8 марта 2015 Европа прошла перед Io, постепенно загораживающим свет с вулканической луны. Поскольку поверхность Европы покрыта в щербете, она отражает очень мало солнечного света в инфракрасных длинах волны, позволяя исследователям точно изолировать тепло, происходящее от вулканов на поверхности Ио.Инфракрасные данные показали, что поверхностная температура крупного литого озера Ио постоянно увеличивалась от одного конца до другого, предполагая, что лава опрокинулась в двух волнах, которые каждый охватил с запада на восток на уровне приблизительно километра (3 300 футов) в день.Опрокидывание лавы является популярным объяснением периодического прояснения и затемнения горячей точки, названной Локи Патерой после норвежского бога. (patera – вулканический кратер в форме чаши.) Самое активное вулканическое место на Io, который самом является наиболее вулканически активным телом в солнечной системе, Локи Патера, составляет приблизительно 200 километров (127 миль) через.
У горячей области patera есть площадь поверхности 21 500 квадратных километров, больше, чем Озеро Онтарио.Земные астрономы сначала заметили яркость изменения Ио в 1970-х, но только то, когда Путешественник 1 и 2 космических корабля полетели в 1979, сделало это, становятся ясными, что это было из-за извержений вулканов на поверхности.
Несмотря на очень подробные изображения от миссии Галилео НАСА в конце 1990-х и в начале 2000-х, астрономы продолжают дебатировать, являются ли прояснения в Локи Патере – которые происходят каждые 400 – 600 дней – из-за опрокидывающейся лавы в крупном, моют озеро или периодические извержения, которые распространяют потоки лавы по большой площади.«Если Локи Патера – море лавы, это охватывает область больше, чем миллион раз то из типичного озера лавы на Земле», сказала Кэтрин де Клее, аспирант УКА Беркли и ведущий автор исследования. «В этом сценарии, частях прохладного слива корки, выставляя сверкающую магму внизу и вызывая прояснение в инфракрасном».«Это – первая полезная карта всего patera», сказала соавтор Эшли Дэвис Лаборатории реактивного движения в Пасадене, которая много лет изучала вулканы Ио. «Это показывает не одну но две повторно появляющихся волны, несущиеся вокруг patera. Это намного более сложно, чем, о чем ранее думали».
«Это – шаг вперед в попытке понять вулканизм на Io, который мы наблюдали больше 15 лет, и в особенности вулканической деятельности в Локи Патере», сказали Imke de Pater, преподаватель УКА Беркли астрономии.Де Клее – ведущий автор статьи, сообщая о новых результатах, которые будут изданы 11 мая в журнале Nature.Бинокулярный телескоп обращает два глаз на Io
Изображения были получены двойными 8,4-метровыми (27,6-футовыми) зеркалами Крупной Бинокулярной Обсерватории Телескопа в горах юго-восточной Аризоны, соединенной, поскольку интерферометр, используя продвинул адаптивную оптику, чтобы удалить атмосферное размывание. Средство управляется международным консорциумом, размещенным в Аризонском университете в Тусоне.«Двумя годами ранее LBTO обеспечил первые наземные изображения двух отдельных горячих точек в Локи Патере благодаря уникальной резолюции, предлагаемой интерференционным использованием LBT, который эквивалентен тому, что обеспечил бы 23-метровый (75-футовый) телескоп», отметили соавтор и директор LBTO Кристиан Вейллет. «На этот раз, однако, изящная резолюция была достигнута благодаря наблюдению за Локи Патерой во время затенения Европой».
Европа заняла приблизительно 10 секунд, чтобы полностью покрыть Локи Патеру. «Было так много инфракрасного света, доступного, что мы могли нарезать наблюдения в один восьмые вторые интервалы, во время которых край Европы продвинул только несколько километров через поверхность Ио», сказал соавтор Майкл Скрутски Университета Вирджинии, который привел разработку инфракрасной камеры, используемой для этого исследования. «Локи был застрахован от одного направления, но показан от другого, просто договоренность должна была сделать реальную карту из распределения теплой поверхности в patera».Эти наблюдения дали астрономам двумерную тепловую карту Локи Патеры с резолюцией лучше, чем 10 километров (6,25 миль), в 10 раз лучше, чем обычно возможный с Интерферометром LBT в этой длине волны (4,5 микрона).
Температурная карта показала гладкое температурное изменение через поверхность озера приблизительно от 270 Келвина в западном конце, где опрокидывание, казалось, началось 330 Келвину в юго-восточном конце, где опрокинутая лава была самой свежей и самой горячей.Используя информацию о температурной и скорости охлаждения магмы, полученной из исследований вулканов на Ерсе, де Клее смог вычислить, как недавно новая магма была выставлена в поверхности.
Результаты – между 180 и 230 днями перед наблюдениями в западном конце и за 75 дней до этого в восточном – соглашаются с более ранними данными по скорости и выбору времени опрокидывания.Интересно, опрокидывание началось в разное время на двух сторонах прохладного острова в центре озера, которое было там с тех пор, как Путешественник сфотографировал его в 1979.«Скорость опрокидывается, также отличается на двух сторонах острова, который может иметь некоторое отношение к составу магмы или количеству растворенного газа в пузырях в магме», сказал де Клее. «Должны быть различия в поставке магмы двум половинам patera, и независимо от того, что вызывает начало, опрокидываются, умеет вызвать обе половины в почти то же самое время, но не точно. Эти результаты дают нам проблеск в сложную внутреннюю канализацию при Локи Патере».
Озера лавы как Локи Патера опрокидываются, потому что охлаждающаяся поверхностная корка медленно утолщает, пока это не становится более плотным, чем основная магма и сливы, таща соседнюю корку с ним в волне, которая размножается через поверхность. По словам де Пате, поскольку корка разбивается, магма может хлынуть как фонтаны огня, сродни тому, что было замечено в озерах лавы на Земле, но в меньшем масштабе.Де Клее и де Пате стремятся наблюдать, что другие затенения Io проверяют свои результаты, но они должны будут ждать до следующего выравнивания в 2021. На данный момент де Клее рад, что интерферометр, связывающий два телескопа, адаптивную оптику на каждом и уникальном затенении, объединился как запланировано той ночью два года назад.
«Мы не были уверены, что такое сложное наблюдение даже собиралось работать», сказала она, «но мы были все удивлены и нравились, что оно сделало».