آيو - أعمق قمر جليل لكوكب المشتري - هو الجسم الأكثر نشاطًا جيولوجيًا في النظام الشمسي. مع وجود أكثر من 400 منطقة بركانية نشطة ، يمكن أن تتسلق أعمدة الكبريت ارتفاعًا يصل إلى 300 ميل فوق السطح. تنتشر فيها أكثر من 100 جبل ، بعضها أطول من جبل إيفرست. بين البراكين والجبال هناك تدفقات واسعة من الحمم البركانية والسهول الفيضية من الصخور السائلة.
يؤدي النشاط البركاني الشديد إلى جو رقيق يتكون أساسًا من ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، مع الأنواع الثانوية بما في ذلك أول أكسيد الكبريت (SO) ، وكلوريد الصوديوم (NaCl) ، والكبريت الذري والأكسجين. على الرغم من قرب آيو من الأرض ، إلا أن تكوين غلافه الجوي يظل ضعيفًا. تتنبأ النماذج بمجموعة متنوعة من الجزيئات الأخرى التي يجب أن تكون موجودة ولكن لم يتم ملاحظتها بعد.
في الآونة الأخيرة ، شرع فريق من علماء الفلك من مؤسسات في جميع أنحاء الولايات المتحدة وفرنسا والسويد في تقييد الغلاف الجوي لآيو بشكل أفضل. اكتشفوا ثاني أكثر نظائر الكبريت وفرة (34-S) واكتشفوا مبدئيًا كلوريد البوتاسيوم (KCl). يتم إنتاج هذا الأخير في أعمدة بركانية - مما يشير إلى أن هذه الأعمدة تساهم باستمرار في الغلاف الجوي لآيو.
تشمل الأنواع الجزيئية المتوقعة التي لم يتم اكتشافها بعد كلوريد البوتاسيوم (KCl) ، وأول أكسيد السيليكون (SiO) ، وأول أكسيد ثنائي الكبريت (S2O) ، ومختلف نظائر الكبريت. تنبعث معظم هذه العناصر في موجات الراديو.
قال الدكتور أرييل موليت ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، لـ Universe Today: 'اعتمادًا على هندستها ، تنبعث بعض الجزيئات بترددات معروفة جيدًا عندما تغير حالة الدوران'. 'تسمى هذه الميزات الطيفية خطوط الدوران وتظهر في النطاق الطيفي (دون) المليمتر.'
لذلك تم الحصول على هذه الملاحظات من هوائي Atacama Pathfinder Experiment (APEX) - وهو تلسكوب راديوي يقع على ارتفاع 16700 قدم فوق مستوى سطح البحر في شمال تشيلي. يبلغ قطر الطبق الرئيسي 12 مترًا ، وهو نموذج أولي لمصفوفة أتاكاما المليمترية الكبيرة (ALMA).
هوائي Atacama Pathfinder (APEX). حقوق الصورة: الذي - التي
بعد 16.5 ساعة من إجمالي وقت المراقبة وشهور من تقليل البيانات وتحليلها ، Moullet et al. قام باكتشاف مبدئي لكلوريد البوتاسيوم (KCl). تنتج المقذوفات البركانية لآيو طارة بلازما كبيرة حول المشتري ، والتي تتضمن العديد من الأنواع الجزيئية بما في ذلك البوتاسيوم. لذلك يعتبر هذا الاكتشاف 'الحلقة المفقودة' بين Io وحلقة البلازما هذه.
كما قام الفريق أيضًا باكتشاف أول أحد نظائر الكبريت المعروفة باسم 34-S. يحتوي الكبريت على 25 نظيرًا معروفًا - وهي أنواع مختلفة من الكبريت لا تزال تحتوي على 16 بروتونًا ولكنها تختلف في عدد النيوترونات الخاصة بها. 34-S هو ثاني أكثر النظائر وفرة بـ 18 نيوترونًا.
سابقًا ، تم الكشف عن أول نظائر الكبريت الأكثر وفرة ، 32-S مع 16 نيوترونًا. من المثير للدهشة أن النسبة بين الاثنين (34/32 ج) هي ضعف مرجع النظام الشمسي ، مما يشير إلى وجود وفرة من 34 ج. تم الإبلاغ عن جزء من هذا الارتفاع من قبل فقط في كوازار بعيد - مجرة قديمة تتكون من نواة شديدة الإضاءة مدعومة بثقب أسود ضخم.
يوضح الدكتور موليت: 'تخبرنا هذه النتيجة أنه ربما تكون هناك بعض عمليات التجزئة التي لم نحددها بعد ، والتي تحدث إما في الصهارة أو على السطح أو في الغلاف الجوي نفسه'. شيء ما في مكان ما ينتج وفرة غير مبررة من هذا النظير.
تبقى الجزيئات الأخرى غير المكتشفة والمتوقعة بما في ذلك أول أكسيد السيليكون وأول أكسيد ثاني أكسيد الكبريت غير مكتشفة. من الممكن أن تكون هذه الجزيئات غير موجودة ببساطة ، ولكن من المرجح أن الملاحظات ليست حساسة بما يكفي لاكتشافها.
يوضح د. موليت. 'نحن بصدد تحليل مجموعة البيانات الأولى التي تم الحصول عليها باستخدام ستة عشر هوائيًا ، وهي بالفعل أكثر حساسية من بيانات APEX.'
في حين أن Io هو بالتأكيد مثال متطرف ، فمن المحتمل أن يساعدنا في توصيف النشاط البركاني بشكل عام - مما يوفر فهمًا أفضل للبراكين هنا على الأرض وكذلك خارج النظام الشمسي.
تم قبول البحث للنشر في The Astrophysical Journal وهو متاح للتنزيل هنا.
