Nieuwe radiobeelden van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) tonen voor het eerst het directe effect van vulkanische activiteit op de atmosfeer van Jupiters maan Io.

Io is de meest vulkanisch actieve maan in ons zonnestelsel. Het herbergt meer dan 400 actieve vulkanen, zwavelgassen uitspuwen die Io zijn geel-wit-oranje-rode kleuren geven wanneer ze op het oppervlak bevriezen.

Hoewel het extreem dun is - ongeveer een miljard keer dunner dan de atmosfeer van de aarde - heeft Io een atmosfeer die ons kan leren over de vulkanische activiteit van Io en ons een venster geeft op het binnenste van de exotische maan en wat er onder zijn kleurrijke korst gebeurt.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de atmosfeer van Io wordt gedomineerd door zwaveldioxidegas, uiteindelijk afkomstig van vulkanische activiteit. "Echter, het is niet bekend welk proces de dynamiek in de atmosfeer van Io aanstuurt, " zei Imke de Pater van de Universiteit van Californië, Berkeley. "Is het vulkanische activiteit, of gas dat is gesublimeerd (overgegaan van vaste naar gasvormige toestand) van het ijzige oppervlak wanneer Io in zonlicht staat?"

Om onderscheid te maken tussen de verschillende processen die aanleiding geven tot Io's atmosfeer, een team van astronomen gebruikte ALMA om snapshots te maken van de maan toen deze in en uit de schaduw van Jupiter ging (ze noemen dit een "eclips").

"Als Io in de schaduw van Jupiter komt, en niet in direct zonlicht staat, het is te koud voor zwaveldioxidegas, en het condenseert op het oppervlak van Io. Gedurende die tijd kunnen we alleen zwaveldioxide van vulkanische oorsprong zien. We kunnen daarom precies zien hoeveel van de atmosfeer wordt beïnvloed door vulkanische activiteit, " verklaarde Statia Luszcz-Cook van Columbia University, New York.

Dankzij ALMA's voortreffelijke resolutie en gevoeligheid, de astronomen konden, Voor de eerste keer, zie duidelijk de pluimen van zwaveldioxide (SO2) en zwavelmonoxide (SO) opstijgen uit de vulkanen. Op basis van de momentopnames ze berekenden dat actieve vulkanen direct 30-50 procent van Io's atmosfeer produceren.

De ALMA-beelden lieten ook een derde gas zien dat uit vulkanen komt:kaliumchloride (KCl). "We zien KCl in vulkanische gebieden waar we SO2 of SO niet zien, " zei Luszcz-Cook. "Dit is een sterk bewijs dat de magmareservoirs onder verschillende vulkanen anders zijn."

Io is vulkanisch actief vanwege een proces dat getijdenverwarming wordt genoemd. Io draait om Jupiter in een baan die niet helemaal cirkelvormig is en, zoals onze maan altijd naar dezelfde kant van de aarde kijkt, zo staat dezelfde kant van Io altijd tegenover Jupiter. De aantrekkingskracht van Jupiters andere manen Europa en Ganymedes veroorzaakt enorme hoeveelheden interne wrijving en hitte, die aanleiding geven tot vulkanen zoals Loki Patera, die meer dan 200 kilometer (124 mijl) overspant. "Door de atmosfeer en vulkanische activiteit van Io te bestuderen, leren we meer over niet alleen de vulkanen zelf, maar ook het getijdenverwarmingsproces en het interieur van Io, " voegde Luszcz-Cook eraan toe.

Een grote onbekende blijft de temperatuur in de lagere atmosfeer van Io. In toekomstig onderzoek, de astronomen hopen dat met ALMA te kunnen meten. "Om de temperatuur van Io's atmosfeer te meten, we moeten een hogere resolutie krijgen in onze waarnemingen, wat vereist dat we de maan voor een langere periode observeren. We kunnen dit alleen doen als Io in het zonlicht staat, omdat het niet veel tijd in eclips doorbrengt, "zei de Pater. "Tijdens zo'n observatie, Io zal tientallen graden draaien. We zullen software moeten toepassen die ons helpt om onbevlekte afbeeldingen te maken. Dat hebben we eerder gedaan met radiobeelden van Jupiter gemaakt met ALMA en de Very Large Array (VLA)."