Versi aslinya dari cerita ini muncul di Berapa banyak majalah.
Pertemuan pertama Scott Bolton dengan IO terjadi pada musim panas 1980, tepat setelah ia lulus dari perguruan tinggi dan memulai pekerjaan di NASA. Pesawat ruang angkasa Voyager 1 telah terbang melewati bulan Jupiter ini, menangkap pandangan pertama dari vulkanisme aktif di dunia selain Bumi. Ledakan berbentuk payung dari materi magmatik yang dirangkai ke luar angkasa dari seluruh permukaan IO. “Mereka terlihat luar biasa cantik,” kata Bolton, yang sekarang berbasis di Southwest Research Institute di Texas. “Rasanya seperti seorang seniman menggambarnya. Aku kagum pada betapa eksotisnya itu dibandingkan dengan bulan kita.”
Para ilmuwan seperti Bolton telah mencoba memahami vulkanisme IO yang bersemangat sejak itu. Seorang terkemuka teori Telah tepat di bawah kerak bulan menyembunyikan lautan magma global, cache batu cair yang sangat berdekatan. Teori ini cocok dengan beberapa pengamatan, termasuk yang menunjukkan distribusi yang kira -kira seragam dari gunung berapi IO, yang tampaknya mengetuk sumber leleh yang sama di mana -mana dan neraka.
Tapi sekarang, tampaknya neraka IO telah menghilang – atau lebih tepatnya, itu tidak pernah ada di sana untuk memulai. Selama flybys bulan vulkanik baru -baru ini oleh pesawat ruang angkasa Juno NASA, para ilmuwan mengukur efek gravitasi IO pada Juno, menggunakan goyangan terkecil pesawat ruang angkasa untuk menentukan distribusi massa bulan dan karenanya struktur internalnya. Para ilmuwan melaporkan di Alam Bahwa tidak ada yang signifikan yang menabrak tepat di bawah kerak IO.
“Tidak ada lautan yang dangkal,” kata Bolton, yang memimpin misi Juno.
Ilmuwan independen tidak dapat menemukan kesalahan dengan penelitian ini. “Hasil dan pekerjaannya benar -benar solid dan cukup meyakinkan,” kata Katherine de Kleerseorang ilmuwan planet di California Institute of Technology.
Data telah membuka kembali misteri yang meluas ke dunia berbatu lainnya. Vulkanisme IO ditenagai oleh mekanisme yang digerakkan oleh gravitasi yang disebut pemanas pasang surut, yang melelehkan batu ke magma yang meletus dari permukaan. Sedangkan IO adalah anak poster untuk mekanisme ini, pemanasan pasang surut juga memanaskan banyak dunia lain, termasuk tetangga IO, Europa bulan dingin, di mana panas dianggap menopang lautan air asin bawah tanah. NASA meluncurkan Pesawat ruang angkasa clipper $ 5 miliar Untuk mencari tanda -tanda kehidupan Eropa di lautan bawah tanah yang diusulkan.
Peta permukaan IO, dibuat dengan gambar dari misi Voyager 1 dan Galileo, menunjukkan distribusi luas dari gunung berapi bulan. Cincin merah besar adalah kejatuhan belerang dari gumpalan gunung berapi Pele.
Tetapi jika IO tidak memiliki lautan magma, apa artinya itu bagi Europa? Dan, para ilmuwan sekarang bertanya -tanya, bagaimana cara kerja pemanasan pasang surut?
Magma yang mencair
Heat Drive Geology, fondasi berbatu di mana segala sesuatu yang lain, dari aktivitas gunung berapi dan kimia atmosfer hingga biologi, dibangun. Panas sering berasal dari formasi planet dan pembusukan elemen radioaktifnya. Tetapi benda -benda surgawi yang lebih kecil seperti bulan hanya memiliki cadangan kecil dari elemen -elemen tersebut dan sisa panas, dan ketika cadangan itu mengering, aktivitas geologisnya datar.
Atau, setidaknya, itu harus – tetapi sesuatu tampaknya memberikan kehidupan geologis kepada bola kecil di seluruh tata surya lama setelah mereka harus binasa secara geologis.
IO adalah anggota yang paling flamboyan dari klub yang membingungkan ini-lukisan Burnt-oranye, Crimson, dan Tawny Jackson Pollock. Penemuan kuali lava yang berlebihan adalah salah satu kisah paling terkenal dalam ilmu planet, karena mereka diprediksi ada sebelum ditemukan.
