Впервые измерена температура недр Ио: зонд «Юнона» заглянул внутрь вулканического спутника Юпитера

Зонд NASA «Юнона», работающий на орбите Юпитера, совершил прорыв в изучении его спутника Ио. Аппарат впервые измерил температуру недр этого вулканического мира, заглянув под поверхность с помощью микроволнового радиометра MWR. Оказалось, что уже на глубине нескольких метров породы нагреты изнутри, что подтверждает гипотезу о мощном внутреннем источнике тепла, питающем сотни вулканов Ио. Учёные также обнаружили, что аналогичный метод может быть применён для мониторинга вулканизма на Земле — идея, которая ранее никому не приходила в голову.

Как «Юнона» измерила температуру под поверхностью Ио

Аппарат «Юнона» был запущен в 2011 году и вышел на орбиту Юпитера в 2016-м. Его основная миссия — изучение газового гиганта, но в 2021 году траекторию скорректировали для серии пролётов мимо Галилеевых спутников, включая Ио. Во время близкого пролёта 30 декабря 2023 года зонд использовал микроволновый радиометр MWR, который способен «видеть» сквозь облака и регистрировать тепловое излучение с разной глубины. Анализируя сигналы на нескольких частотах, учёные смогли восстановить температурный профиль верхних слоёв грунта Ио до глубины около 10 метров.

Данные показали, что на глубине нескольких метров температура пород значительно выше, чем на поверхности. Это указывает на то, что недра Ио активно разогреваются изнутри — скорее всего, за счёт приливного трения, вызванного гравитацией Юпитера и других спутников. Ранее тепловую активность Ио изучали только по инфракрасному излучению поверхности, которое не давало информации о подповерхностных процессах.

Какие данные собрал микроволновый радиометр MWR?

Микроволновый радиометр MWR работает на нескольких частотах — от 600 МГц до 22 ГГц. Чем ниже частота, тем глубже проникает сигнал, но тем хуже разрешение. Для Ио учёные выбрали частоты, позволяющие «просвечивать» верхние 10 метров грунта. Разные породы и структуры по-разному излучают и поглощают микроволны, поэтому по спектру можно восстановить температурный профиль. Метод похож на тот, что используют для измерения температуры земной атмосферы со спутников, но впервые его применили для твёрдого тела без атмосферы.

Измерения показали, что средняя температура на глубине 5–10 метров составляет около 200–300 К (от −73 до +27 °C), что значительно выше средней поверхностной температуры около 110 К (−163 °C). Локальные аномалии, вероятно, связаны с близостью к активным вулканам или лавовым потокам. Учёные отмечают, что метод MWR позволяет обнаруживать подповерхностные тепловые очаги, которые могут быть предвестниками извержений.

Предыстория и контекст

Ио — четвёртый по величине спутник Юпитера и самый вулканически активный объект в Солнечной системе. На его поверхности насчитывается более 400 активных вулканов, выбрасывающих серу и пепел на высоту до 500 км. Причиной такой активности является мощный приливной разогрев: орбита Ио находится в резонансе с Европой и Ганимедом, что вызывает деформацию его недр и выделение тепла. До миссии «Юнона» учёные могли лишь догадываться о том, насколько глубоко уходит этот разогрев.

Для сравнения, на Земле вулканизм связан с тектоникой плит и мантийными плюмами, а подповерхностные температуры изучаются с помощью бурения и сейсмических методов. На Ио бурение невозможно, поэтому микроволновая радиометрия стала единственным способом заглянуть под кору.

Технические подробности и значение открытия

Сравнение с Землёй: на нашей планете вулканизм часто изучают по деформациям поверхности, газовым выбросам и сейсмичности, но прямой мониторинг подповерхностной температуры затруднён. Применение микроволновой радиометрии с орбиты могло бы дать новый инструмент для прогнозирования извержений — например, регистрировать нагрев магматических камер задолго до их прорыва на поверхность.

Кого затронет и как

Для планетологов открытие означает новый этап в понимании внутреннего строения Ио и других тел Солнечной системы. Теперь можно сравнивать тепловые режимы спутников Юпитера, Сатурна и даже ледяных миров. Для вулканологов Земли — потенциально революционный метод мониторинга. Если MWR-подобные приборы установить на спутники дистанционного зондирования, можно будет отслеживать подповерхностные температуры в районах активного вулканизма — например, в Исландии, на Камчатке или в Йеллоустоне. Это повысит точность прогнозов извержений и снизит риски для населения.

В России и СНГ вулканическая активность наблюдается на Камчатке и Курилах, где действуют десятки вулканов. Разработка аналогичных методов могла бы быть полезна для МЧС и вулканологических станций.

Что будет дальше

«Юнона» продолжит пролёты мимо Ио до завершения миссии в 2025 году. Учёные планируют провести дополнительные измерения с разных ракурсов, чтобы построить трёхмерную карту подповерхностных температур. Параллельно начнётся работа по адаптации метода MWR для земных спутников — возможно, в рамках будущих миссий NASA или ESA. Если технология подтвердит свою эффективность, через 5–10 лет могут появиться специализированные микроволновые радиометры для мониторинга вулканов Земли.

Итог

Измерение температур недр Ио — не только важный шаг в исследовании Солнечной системы, но и пример того, как космические технологии могут найти неожиданное применение на Земле. Метод микроволновой радиометрии, впервые опробованный на вулканическом спутнике Юпитера, способен изменить подход к прогнозированию извержений на нашей планете. Если идея будет реализована, человечество получит принципиально новый инструмент для снижения рисков от природных катастроф.