncellemeler yer alıyor.

Yeni bulgular 16 Nisan Çarşamba günü Juno’nun baş araştırmacısı Scott Bolton tarafından Viyana’daki Avrupa Jeofizik Birliği Genel Kurulunda düzenlenen bir basın toplantısında açıklandı.

Juno, Aralık 2023 ve Şubat 2024’te Io’nun son derece yakın uçuşlarını gerçekleştirerek yüzeyin yaklaşık 930 mil (1.500 kilometre) yakınına geldi ve ayın kuzey enlemlerinin ilk yakın çekim görüntülerini elde etti.

Bolton, “Io yanardağlarla dolu ve bunlardan birkaçını çalışırken yakaladık” dedi. “Ayrıca, Loki Patera adı verilen 200 kilometre uzunluğundaki (127 mil uzunluğunda) bir lav gölü hakkında da bazı harika yakın çekimler ve diğer veriler elde ettik. Potansiyel olarak bir magma gölünün ortasında yer alan bu çılgın adaları gösteren inanılmaz ayrıntılar var. Aletlerimizin gölde kaydettiği aynasal yansıma, Io’nun yüzeyinin bazı kısımlarının cam kadar pürüzsüz olduğunu ve Dünya’daki volkanik olarak oluşturulmuş obsidyen camını anımsattığını gösteriyor.”

Juno’nun Mikrodalga Radyometresi (MWR) cihazı tarafından toplanan verilerle oluşturulan haritalar, Io’nun Jüpiter’in diğer Galilean uydularıyla karşılaştırıldığında nispeten pürüzsüz bir yüzeye sahip olmasının yanı sıra, orta enlemlerden daha soğuk kutuplara da sahip olduğunu ortaya koyuyor.

Kutup pozisyonu

Juno’nun uzatılmış görevi sırasında, uzay aracı her geçişte Jüpiter’in kuzey kutbuna daha da yaklaşıyor. Bu değişen yönelim, MWR cihazının Jüpiter’in kuzey kutup siklonlarının çözünürlüğünü geliştirmesine olanak tanıyor. Veriler, kutupların çoklu dalga boylarında karşılaştırılmasına olanak tanıyor ve tüm kutup siklonlarının eşit yaratılmadığını ortaya koyuyor.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda Juno’nun proje bilimcisi olan Steve Levin, “Belki de bu eşitsizliğin en çarpıcı örneği Jüpiter’in kuzey kutbundaki merkezi siklonda bulunabilir” dedi.

“Hem kızılötesi hem de görünür ışık görüntülerinde açıkça görülebiliyor, ancak mikrodalga imzası yakınlardaki diğer fırtınalar kadar güçlü değil. Bu bize onun yüzey altı yapısının diğer siklonlardan çok farklı olması gerektiğini söylüyor. MWR ekibi daha fazlasını toplamaya devam ediyor” ve her yörüngede daha iyi mikrodalga verileri, dolayısıyla bu ilgi çekici kutup fırtınalarının daha ayrıntılı bir 3 boyutlu haritasını geliştirmeyi umuyoruz.”

Jüpiter suyu

Misyonun temel bilimsel hedeflerinden biri, bilim adamlarının Jüpiter’in su bolluğunu daha iyi anlamalarına yardımcı olabilecek verileri toplamaktır. Bunu yapmak için Juno bilim ekibi sıvı su arayışında değil. Bunun yerine Jüpiter’in atmosferindeki oksijen ve hidrojen moleküllerinin (suyu oluşturan moleküller) varlığını ölçmeye çalışıyorlar. Güneş sistemimizin oluşumuna ilişkin yapbozun parçalarını bir araya getirmek için doğru bir tahmin kritik öneme sahiptir.

Jüpiter muhtemelen oluşan ilk gezegendi ve güneşe dahil olmayan gaz ve tozun çoğunu içeriyor. Su bolluğunun aynı zamanda gaz devinin meteorolojisi (Jüpiter’de rüzgar akımlarının nasıl aktığı dahil) ve iç yapısı üzerinde de önemli etkileri vardır.

1995 yılında NASA’nın Galileo sondası, uzay aracının Jovian atmosferine 57 dakikalık inişi sırasında Jüpiter’in su bolluğuna ilişkin erken bir veri seti sağladı. Ancak veriler cevaptan çok soru yarattı; bu da gaz devinin atmosferinin beklenmedik derecede sıcak olduğunu ve bilgisayar modellerinin gösterdiğinin aksine sudan yoksun olduğunu gösteriyordu.

Bolton, “Sonda inanılmaz bir bilimsel çalışma yaptı, ancak verileri Jüpiter’in su bolluğu modellerimizden o kadar uzaktaydı ki, örneklediği konumun aykırı bir değer olup olmadığını düşündük. Ancak Juno’dan önce bunu doğrulayamadık” dedi Bolton. “Şimdi, MWR verileriyle elde edilen son sonuçlarla, Jüpiter’in ekvatoru yakınındaki su bolluğunun, hidrojenle karşılaştırıldığında güneş bolluğunun kabaca üç ila dört katı olduğunu tespit ettik. Bu, Galileo sondasının giriş bölgesinin anormal derecede kuru olduğunu kesin olarak gösteriyor, çöl benzeri bir bölge.”

Sonuçlar, güneş sistemimizin oluşumu sırasındaki su buzu malzemesinin, gaz devinin oluşumu sırasındaki ağır element zenginleşmesinin (Jüpiter tarafından biriktirilen hidrojen ve helyumdan daha ağır kimyasal elementler) kaynağı olabileceği inancını desteklemektedir ve/veya evrim. Jüpiter’in oluşumu hala kafa karıştırıcı çünkü Juno’nun gaz devinin çekirdeğine ilişkin sonuçları çok düşük su bolluğuna işaret ediyor; bilim adamlarının hâlâ çözmeye çalıştığı bir gizem.

Juno’nun uzatılmış görevinin geri kalan kısmındaki veriler, hem bilim adamlarının Jüpiter’in kutup bölgeleri yakınındaki su bolluğunu ekvator bölgesiyle karşılaştırmasını sağlayarak hem de gezegenin seyreltik çekirdeğinin yapısına ek ışık tutarak yardımcı olabilir.

Juno’nun 9 Nisan’daki en son Io uçuşu sırasında, uzay aracı ay yüzeyinin yaklaşık 10.250 mil (16.500 kilometre) yakınına geldi. Jüpiter’in 61’inci uçuşunu 12 Mayıs’ta gerçekleştirecek.