Io heeft geen ondergrondse oceaan van magma
Het is onwaarschijnlijk dat de vulkanische activiteit op Io, de binnenste Galileïsche maan van Jupiter en het meest vulkanisch actieve object in het zonnestelsel, afkomstig is van een wereldwijde magma-oceaan net onder het oppervlak. Dit blijkt uit een nieuwe analyse van Juno- en Galileo-Dopplergegevens van het Deep Space Network en astrometrische waarnemingen.

Io is iets groter dan onze Maan en is het meest vulkanisch actieve object in het zonnestelsel. Io is de binnenste van de Galileïsche manen van Jupiter. Hiertoe behoren ook Europa, Ganymedes en Callisto.
Io is verwikkeld in een zwaartekrachtsstrijd tussen Jupiter Europa en Ganymedes en wordt voortdurend samengeperst. Dit leidt tot wrijvingshitte in het binnenste van de maan. Dit wordt gezien als de oorzaak van de aanhoudende en wijdverbreide vulkanische activiteit.
De vulkanische activiteit van de maan werd voor het eerst ontdekt in 1979 toen Lina Morabita, een ingenieur van de Voyager-missie van de NASA, een uitbarstingspluim zag op een van de afbeeldingen die door de ruimtesonde werden gemaakt tijdens zijn beroemde Grand Tour van de buitenste planeten.
Sindsdien zijn er talloze waarnemingen gedaan die de rusteloze aard van Io documenteren, zowel vanuit de ruimte als met behulp van telescopen op Aarde.
Io is de binnenste Galileïsche maan die elke 42,5 uur om Jupiter draait. De maan heeft een gemiddelde diameter van 3643 kilometer en een dichtheid van 3.528 kg/m3, wat de maan ongeveer 5% groter maakt in zowel diameter als dichtheid dan de Maan.
Door de excentrische baan van Io varieert de afstand tot Jupiter met ongeveer 3500 kilometer, wat leidt tot variaties in de zwaartekracht van Jupiter.
Net als de getijden op de Maan die door de Aarde worden veroorzaakt, veroorzaken deze gravitationele variaties getijdenvervorming op Io, waarvan wordt aangenomen dat het de primaire energiebron is voor de intense vulkanische activiteit en infrarood-emissies die op het oppervlak van Io worden waargenomen.
De hoeveelheid getijdenenergie kan voldoende zijn om het binnenste van Io te laten smelten waardoor mogelijk een ondergrondse magma-oceaan ontstaat, maar deze theorie staat ter discussie.
Het meten van de mate van getijdenvervorming op Io zou kunnen helpen bepalen of de theorie van de ondiepe magma-oceaan plausibel is.
Sinds de ontdekking van Morabito hebben planeetwetenschappers zich afgevraagd hoe de vulkanen werden gevoed door de lava onder het oppervlak. Was er een ondiepe oceaan van gloeiend hete magma die de vulkanen voedde of was hun bron meer lokaal?
De onderzoekers wisten dat de gegevens van Juno’s twee zeer nabije scheervluchten hen inzichten konden geven in hoe deze gekwelde maan eigenlijk werkte.

De Juno-ruimtesonde van de NASA maakte in december 2023 en februari 2024 extreem dichte scheervluchten langs Io, waarbij de ruimtesonde op ongeveer 1500 kilometer van het oppervlak kwam.
Tijdens de nauwe ontmoetingen communiceerde Juno met NASA’s Deep Space Network en verkreeg men zeer nauwkeurige, dual-frequency Dopplergegevens die gebruikt werden om de zwaartekracht van Io te meten door bij te houden hoe deze de versnelling van de ruimtesonde beïnvloedde.
Door deze waarnemingen te comboneren met de archief-Dopplergegevens van de Galileo-missie van de NASA en van telescopen op Aarde, berekenden de onderzoekers in hoeverre Io wordt vervormd door getijdenkrachten.
De resultaten komen niet overeen met wat je zou verwachten als er een ondiepe mondiale magma-oceaan aanwezig was, wat suggereert dat Io een overwegend vaste mantel heeft.
Of er diep in de maan misschien magmagebieden zijn moet nog worden vastgesteld.
De bevindingen geven aan dat getijdenkrachten niet altijd wereldwijde magma-oceanen creëren, wat implicaties kan hebben voor ons begrip van andere manen, zoals Enceladus of Europa.
Volgens de onderzoekers doet Juno’s ontdekking dat getijdenkrachten niet altijd wereldwijde magma-oceanen creëren meer dan ons ertoe aanzetten om te heroverwegen wat we weten over het binnenste van Io. Het heeft implicaties voor ons begrip van andere manen, zoals Enceladus en Europa en zelfs voor exoplaneten en super-Aardes.
Deze nieuwe bevindingen bieden een kans om te heroverwegen wat we weten over het ontstaan en de evolutie van planeten, aldus de onderzoekers.
Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
Artikel: R.S. Park et al. Io’s tidal response precludes a shallow magma ocean. Nature, published online December 12, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-08442-5
Eerste publicatie: 14 december 2024
Bron: sci-news