Probe Voyager 1 NASA difoto pada tahun 1979, mengungkapkan pandangan pertama vulkanisme di luar bumi. Dalam foto mosaik ini, bulu lava terlihat berasal dari Loki Patera, sekarang dikenal sebagai gunung berapi terbesar bulan.
Pada 2 Maret 1979, sebuah makalah di Sains Ruminasi di orbit aneh IO. Karena posisi dan orbit bulan tetangga, orbit IO lebih elips daripada melingkar. Dan ketika IO lebih dekat dengan Jupiter, ia mengalami tarikan gravitasi yang lebih kuat dari raksasa gas daripada ketika lebih jauh. Penulis penelitian mengira bahwa gravitasi Jupiter harus terus -menerus menguleni IO, menarik permukaannya ke atas dan ke bawah hingga 100 meter, dan, per perhitungan mereka, menghasilkan banyak panas gesekan di dalamnya – mekanisme yang mereka gambarkan sebagai “pemanasan pasang surut.” Mereka menduga bahwa IO mungkin merupakan tubuh berbatu yang paling dipanaskan di tata surya. “Orang mungkin berspekulasi bahwa vulkanisme permukaan yang luas dan berulang akan terjadi,” tulis mereka.
Hanya tiga hari kemudian, Voyager 1 terbang lewat. Gambar yang diambil pada 8 Maret mendokumentasikan dua bulu raksasa melengkung di atas permukaannya. Setelah mengesampingkan semua penyebab lain, para ilmuwan NASA menyimpulkan bahwa Voyager telah melihat letusan gunung berapi dunia asing. Mereka melaporkan penemuan mereka Sains Juni itu, hanya tiga bulan setelah prediksi.
Komunitas sains planet dengan cepat menyatu di sekitar gagasan bahwa pemanasan pasang surut dalam IO bertanggung jawab atas gunung berapi yang tidak pernah berakhir di permukaan. “Bagian yang tidak diketahui yang merupakan pertanyaan terbuka selama beberapa dekade adalah apa artinya itu bagi struktur interior,” kata Mike Soriahli geofisika planet di Universitas Purdue. Di mana pemanasan pasang surut itu difokuskan dalam IO, dan seberapa banyak panas dan leleh yang dihasilkannya?
Majalah Mark Beli/Quanta
Pesawat ruang angkasa Galileo NASA mempelajari Jupiter dan beberapa bulan di sekitar pergantian milenium. Salah satu instrumennya adalah magnetometer, dan mengambil medan magnet aneh yang berasal dari IO. Sinyal tampaknya berasal dari cairan konduktif elektrik – banyak cairan, pada kenyataannya.
Setelah bertahun -tahun belajar, para ilmuwan disimpulkan Pada tahun 2011 bahwa Galileo telah mendeteksi lautan magma global tepat di bawah kerak IO. Sedangkan mantel bumi sebagian besar padat dan plastik, bawah permukaan IO dianggap diisi dengan lautan batu cair tebal 50 kilometer, atau hampir lima kali lebih tebal dari Samudra Pasifik pada titik terdalamnya.
Medan magnet serupa juga berasal dari Europa – dalam hal ini, tampaknya dihasilkan oleh a Samudra air asin yang luas. Implikasinya sangat mendalam: dengan banyak bahan berbatu, pemanasan pasang surut dapat membuat lautan magma. Dengan banyak es, dapat membuat lautan air cair yang berpotensi layak huni.
Tindakan menghilang vulkanik
Pada saat pesawat ruang angkasa Juno mulai berayun di sekitar Jupiter pada tahun 2016, keyakinan bahwa IO memiliki lautan magma tersebar luas. Tapi Bolton dan rekan-rekannya ingin memeriksa ulang.
Urutan gambar yang diambil selama delapan menit oleh penyelidikan Horizons Baru NASA pada tahun 2007 menunjukkan letusan oleh daerah gunung berapi Tvashtar Patterae. Plume dalam gambar warna palsu ini naik 330 kilometer dari permukaan bulan.
Selama Flybys pada bulan Desember 2023 dan Februari 2024, Juno datang dalam jarak 1.500 kilometer dari permukaan hangus IO. Meskipun gambar -gambar yang luar biasa dari gunung berapi aktif menarik perhatian semua orang, tujuan flybys ini adalah untuk mengetahui apakah lautan magma benar -benar terbaring di bawah kulit berbatu bulan.
