يتميز قمر كوكب المشتري Io بما لا يقل عن 400 بركان نشط ، مما يجعله أكثر العالم نشاطًا بركانيًا في نظامنا الشمسي. ومع ذلك ، فإن موقع البراكين على أيو لا يتطابق مع النماذج العلمية التي تتنبأ بكيفية تسخين الجزء الداخلي من القمر.
قال كريستوفر هاميلتون من جامعة ماريلاند وكوليدج بارك ومركز جودارد لرحلات الفضاء: 'تحليل إحصائي صارم لتوزيع البراكين في الخريطة الجيولوجية العالمية الجديدة لآيو'. 'لقد وجدنا توازنًا منهجيًا في اتجاه الشرق بين مواقع البراكين المرصودة والمتوقعة والتي لا يمكن التوفيق بينها وبين أي نماذج تسخين المد والجزر الموجودة في الجسم الصلب.'
تنتج الحرارة الداخلية لآيو عن قوى المد والجزر من كوكب المشتري العملاق على جانب واحد ومن قمرين متجاورين يدوران حول المشتري - يوروبا وجانيميد على الجانب الآخر.
يقول الباحثون إن هناك أسئلة حول كيفية تأثير تسخين المد والجزر على باطن القمر. يقترح البعض أنه يسخن الداخل العميق ، لكن الرأي السائد هو أن معظم التسخين يحدث داخل طبقة ضحلة نسبيًا تحت القشرة ، تسمى الغلاف الموري. الغلاف الموري هو المكان الذي تتصرف فيه الصخور مثل المعجون ، وتتشوه ببطء تحت الحرارة والضغط.
قال هاميلتون: 'يدعم تحليلنا وجهة النظر السائدة بأن معظم الحرارة تتولد في الغلاف الموري ، لكننا وجدنا أن النشاط البركاني يقع على بعد 30 إلى 60 درجة شرقًا من حيث نتوقع أن يكون'.
على الأرض ، هناك تفسير بسيط لكيفية تكوين البراكين وهو أنه عندما تتحرك الصفائح التكتونية بهذه الطريقة ، فإن الصهارة تحت السطحية قادرة على التدفق على السطح. في Io ، تجبر قوى المد من كوكب المشتري سطح Io على الانتفاخ لأعلى ولأسفل بما يصل إلى 100 متر ، مما يتسبب في تدفق الصهارة باستمرار.
شرح العلماء لعبة شد الحبل بين الجاذبية الهائلة لكوكب المشتري والسحب الأصغر ولكن بدقة التوقيت من قمرين متجاورين مثل هذا:
يدور أيو أسرع من هذه الأقمار الأخرى ، ويكمل مدارين في كل مرة ينهي فيها أوروبا واحدًا ، وأربعة مدارات لكل مدار يصنعه جانيميد. يعني هذا التوقيت المنتظم أن Io يشعر بأقوى قوة جذب من الأقمار المجاورة له في نفس الموقع المداري ، مما يشوه مدار Io إلى شكل بيضاوي. وهذا بدوره يتسبب في ثني Io أثناء تحركه حول المشتري.
على سبيل المثال ، مع اقتراب آيو من كوكب المشتري ، تعمل الجاذبية القوية للكوكب العملاق على تشويه شكل القمر تجاهه ، وبعد ذلك ، عندما يتحرك آيو بعيدًا ، ينخفض سحب الجاذبية ويسترخي القمر. يتسبب الانثناء الناتج عن الجاذبية في تسخين المد والجزر - بنفس الطريقة التي يمكنك من خلالها تسخين بقعة على علاقة ملابس سلكية عن طريق ثنيها بشكل متكرر ، يؤدي الانثناء إلى احتكاك داخل Io ، مما يولد الحرارة الهائلة التي تغذي البراكين الشديدة للقمر.
هذه خريطة لتدفق الحرارة المتوقع على سطح Io من نماذج مختلفة لتدفئة المد والجزر. المناطق الحمراء هي المكان الذي يتوقع فيه المزيد من الحرارة على السطح بينما المناطق الزرقاء هي المكان الذي يتوقع فيه حرارة أقل. يوضح الشكل A التوزيع المتوقع للحرارة على سطح Io إذا حدث تسخين المد والجزر بشكل أساسي داخل الوشاح العميق ، والشكل B هو نمط تدفق حرارة السطح المتوقع إذا حدث التسخين بشكل أساسي داخل الغلاف الموري. في سيناريو الوشاح العميق ، يتركز تدفق الحرارة السطحية بشكل أساسي عند القطبين ، بينما في سيناريو التسخين في الغلاف الموري ، يتركز تدفق الحرارة السطحية بالقرب من خط الاستواء. الائتمان: ناسا / كريستوفر هاميلتون.
