NASA'nın Juno misyonu, Jüpiter'in uydusu Io'nun yüzey altı sıcaklığını ilk kez ölçerek, Güneş Sistemi'nin en volkanik dünyasının sığ yüzey altında önemli bir ısınma olduğunu ortaya koydu. İki yakın geçiş sırasında toplanan veriler, Io'nun yüzeyinin büyük kısmının dikkat çekici derecede pürüzsüz ve çok düşük yoğunluklu malzemeden oluştuğunu da gösteriyor.
Çarşamba günü Journal of Geophysical Research: Planets dergisinde yayımlanan bu bulgular, gezegenimiz dışındaki hem ateşli hem de buzlu dünyalar için yeni bir gözlem alanı açıyor.
Io'nun aşırı volkanizması, gelgit ısınmasıyla besleniyor. Uydu, hafif eliptik yörüngesinde ilerlerken Jüpiter'in devasa kütleçekimi tarafından sürekli gerilip sıkıştırılıyor ve bu da Dünya'nınkinden katbekat fazla iç ısı üretiyor. Şimdiye kadar bu ısı hakkında bilinen hemen her şey, yalnızca üst yüzeyin sıcaklığını algılayan kızılötesi gözlemlerden geliyordu. En son bulgular ise uzay aracının Mikrodalga Radyometre (MWR) cihazından toplanan verilere dayanıyor.
“Juno Mikrodalga Radyometresi, yüzeyin altına bakarak Io'nun ısı çıkışını doğrudan gözlemledi,” diyor çalışmanın ortak yazarı ve San Antonio'daki Southwest Araştırma Enstitüsü'nden Juno'nun baş araştırmacısı Scott Bolton. “Kayalık bir uydunun yüzeyinin altını görebildiğimizi keşfetmemiz, Dünya'daki volkanları incelemek için önemli çıkarımlar taşıyor. Juno bize, Dünya'daki bir volkanın yakınında MWR tipi bir cihazla bakarsak, yüzey altı sıcaklık gradyanında benzer bir iz görebileceğimizi ve bunun karasal volkanların nasıl çalıştığına dair yeni bilgiler sağlayacağını öğretti.”
Juno'nun Mikrodalga Radyometresi, Bolton tarafından Jüpiter'in bulut tepelerinin altına bakarak gaz devinin derin atmosferinin dinamiklerini ve bileşimini araştırmak üzere tasarlanmıştı. MWR'nin altı mikrodalga anteni, yaklaşık 1,3 ila 51 santimetre arasında değişen geniş bir dalga boyu aralığında mikrodalgaları aynı anda algılayan tek bir cihaz olarak çalışıyor. Misyonun genişletilmiş aşamasında MWR cihazı, gezegenin üç Galilei uydusunu (Ganymede, Europa ve Io) gözlemleme fırsatı sundu.
“Bu teknik, her dalga boyunun farklı derinlikleri keşfetmesi açısından yeni bir yaklaşım. Dev gezegenlerin derin atmosferini ve buzlu ile kayalık uyduların yüzey altı kabuklarını karakterize etmek için yeni bir yol sunuyor,” diyor Bolton. “Ganymede ve Europa'da, buz kabuklarının çoğunlukla saf sudan oluştuğunu varsayarak yüzeyin onlarca mil altını keşfettik, ancak Io'daki volkanik kayaya nüfuz edebilme yeteneği beklenmedik bir keşifti.”
30 Aralık 2023 ve 3 Şubat 2024'teki yakın geçişler sırasında güneş enerjisiyle çalışan Juno uzay aracı, uydunun yüzeyine yaklaşık 1.500 kilometre kadar yaklaştı.
“Cihaz, Io'nun termal emisyonunu birkaç inçten onlarca feet derinliğe kadar ölçtü. Baktığımız her yerde, yüzeyin sadece birkaç feet altında sıcaklığın 40 Fahrenheit dereceden fazla arttığını gördük. Bu, yalnızca güneş ısınmasıyla açıklanamayacak kadar dik bir gradyan,” diyor makalenin baş yazarı ve Güney Kaliforniya'daki NASA Jet Propulsion Laboratuvarı'ndan Shannon Brown.
Veriler iki olası açıklamayı işaret ediyor. Birincisi, ısının iletken bir kabuk boyunca istikrarlı bir şekilde yükseliyor olması. Metrekare başına 1 ila 3 watt olarak ölçülen bu arka plan ısı akışı, yerel ölçekte nispeten hafif olsa da (her metrekare altında yanan küçük bir gece lambasına eşdeğer), tüm uydu genelinde Dünya ortalamasının 30 katına kadar enerji salınımı anlamına geliyor. İkinci olasılık ise sinyalin, yaklaşık 9 ila 11 metre kalınlığında katılaşmış bir kabukla kaplı ve uydunun yüzeyinin herhangi bir anda yaklaşık %10'unu kaplayan soğuyan lav akıntılarından geliyor olması.
“Io, gelgit ısınmasının evrende nasıl işlediğini öğrenmek için eşsiz bir pencere sunuyor. Bu temel süreç, ana yıldızlarından uzak dünyalara enerji ve ısı sağlıyor. Bu süreç, Io örneğinde Güneş Sistemi'ndeki en volkanik cismi yaratmakla kalmıyor, aynı zamanda Europa ve Ganymede gibi dev gezegenlerin uydularındaki yüzey altı okyanuslarını da besliyor. Şu ana kadar yalnızca yüzeyden kaçan veya püskürmelerle ortaya çıkan ısıyı gözlemleyebiliyorduk. Artık ısının iç kısımdan yüzeye nasıl hareket ettiğini karakterize edebiliyoruz,” diyor Bolton.
İki yakın geçişten elde edilen bir diğer büyük bulgu ise Io'nun ne kadar pürüzsüz olduğu. Önceki bulgulardan önce uydu, yüksek dağlarıyla biliniyordu, ancak MWR, bu görünür topografyanın dışında yüzeyde 100 kilometre veya daha fazla uzanan geniş pürüzsüz alanlar olduğunu gösteriyor. Juno, Io'nun üst üste binen bölgelerinden farklı açılarla geçtiği için ekip, yüzeyin mikrodalgaları nasıl yansıttığını haritalayabildi. Tıpkı bir uçak yolcusunun okyanusun yalnızca belirli açılarda güneş ışığıyla parladığını görmesi gibi.
“Dağlarının dışında yüzey, Kuzey Amerika'nın Great Plains'ine (Büyük Düzlükler) daha çok benziyor. Io kayalık bir cisim olmasına rağmen yüzey malzemesi çok düşük yoğunluklu; daha çok pomza taşı veya kabarık volkanik kül gibi, katı kaya gibi değil,” diyor Brown.
Kaliforniya, Pasadena'daki Caltech'in bir bölümü olan JPL, Juno misyonunu baş araştırmacı Scott Bolton (Southwest Araştırma Enstitüsü) adına yönetiyor. Juno, NASA'nın New Frontiers Programı'nın bir parçası olup, program Huntsville, Alabama'daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nde NASA'nın Washington'daki Bilim Misyonu Müdürlüğü adına yönetiliyor. Denver'daki Lockheed Martin Space, uzay aracını inşa etti ve işletiyor. Juno hakkında daha fazla bilgi için: nasa.gov/juno.
