Астрономы из Калифорнийского университета в Беркли составили детальную карту патеры Локи – крупнейшей вулканической впадины на спутнике Юпитера Ио.
Патерами планетологи называют кратеры неправильной формы. Часто, хотя и не всегда, они имеют вулканическое происхождение, представляя собой кратеры щитовых вулканов. На спутнике Ио, известном активными вулканическими процессами, насчитывается 144 патеры. Диаметр патеры Локи составляет 202 километра. Она представляет собой лавовое озеро – впадину, частично заполненную расплавленной лавой, которая покрыта тонкой отвердевшей коркой.
Удобный момент для ее исследования наступил 8 марта 2015 года, когда произошло прохождение другого спутника Юпитера – Европы – перед диском Ио. Поскольку Европа покрыта льдом и излучает очень мало в инфракрасной области спектра, ученые смогли точно определить инфракрасное излучение Ио и узнать температуру ее поверхности. Они отметили, что температура патеры Локи постепенно возрастала с запада на восток. Самый холодный участок имел температуру 270 кельвинов (–3,15 °C), самый горячий – у юго-восточного берега – 330 кельвинов (56,85 °C). Ученые объясняют это переворотом лавы, распространяющимся волной со скоростью около километра в день.
Гипотеза переворота лавы в патере была выдвинута астрономами ранее, чтобы объяснить наблюдаемые периодические осветления и затемнения патеры. На краю озера происходит прорыв горячей лавы из-под застывшей корки. Это происходит из-за того, что застывшая лава более плотная, поэтому она начинает тонуть, а ее место занимает жидкая. При этом тепловое излучение патеры резко возрастает. Волна от тонущей корки распространяется по вулканическому озеру, пока все его поверхность вновь не застынет. Со временем твердая кора становится слишком массивной, и один из ее участков начинает погружаться, вновь запуская волну.
Раньше ученые, используя данные комического зонда Galileo и других аппаратов, установили, что такие волны распространяются по патере Локи каждые 400 – 600 дней. Нынешняя подробная карта позволила им впервые увидеть, что по поверхности лавового озера распространяются одновременно две волны, так что картина вулканической активности там сложнее, чем считалось ранее.
Карта была получена при помощи Большого бинокулярного телескопа (Large Binocular Telescope Observatory), расположенного на горе Грэхем в штате Аризона. Два его параболических зеркала имеют диаметр 8,4 метров и установлены на общем креплении. Расстояние между их оптическими осями составляет 14,4 метра. В результате его разрешающая способность эквивалентна телескопу с одним зеркалом диаметром 22,65 метров.
Используя полученные данные, Катерина де Клеер (Katherine de Kleer) из Калифорнийского университета в Беркли и ее коллеги сумели рассчитать, как давно в патере Локи начался очередной переворот лавы. Это случилось за 180 – 230 дней перед наблюдением, что согласуется с имевшимися ранее данными. Скорость двух волн немного различна. Ученые объясняют это возможными различиями в составе лавы или количестве растворенных в ней газов, а это, в свою очередь указывает на поступление магмы в патеру из разных источников, расположенных под ней.
Итоги исследования опубликованы в журнале Nature.
