Io heeft misschien een magma-oceaan in de onderwereld of een hart van heet metaal

CHICAGO — Een hele oceaan van vloeibaar magma, of misschien een heet hart van massief metaal, kan op de loer liggen in Io’s onderwereld.

Het oppervlak van de binnenste maan van Jupiter is bedekt met gloeiend hete lavameren en wordt doorboord door honderden actieve vulkanen, waarvan sommige tientallen kilometers hoog gesmolten gesteente uitspuwen (SN: 8/6/14). Door de jaren heen heeft het rusteloze, betoverende hellelandschap van de maan de aandacht getrokken van veel planetaire wetenschappers (SN: 5/3/22).

Nu graven onderzoekers in de aard van Io’s helse interieur om uit te leggen wat het spectaculaire vulkanisme op het vurige oppervlak van de maan drijft. “Het is de meest vulkanisch actieve plek in het zonnestelsel”, zegt planetaire wetenschapper Samuel Howell van NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. “Maar het is niet echt duidelijk waar die energie vandaan komt.”

Onderzoekers zijn het er over het algemeen over eens dat Io het grootste deel van zijn energie haalt uit een zwaartekracht-touwtrekwedstrijd tussen zijn moederplaneet Jupiter en zijn zustermaan Europa. Die grote krachten trekken aan Io’s rotsachtige lichaam en genereren een enorme wrijvingswarmte in het interieur. Maar hoe die warmte wordt opgeslagen en verplaatst, blijft een mysterie.

Een verklaring is dat Io’s onderwereld zich kan huisvesten een enorme oceaan van vloeibaar magma, zei planetaire wetenschapper David Stevenson van Caltech op 15 december tijdens de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union. Hoewel de exacte grootte van de voorgestelde gesmolten zee onzeker blijft, zou het relatief groot moeten zijn, zei hij. “De magma-oceaan kan bijvoorbeeld 100 kilometer dik zijn.”

In 2011 meldden onderzoekers dat de mantel van Io niet helemaal solide kon zijn. Magnetische metingen van Io van het Galileo-ruimtevaartuig gaven aan dat er een elektrisch geleidende laag in de maan moet zijn. EEN wereldwijde ondergrondse laag met gesmolten gesteenteschreven de wetenschappers, zou passen.

Maar de onderzoekers konden niet zeggen of die laag zou bestaan ​​uit een ononderbroken zee van magma of vele kleine zakjes gesmolten gesteente verspreid over vast gesteente, dat lijkt op een doorweekte spons.

Voortbouwend op dat eerdere werk, berekenden Stevenson en Caltech-geofysicus Yoshinori Miyazaki dat een gemengde laag van magma en vast gesteente onder de korst van Io fundamenteel onstabiel zou zijn onder de hoeveelheid verwarming die volgens hen in de maan zal plaatsvinden. Het gesmolten gesteente en het vaste gesteente zouden zich splitsen in verschillende lagen, waarbij het gesmolten gesteente samenvloeide tot een ondergrondse zee, zei Stevenson. “De eindconclusie luidt [that] Io heeft een magma-oceaan.”

Maar er zijn andere mogelijkheden. “Veel informatie komt overeen met een grote, wereldwijde geleidende laag die een magma-oceaan zou kunnen zijn”, zegt Howell. “Maar ik zou niet zeggen dat er consensus is over hoe die gegevens moeten worden geïnterpreteerd.”

In plaats daarvan kan de waarheid in Io’s hart liggen, waar een kern van massief metaal kan op de loer liggen, meldde Howell op 15 december tijdens de vergadering. Eerder onderzoek heeft dat gesuggereerd Io heeft een kern die rijk is aan metalen. Howell en collega’s berekenen dat een metalen kern die ongeveer zo stijf is als vast ijs en een rotsachtige mantel zo stroperig als die van de aarde, de enorme hoeveelheden warmte die Io naar schatting uitstraalt, volledig zou kunnen afgeven. Dat zou de energieverdrijvende rol van een magma-oceaan vervullen.

Toekomstige metingen verzameld door NASA’s lopende Juno-missie en twee toekomstige ruimtevaartuigen – NASA’s Europa Clipper en de European Space Agency’s JUICE – kunnen de gegevens opleveren die nodig zijn om te bepalen of een van de hypothesen, of een combinatie daarvan, correct is, zeiden Stevenson en Howell (SN: 15-12-22). Tot die tijd moet het mysterie van wat er in Io’s donkere diepten rondwaart in het vagevuur blijven.