Untuk menyelidiki, tim menggunakan alat yang tidak mungkin: Juno transponder radioyang berkomunikasi dengan Bumi, mengirim dan menerima sinyal. Karena massa IO yang tidak merata, medan gravitasi tidak simetris sempurna. Medan gravitasi yang tidak rata itu secara halus mengubah gerakan Juno saat terbang, menyebabkannya sedikit mempercepat atau melambat.
Itu berarti transmisi radio Juno akan mengalami efek Doppler, di mana panjang gelombang bergeser sedikit sebagai respons terhadap medan gravitasi IO yang tidak merata. Dengan melihat pergeseran yang sangat kecil dalam transmisi, tim Bolton mampu membuat gambar kesetiaan tinggi dari medan gravitasi IO dan menggunakannya untuk menentukan struktur internalnya. “Jika memang ada lautan magma global, Anda akan melihat lebih banyak distorsi seperti yang diorbit di sekitar Jupiter dan ketika pasang surut melenturkannya dan mengubah bentuknya,” kata Ashley Daviesseorang ahli gunung berapi di laboratorium propulsi jet NASA yang tidak terlibat dengan studi baru.
Tetapi tim Bolton tidak menemukan tingkat distorsi ini. Kesimpulan mereka jelas. “Tidak mungkin ada lautan magma yang dangkal yang memicu gunung berapi,” kata rekan penulis studi Taman Ryanco-investigator Juno di Jet Propulsion Laboratory.
Misi Cassini-Huygens memotret IO dengan latar belakang Jupiter pada tahun 2001.
Jadi apa lagi yang mungkin memberi daya pada gunung berapi Io?
Di Bumi, reservoir diskrit magma dari berbagai jenis-dari materi kental seperti tar yang menggerakkan letusan eksplosif ke hal-hal runnier, madu-esque yang menyembur keluar dari beberapa gunung berapi-terletak di dalam kerak di berbagai kedalaman, semua diciptakan oleh interaksi lempeng tektonik, potongan-potongan gerak bergerak yang membentuk permukaan bumi. IO tidak memiliki tektonik pelat dan (mungkin) beragam jenis magma, tetapi keraknya mungkin dibumbui dengan reservoir magma. Ini adalah salah satu garis pemikiran asli sampai data Galileo meyakinkan banyak teori samudera magma.
Studi baru tidak mengesampingkan lautan magma yang jauh lebih dalam. Tetapi cache abyssal itu harus diisi dengan magma sehingga kaya besi dan padat (karena kedalamannya yang besar) sehingga akan berjuang untuk bermigrasi ke permukaan dan kekuatan vulkanisme IO. “Dan pada suatu saat, menjadi sulit untuk membedakan antara apa yang kita sebut samudera magma yang dalam versus inti cair,” kata Park.
Bagi sebagian orang, ini menimbulkan masalah yang tidak dapat didamaikan. Magnetometer Galileo yang terdeteksi tanda -tanda samudera magma yang dangkal, tetapi data gravitasi Juno dengan tegas mengesampingkan hal itu. “Orang tidak benar -benar membantah hasil magnetometer, jadi Anda harus membuatnya cocok dengan yang lainnya,” kata Jani Radebaughseorang ahli geologi planet di Universitas Brigham Young.
Para peneliti tidak setuju tentang interpretasi terbaik dari data Galileo. Sinyal magnetik “diambil sebagai bukti terbaik untuk samudera magma, tetapi sebenarnya mereka tidak sekuat itu,” kata Francis Nimmoseorang ilmuwan planet di University of California, Santa Cruz, dan rekan penulis studi baru. Data induksi tidak dapat membedakan antara interior sebagian cair (tetapi masih padat) dan lautan magma yang sepenuhnya cair, katanya.
Air berat
Mungkin alasan utama para ilmuwan belajar adalah karena itu mengajarkan kita tentang dasar -dasar pemanasan pasang surut. Mesin pemanas pasang surut IO tetap mengesankan-jelas banyak magma yang memberi makan gunung berapi yang dihasilkan. Tetapi jika itu tidak menghasilkan lautan magma bawah permukaan, apakah itu berarti pemanasan pasang surut juga tidak menghasilkan lautan air?
Para ilmuwan tetap yakin bahwa itu benar. Tidak ada yang meragukan bahwa bulan Saturnus Enceladus, yang juga dipanaskan secara rumit, berisi lautan air asin bawah tanah; Pesawat ruang angkasa Cassini tidak hanya mendeteksi tanda -tanda keberadaannya tetapi secara langsung mencicipi beberapa di antaranya meletus keluar dari Kutub Selatan Bulan. Dan meskipun ada beberapa skeptisisme ringan Tentang apakah Europa memiliki lautan, sebagian besar ilmuwan berpikir itu.
