Sciencemag.cz
Doporučujeme
Na tomto malém měsíci jsou stovky aktivních sopek, které neustále vyvrhují tuny roztavené lávy a sirných plynů.
Ve finálovém výběru programu Discovery najdeme dvě mise cílící na Venuši (VERITAS a DAVINCI+), průletovou sondu kolem Neptunova měsíce Tritonu Trident a také sondu IVO k průzkumu jupiterova měsíce Io. Pokud by došlo k jejímu schválení, měla by sonda Io Volcano Observer prozkoumat svět skutečných vulkanických zázraků – na tomto malém měsíci jsou totiž stovky aktivních sopek, které neustále vyvrhují tuny roztavené lávy a sirných plynů. Kdyby se vědcům podařilo přetočit pomyslné hodiny o pár miliard let zpět, možná by mohli stejnou scénu pozorovat i na povrchu jakékoliv jiné mladé kamenné planety. V dnešní době však ve Sluneční soustavě najdeme takovou vulkanickou hyperaktivitu pouze na Io. Tento měsíc je namáhán extrémními slapovými silami, které jej na jeho eliptické dráze natahují a zase stlačují. Masivní gravitace Jupiteru spolu s gravitačními účinky nedalekých měsíců Europy a Ganymedu tak mají na dění na Io značný vliv.
Vědci dobře vědí, že tyto slapové síly vytváří v útrobách Io extrémní teplo – jejich následkem je tu 20× větší tepelný tok než má Země. Není také žádným tajemstvím, že právě slapové síly jsou důležitým faktorem, který ovlivňuje vznik a vývoj kosmických těles v celém vesmíru. „Ale my pořád nemáme podrobné znalosti o tom, jak vlastně tato síla funguje,“ říká Alfred McEwen, planetární geolog z Lunar and Planetary Laboratory na University of Arizona a dodává: „Hlavními otázkami zůstává, kde a jak v planetě či měsíci vzniká teplo ze slapových sil, jak toto teplo uniká k povrchu a jaký efekt má tento proces na kosmické tělesa v celém vesmíru.“
Ovšem měsíc Io se svými působivými sopkami a extrémními slapovými silami by mohl přinést odpovědi na tyto otázky – vědci by tak mohli zjistit, jak přesně funguje ona imaginární výheň v útrobách tohoto měsíce. Když se podaří pochopit procesy, které probíhají v útrobách Io, mohlo by být možné porozumět lépe vývoji různých světů. „Je to opravdu to nejlepší místo v naší soustavě k pochopení procesu ohřívání vlivem slapových sil,“ dodává McEwen. Právě on stojí v čele vědeckého týmu, který pracuje na návrhu mise IVO.
Vývoj projektu má na starost Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) v marylandském městě Laurel a pokud bude mise schválena, měla by sonda IVO během čtyř let provést nejméně deset blízkých průletů kolem měsíce Io. Během nich by měla tento pozoruhodný svět studovat pomocí souboru specializovaných přístrojů, které budou schopné nahlédnout i pod světlý, sírou pokrytý povrch Io. Kromě toho ale mají být na palubě i snímkovací přístroje schopné pořizovat nejen fotky, ale i videa extrémních vulkanických jevů, aby bylo možné lépe sledovat cestu tepla z útrob Io na povrch.
„Chci to teplo vystopovat,“ říká Laszlo Kestay, zástupce hlavního vědeckého pracovníka mise IVO z U.S. Geological Survey a dodává: „Klíčem k tomu je porozumění toho, kde se vlastně v útrobách Io to teplo tvoří.“Podle rozložení tuhých a roztavených hornin v útrobách měsíce by mohlo být ohřívání rozloženo po celých útrobách Io, ale také může být koncentrováno blíže k povrchu. IVO má proto měřit gravitační a magnetické pole kolem měsíce, aby vědci získali představu o tom, co se děje uvnitř. Například jednou z lákavých možností je, že Io má globální magmatický oceán, který se ukrývá pod relativně chladným kamenným povrchem.
