Юпитер "замораживает" атмосферу Ио каждые 42 часа

Атмосфера Ио, самой горячей и активной луны Юпитера, превращается в лед каждые 42 часа в тот момент, когда она на протяжении двух часов находится в тени планеты-гиганта, выяснили астрогеологи.

"Наше открытие показывает, что атмосфера Ио  находится в постоянном цикле коллапса и восстановления, и раскрывает то, что большая часть ее воздуха состоит из диоксида серы. Конечно, вулканы Ио являются основными "поставщиками" этого газа, однако не они, а солнечный свет управляет давлением атмосферы у поверхности планеты, растапливая ее льды. Мы давно подозревали, что такое может происходить", — рассказывает Джон Спенсер (John Spencer) из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (США).

Ио была открыта Галилеем в 1610 году вместе с тремя другими спутниками Юпитера — Европой, Ганимедом и Каллисто. Эта планета считается "чемпионом" по вулканической активности в Солнечной Системе. Сверхвысокая тектоническая активность Ио объясняется тем, что ее недра разогреваются под действием приливных сил, возникающих в результате гравитационного взаимодействия Ио, Юпитера и ее двух "соседей" — Европы и Ганимеда.

Спенсер и его коллеги выяснили, что несмотря  на свой горячий нрав, Ио все же периодически превращается в полную ледышку, хотя и на очень короткое время, наблюдая за концентрацией вулканических газов в космосе вокруг этой луны Юпитера.

Ио и большинство других лун Юпитера и прочих планет Солнечной системы не способны удерживать молекулы газа в своих атмосферах из-за своих малых размеров и отсутствия магнитного поля, благодаря чему их воздушные оболочки или бывают крайне разреженными, или вообще отсутствуют, если они не пополняются из недр планеты.

Как раньше предполагали ученые, источником газов в атмосфере Ио были ее вулканы, выбрасывающие гигантские количества оксида серы и прочих "адских" газов во время извержений. Так как часть этих газов должна уноситься в космос в результате действия лучей Солнца и солнечного ветра,  Ио должен окружать равномерный "ореол" из молекул SO2.

На самом деле это не так – двуокись серы распределена по орбите Ио крайне неравномерно, что говорит о резких изменениях в плотности атмосферы луны, которые происходят очень быстро, в течение нескольких часов или даже десятков минут. Проанализировав ее концентрацию при помощи спектрографа TEXES, установленного на телескоп Gemini на Гавайских островах, американские астрогеологи пришли к выводу, что количество SO2 в космосе зависело не от активности вулканов на Ио, а от силы облучения ее поверхности солнечным светом и ветром.

Резкие колебания в уровне двуокиси серы, по мнению Спенсера и его коллег, говорят о том, что почти вся атмосфера Ио, свыше 80% ее массы, превращается в лед в тот момент, когда планета уходит в тень Юпитера, закрывающего ее от Солнца, и температура на ней падает на 20 градусов Кельвина. Это происходит каждые 42 часа и это "царство льда" существует на протяжении примерно двух часов, которые Ио проводит за "спиной" планеты-гиганта.

Схожие процессы, как отмечают ученые, могут происходить на других лунах Юпитера и на спутниках экзопланет-гигантов. Их наличие может как увеличивать, так и уменьшать шансы на существование жизни на подобных лунах, и дальнейшее изучение подобного "царства льда и пламени", как надеются геологи, поможет понять, как конкретно эти резкие изменения в температуре воздуха влияют на поведение планет и межпланетной среды.