Permukaan Europa bulan es Jupiter yang halus dan tergores, difoto oleh pesawat ruang angkasa Juno pada tahun 2022, tidak menunjukkan tanda -tanda apa yang ada di bawahnya: dalam semua kemungkinan, lautan air asin yang luas.
Yang terpenting, tidak seperti medan magnet IO yang aneh, yang tampaknya menunjukkan bahwa itu menyembunyikan cairan lautan, sinyal magnetik era Galileo-era Europa sendiri tetap kuat. “Ini hasil yang cukup bersih di Europa,” kata Robert PappalardoIlmuwan Proyek Misi Eropa di Jet Propulsion Laboratory. Bulan es cukup jauh dari Jupiter dan plasma-domba yang intens Lingkungan luar angkasa IO bahwa sinyal induksi magnetik Europa sendiri “benar -benar menonjol.”
Tetapi jika kedua bulannya dipanaskan secara rumit, mengapa hanya Eropa yang memiliki laut dalam? Menurut Nimmo, “ada perbedaan mendasar antara samudera air cair dan lautan magma. Magma ingin melarikan diri; air benar-benar tidak.” Batuan cair kurang padat daripada batu padat, sehingga ingin naik dan meletus dengan cepat; Studi baru menunjukkan bahwa itu tidak berlama -lama dalam kedalaman di dalam IO untuk membentuk lautan besar dan saling berhubungan. Tetapi air cair, luar biasa, lebih padat dari bentuk es padatnya. “Air cair berat, jadi kumpulkan menjadi lautan,” kata Sori.
“Saya pikir itu adalah pesan gambaran besar dari makalah ini,” tambah Sori. Pemanasan pasang surut mungkin berjuang untuk menciptakan lautan magma. Tetapi pada bulan -bulan dingin, itu dapat dengan mudah membuat lautan berair karena kepadatan es yang rendah. Dan itu menunjukkan kehidupan memiliki banyak lingkungan yang berpotensi layak huni di seluruh tata surya untuk menelepon ke rumah.
Anak poster neraka
Pengungkapan bahwa IO kehilangan samudera magma yang dangkal menggarisbawahi betapa sedikit yang diketahui tentang pemanasan pasang surut. “Kami tidak pernah benar -benar mengerti di mana di interior IO mantel itu meleleh, bagaimana mantel itu meleleh sampai ke permukaan,” kata De Kleer.
Bulan kita sendiri menunjukkan bukti pemanasan pasang surut purba juga. Kristal tertua terbentuk 4,51 miliar tahun yang lalu dari aliran materi cair yang diledakkan dari bumi oleh a Acara Dampak Raksasa. Tetapi banyak kristal bulan tampaknya telah terbentuk dari reservoir kedua batuan cair 4,35 miliar tahun yang lalu. Dari mana asal magma itu?
Nimmo dan rekan penulis menawarkan satu ide kertas Diterbitkan di Nature pada bulan Desember: Mungkin Bulan Bumi seperti IO. Bulan secara signifikan lebih dekat ke bumi saat itu, dan medan gravitasi dari bumi dan matahari berjuang untuk dikendalikan. Pada ambang batas tertentu, ketika pengaruh gravitasi keduanya kira -kira sama, bulan mungkin sementara mengadopsi orbit elips dan dipanaskan secara rumit oleh pengulangan gravitasi Bumi. Interiornya mungkin telah diluncurkan kembali, menyebabkan kejutan sekunder berkembang dari vulkanisme.
Tapi persis di bagian dalam interior bulan pemanasan pasang surutnya terkonsentrasi – dan dengan demikian, di mana semua peleburan itu terjadi – tidak jelas.
Mungkin jika IO dapat dipahami, demikian juga bulan kita – serta beberapa satelit lain dalam tata surya kita dengan mesin pasang surut tersembunyi. Untuk saat ini, bola gunung berapi ini tetap tidak dapat dipahami. “Io adalah binatang buas yang rumit,” kata Davies. “Semakin kita mengamatinya, semakin canggih data dan analisisnya, semakin membingungkannya.”
Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Berapa banyak majalahpublikasi editorial independen dari Yayasan Simons yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan meliput perkembangan penelitian dan tren matematika dan ilmu fisik dan kehidupan.