Když bude magnetické pole Jupiteru přecházet přes měsíc, IVO zaznamená narušení magnetického pole, které vytváří proudy generované v elektricky vodivém magmatu. Přístroje tak zachytí zcela jiný signál, než jaký by přišel, pokud by útroby měsíce byly tvořeny třeba převážně ztuhlými látkami. IVO má také zkombinovat geofyzikální měření a nové topografické mapy, aby bylo možné lépe porozumět mocnosti chladnější, převážně kamenné svrchní vrstvy Io. Bylo by tedy možné zjistit, jak Země, Měsíc a další kamenná tělesa fungovala krátce po svém vzniku, kdy se jednalo o postupně chladnoucí světy s lávovými oceány.
Sonda IVO by měla svými pohyby na oběžné dráze připomínat akrobata, který se vzdálí od Jupiteru a pak v přesně načasovaný okamžiku zamíří k Io, se kterým se potká na správném místě – jednak proto, aby mohla získat co možná nejčistší měření magnetického a gravitačního pole měsíce, ale i proto, aby mohla změřit vliv Jupiteru na jeho oběžnou dráhu, což je další indikátor prozrazující informace o vnitřní struktuře. Během průletů kolem Io ve vzdálenosti až 200 kilometrů by IVO mohla nafotit zhruba 90% barevného povrchu tohoto měsíce s rozlišením 300 až 3 metry na pixel. Při každém průletu by navíc mělo být natočeno video zachycující výtrysky lávy. Při každém průletu má sondě proletět nad póly měsíce – jak během přibližování, tak i při vzdalování.
Bylo by tedy možné změřit rozložení tepla, které z Io vychází s přesností, jakou ještě žádná sonda neměla a jaké se ze Země nedá dosáhnout. Infračervená data z tepelného snímkovače by vědcům zase mohla prozradit cenné informace o teplotě lávy i jejím složení. IVO má dostat také hmotností spektrometr, který by měl analyzovat plyny vyvržené tamními sopkami. Tyto plyny totiž v sobě ukrývají cenné stopy o chemickém vývoji měsíce a vlastně i celého Jupiterova systému. Vědci by díky tomu mohli prostudovat zdejší kompletní historii.
„Bylo by to poprvé, kdy by někdo udělal lokální analýzu atmosféry Io a byla by to rajská zahrada pro nejrůznější objevy,“ říká Kathy Mandt, vědkyně z JPL, která na projektu pracuje a dodává: „Víme, že Io ztrácí většinu tepla svými působivými erupcemi, které snadno zastíní ty, které známe ze Země. Nejenže jsou fascinující na pozorování, ale také nám pomáhají porozumět tomu, co přesně mají tyto procesy do sebe.“
„Přesun tepla je motorem, který pohání všechny změny,“ říká Kestay a dodává: „Sonda IVO by mohla prostudovat, jak proudící teplo v průběhu času ovlivňuje Io i celý systém Jupiteru.“ Tuny vulkanických plynů, které jsou každou sekundu vyvrhovány z Io se snadno šíří do okolí s pomocí silného magnetického pole Jupiteru. Sonda IVO by se na tento materiál zaměřila a poskytla tak nové informace o tom, kam tento materiál míří. Jde o první krok na cestě k pochopení evolučních změn složení Io. Těkavé látky opouštějící Io se totiž šíří do okolí a obarvují třeba povrch měsíce Europa. Možná sem dokonce dopravují i chemické látky, které by mohl využívat zatím nepotvrzený život v podpovrchovém oceánu. Vědci také očekávají, že by se mohli dozvědět více o zmíněném procesu slapového ohřívání, které zřejmě hraje klíčovou roli při zahřívání vodních oceánů pod ledovým krunýřem Europy, ve kterých by mohl existovat život. To samé se ale týká i oceánů na měsících Saturnu – Titanu a Enceladu. „Když použijeme Io jako velkoformátovou přirozenou laboratoř, budeme moci lépe porozumět procesům, které jsou důležité po celé naší soustavě i mimo ni,“ uzavírá McEwen.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