لكن خريطة جيولوجية جديدة لـ Io أظهرت انحراف البراكين من حيث توقع النموذج وجودها.
تتضمن احتمالات تفسير الإزاحة دورانًا أسرع من المتوقع لـ Io ، وهو هيكل داخلي يسمح للصهارة بالسفر لمسافات كبيرة من حيث يحدث معظم التسخين إلى النقاط التي يمكن أن تنفجر فيها على السطح ، أو مكون مفقود في تسخين المد والجزر الحالي نماذج ، مثل المد والجزر السائل من المحيط الصهاري تحت الأرض ، وفقا للفريق.
اكتشفت أداة قياس المغناطيسية في مهمة جاليليو التابعة لوكالة ناسا حقلاً مغناطيسيًا حول آيو ، مما يشير إلى وجود محيط صهارة عالمي تحت السطح. عندما يدور آيو حول المشتري ، فإنه يتحرك داخل المجال المغناطيسي الواسع للكوكب. يعتقد الباحثون أن هذا يمكن أن يحفز مجالًا مغناطيسيًا في Io إذا كان يحتوي على محيط عالمي من الصهارة الموصلة كهربائيًا.
يقول هاميلتون: 'يدعم تحليلنا سيناريو عالميًا للمحيطات الصهارية الجوفية كأحد التفسيرات المحتملة للإزاحة بين مواقع البراكين المتوقعة والمرصودة على Io'. 'ومع ذلك ، فإن محيط الصهارة في آيو لن يكون مثل المحيطات على الأرض. بدلاً من أن تكون طبقة مائعة تمامًا ، من المحتمل أن يكون محيط الصهارة في Io أشبه بإسفنجة تذوب فيها سيليكات بنسبة 20 في المائة على الأقل داخل مصفوفة من الصخور القابلة للتشوه ببطء '.
يُعتقد أيضًا أن تسخين المد والجزر مسؤول عن محيطات المياه السائلة التي يحتمل وجودها تحت القشور الجليدية لقمر يوروبا وقمر إنسيلادوس التابع لكوكب زحل. نظرًا لأن الماء السائل عنصر ضروري للحياة ، يقترح بعض الباحثين أن الحياة قد توجد في هذه البحار الجوفية إذا كان هناك مصدر طاقة قابل للاستخدام وإمدادات من المواد الخام أيضًا. هذه العوالم شديدة البرودة بدرجة لا تسمح بتثبيت الماء السائل على أسطحها ، لذا فإن فهمًا أفضل لكيفية عمل تسخين المد والجزر قد يكشف كيف يمكن أن تحافظ على الحياة في أماكن غير مضيافة في جميع أنحاء الكون.
يقول هاميلتون: 'إن الإزاحة غير المتوقعة باتجاه الشرق لمواقع البراكين هي دليل على أن شيئًا ما مفقود في فهمنا لآيو'. 'بطريقة ما ، هذه هي النتيجة الأكثر أهمية بالنسبة لنا. إن فهمنا لإنتاج حرارة المد والجزر وعلاقته بالبراكين السطحي غير مكتمل. إن تفسير سبب حصولنا على الإزاحة والأنماط الإحصائية الأخرى التي لاحظناها مفتوح ، لكنني أعتقد أننا قمنا بتمكين الكثير من الأسئلة الجديدة ، وهو أمر جيد '.
إن النشاط البركاني لـ Io واسع جدًا لدرجة أنه يتم إعادة ظهوره بالكامل مرة واحدة كل مليون سنة أو نحو ذلك ، في الواقع سريع جدًا مقارنة بعمر 4.5 مليار سنة للنظام الشمسي. لذا من أجل معرفة المزيد عن ماضي Io ، علينا أن نفهم بنيته الداخلية بشكل أفضل ، لأن سطحه أصغر من أن يسجل تاريخه الكامل ، وفقًا لهاملتون.
مصدر: مختبر الدفع النفاث
