فضاپیمای جونو (Juno) متعلق به ناسا موفق شده برای نخستینبار، حرارت پنهان در اعماق پوسته آیو (Io)، قمر آتشفشانی مشتری را اندازهگیری کند. این دستاورد علمی، نگاهی بیسابقه به موتور محرک فعالترین جهان آتشفشانی منظومه شمسی ارائه میدهد و پتانسیل دگرگون کردن روشهای مطالعاتی آتشفشانها در سراسر کیهان، از جمله سیاره زمین را دارد.
در طول پروازهای نزدیک از سطح آیو در اواخر سال 2023 و اوایل 2024، کاوشگر جونو ابزار رادیومتر مایکروویو (MWR) خود را به سمت این قمر چرخاند و توانست تا عمق 2 تا 6 متری زیر سطح آن را به دقت اسکن کند. این ابزار در ابتدا برای نفوذ در میان ابرهای ضخیم و پیچیده سیاره مشتری طراحی شده بود، اما اکنون روشی قدرتمند و کاملاً جدید را برای ردیابی نحوه انتقال گرما در پوستههای سنگی سیارات رقم زده است.
پیشگامی جونو در نقشهبرداری زیرسطحی سیارات سنگی
اسکات بولتون، محقق اصلی مأموریت جونو، در این باره میگوید: «این کشف شگفتانگیز که میتوانیم زیر سطح یک قمر صخرهای را ببینیم، پیامدهای بسیار مهمی برای مطالعه آتشفشانهای زمین دارد. جونو به ما آموخت که اگر با ابزاری مشابه MWR در نزدیکی یک آتشفشان روی زمین ردیابی انجام دهیم، احتمالاً میتوانیم نشانههای مشابهی را در شیب دمای زیرسطحی مشاهده کنیم که اطلاعات تازهای از نحوه عملکرد آتشفشانهای زمینی به ما میدهد.»
تا پیش از این مأموریت، پژوهشگران برای بررسی وضعیت حرارتی آیو تقریباً بهطور کامل به مشاهدات فروسرخ متکی بودند؛ تکنیکی که صرفاً توانایی ثبت دمای سطح این قمر را دارد. با کاوش اعماق چند متری زیر سطح، جونو توانست برای اولین بار در تاریخ، مسیر حرکت گرما را از دل پوسته آیو ردیابی کند.
دادههای ثبت شده نشان میدهد که دما تنها با فاصله گرفتن از سطح، بیش از 22 درجه سانتیگراد (40 درجه فارنهایت) افزایش مییابد؛ روندی که به هیچ وجه با انرژی خورشید قابل توجیه نیست. نقشه حرارتی زیرسطحی کاوشگر همچنین حضور مناطق محلی با دمای بسیار بالا را تأیید کرد که در آنها دما تا 10 الی 20 درجه سانتیگراد گرمتر از زمینهای اطراف بود.
سطح صاف و رازهای درونی فعالترین قمر منظومه
یکی دیگر از شگفتیهای این مأموریت، کشف وضعیت عجیب سطح آیو بود. با وجود کوههای بلند و آتشفشانهای به شدت فعال، بخش عمدهای از سطح این قمر بهطور غیرمنتظرهای هموار بوده و از موادی با چگالی بسیار پایین تشکیل شده است. دانشمندان حدس میزنند لایههای ضخیمی از خاکستر آتشفشانی، برفاخ گوگرد و بقایای فورانها، سطح آیو را پوشاندهاند و با بازسازی مداوم سطح،地形های باستانی را زیر لایههای تازه دفن میکنند.
حرارت ردیابیشده در اعماق آیو احتمالاً بهطور پیوسته از هسته مذاب این قمر و از طریق یک پوسته رسانا به سمت بالا حرکت میکند و یا از تودههای خنکشونده لاوا که درست زیر سطح گرفتار شدهاند، نشأت میگیرد.
برخلاف زمین که آتشفشانسازی در آن عمدتاً ناشی از گرمای حاصل از واپاشی رادیواکتیو است، آیو بهطور مداوم در چنگال جاذبه عظیم مشتری کش و قوس میخورد. این پدیده که به «گرمایش جزر و مدی» (Tidal Heating) معروف است، اصطکاک و حرارت درونی بیرحمانهای تولید میکند که صدها آتشفشان فعال را تغذیه کرده و آیو را به فعالترین کره آتشفشانی سیستم خورشیدی تبدیل کرده است.
بولتون در توضیح اهمیت این پدیده میگوید: «آیو پنجرهای منحصربهفرد برای درک نحوه عملکرد گرمایش جزر و مدی در سراسر کیهان است؛ فرآیندی بنیادی که انرژی و حرارت را برای جهانهای دوردست از ستاره مادرشان تأمین میکند. این فرآیند نه تنها باعث شکلگیری فعالترین جرم آتشفشانی منظومه شده، بلکه سوخت اقیانوسهای زیرسطحی در قمرهای دیگر سیارات غولپیکر مانند اروپا و گانیمد را نیز فراهم میکند. تا پیش از این، ما تنها میتوانستیم گرمای فراری از سطح یا فورانها را ببینیم، اما اکنون مسیر حرکت گرما از داخل به سطح را به دقت رصد میکنیم.»
تأثیر کشف ناسا بر پیشبینی فورانهای زمینی
آیو به دلیل شدت بالای فعالیتهای آتشفشانی، در واقع یک آزمایشگاه طبیعی فوقالعاده برای دانشمندان است. دادههای جمعآوری شده توسط جونو میتواند شناخت ما از تاریخچه آتشفشانسازی باستانی در مریخ، زهره و حتی ماه زمین را که چهره آنها میلیاردها سال پیش توسط فورانهای عظیم شکل گرفته، متحول کند.
علاوه بر درک گذشته منظومه شمسی، تکنیکهای پیشرفته مایکروویو بهکار رفته در این مأموریت، در آیندهای نزدیک میتواند به زمین بازگردد. با ارتقای درک علمی از نحوه حرکت گرما و ماگما در زیر پوسته پیش از وقوع فوران، ابزارهای مشابه قادر خواهند بود پایش آتشفشانهای زمینی را بهبود بخشیده و دقت پیشبینی زمان فورانهای سهمگین را به شکل چشمگیری افزایش دهند.
