في عام 1979، اكتشفت ليندا مورابيتو، العالمة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، نشاطًا بركانيًا على القمر الداخلي لكوكب المشتري، آيو. لكن آيو ليس نشطًا بركانيًا فحسب، بل إنه الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي بأكمله، وأصبح لدى العلماء الآن تقدير أفضل للعمل تحت السطح لمصادر الحمم البركانية للقمر.
لقد قرر علماء ناسا أن ما يقرب من 400 من البراكين النشطة في آيو من المحتمل أن تغذيها غرف فردية من الصهارة الساخنة، وليس محيط واحد ضخم من الصهارة المشتركة تحت الأرض. الاكتشاف الذي نشر في طبيعة في 12 ديسمبر، يحل اللغز الذي حيّر الباحثين لأكثر من أربعة عقود. النتائج التي توصلوا إليها تدفع العلماء إلى إعادة النظر ليس فقط في فهمهم لقمر المشتري، ولكن أيضًا للأجرام السماوية الأخرى.
آيو هو بنفس حجم قمر الأرض تقريبًا، ويتميز بنشاط بركاني مستمر على ما يبدو. اكتشفه عالم الفلك غاليليو غاليلي في عام 1610، وفي عام 2011 – بعد حوالي أربعة قرون – أطلقت وكالة ناسا مهمتها جونو. تستكشف المركبة الفضائية نظام جوفيان منذ عام 2016، حيث ترسل صورًا مذهلة إلى الأرض بالإضافة إلى اكتشافات مفاجئة حول أكبر كوكب في نظامنا الشمسي.
وقال سكوت بولتون، الباحث الرئيسي في جونو من معهد أبحاث الجنوب الغربي في سان أنطونيو، والذي شارك في الدراسة، في بيان ناسا لمختبر الدفع النفاث: “منذ اكتشاف مورابيتو، تساءل علماء الكواكب عن كيفية تغذية البراكين من الحمم البركانية الموجودة تحت السطح”. “هل كان هناك محيط ضحل من الصهارة البيضاء الساخنة التي تغذي البراكين، أم أن مصدرها كان محليا أكثر؟ كنا نعلم أن البيانات المستمدة من رحلتي جونو القريبتين جدًا يمكن أن تعطينا بعض الأفكار حول كيفية عمل هذا القمر المعذب فعليًا.
في ديسمبر 2023 وفبراير 2024، انخرطت جونو في تحليقات قريبة من آيو، حيث وصلت إلى ما يقرب من 930 ميلًا (1500 كيلومتر) من سطحه المليء بالبركان. خلال تلك المناورات، جمعت جونو بيانات لاستنتاج جاذبية القمر بناءً على كيفية تأثيرها على تسارع المركبة الفضائية، وكشفت عن معلومات مهمة حول “الثني المد والجزر” لآيو.
يحدث ثني المد والجزر عندما يتمدد جسم سماوي ويتشوه بسبب سحب الجاذبية لجسم آخر مجاور. ويولد الاحتكاك الناتج عن الحركة حرارة، لذا تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم تسخين المد والجزر. آيو، على سبيل المثال، يتبع مدارًا بيضاويًا حول كوكب المشتري، والاختلاف في المسافات من المشتري (وبالتالي في قوة جاذبية المشتري) على طول هذا المدار يضغط على القمر باستمرار، مما يسبب انثناء المد والجزر الشديد.
قال بولتون: “يولد هذا الثني المستمر طاقة هائلة، والتي تؤدي حرفيًا إلى إذابة أجزاء من داخل آيو”. “إذا كان لدى آيو محيط عالمي من الصهارة، فإننا نعلم أن علامة تشوه المد والجزر ستكون أكبر بكثير من الجزء الداخلي الأكثر صلابة والأكثر صلابة. وبالتالي، اعتمادًا على نتائج فحص جونو لمجال جاذبية آيو، سنكون قادرين على معرفة ما إذا كان محيط الصهارة العالمي يختبئ تحت سطحه. بمعنى آخر، كلما زاد تشوه المد والجزر، زاد احتمال أن تكون براكين آيو تغذيها مصدر أكبر للصهارة، مثل المحيط، وليس فقط غرف الصهارة الفردية.
بالعودة إلى الأرض، قارن الفريق بيانات جونو مع نتائج المهمات السابقة والتلسكوبات الأرضية. وخلص الباحثون إلى أن ثني آيو في المد والجزر يشير إلى وجود غرف من الصهارة الفردية بدلاً من وجود محيط واحد ضخم من الصهارة.
قال ريان بارك، الباحث المشارك في جونو من مختبر الدفع النفاث والذي شارك في قيادة الدراسة: “إن اكتشاف جونو أن قوى المد والجزر لا تخلق دائمًا محيطات من الصهارة العالمية يدفعنا إلى إعادة التفكير فيما نعرفه عن الجزء الداخلي من آيو”. “ولها آثار على فهمنا للأقمار الأخرى، مثل إنسيلادوس وأوروبا، وحتى الكواكب الخارجية والأرض الفائقة. توفر النتائج الجديدة التي توصلنا إليها فرصة لإعادة التفكير في ما نعرفه عن تكوين الكواكب وتطورها.
ويبقى أن نرى ما هي المعلومات الكاشفة الأخرى التي ستجمعها جونو من نظام جوفيان في رحلتها القادمة القريبة من كوكب المشتري في 27 ديسمبر.