2018.06.22.

Honnan ered és milyen az Io semleges oxigénfelhője?

Naprendszerünk egyik legkülönösebb objektuma a mi Holdunknál csak picit nagyobb Io, a Jupiter negyedik legnagyobb holdja. Intenzív vulkáni tevékenységét a Jupiter árapályerőinek köszönheti, s e vulkanizmusból erednek azok az elemek is, amelyek azután a Jupiter körüli plazmagyűrűben keringenek. Az Io felszínérő semleges állapotban szabadulnak el a gázok (kén, kén-dioxid), majd a Nap UV sugárzásának és magának a plazmagyűrű elektronjainak a hatására ionizálódnak. Ezek az Io-eredetű ionizált gázok alkotják a Jupiter magnetoszférájában lévő plazma nagy részét, így a megismerésük alapvető fontosságú a Jupiter magnetoszféra működésének megértéséhez.
Az ionizált gázokat jól meg tudjuk figyelni, azonban a még semleges állapotuk, s az, hogy miként jutnak ki az Io atmoszférájából, kevésbé látható – ezen segített most egy japán űrszonda, a Hiszaki.
A 2013-ban felbocsátott szonda a Föld körül (950-1150 km pályán) kering és a feladata a Naprendszer égitestjeinek megfigyelése, így az Io-t is vizsgálta a távoli ultraibolya tartományú űrtávcső. Az eszköz az égitestek légkörének, s a légkör szökésének vizsgálatára specializált. Mivel az atomos formájú légköri gázokat UV tartományban nagy távolságból is jól meg tudjuk figyelni, ezért a japán szonda a korábbiaknál jóval több részlettel szolgál e gázokról.
A megfigyelési időszak egy vulkáni szempontból békés hónap volt (2014 november-december), így a légköri gázok is gyenge, de stabil áramlásban mutatkoztak meg az Io körül. A legtisztább jelet az oxigén esetében a 130,4 nanométeres hullámhosszú kibocsátás jelenti, így ezt használták fel a vizsgálatok során (más hullámhosszak egybemosódnak egyéb forrásokéval), de kis mértékben még így is voltak zavaró jelek, ezeket a megfigyelési időszakok alapján szelektálták.

A kapott adatok alapján az Io Jupiter felé eső oldalán, a hold közvetlen közelében, annak keringési irányába kinyúló „banán” alakú semleges (nem ionizált) oxigénfelhő található, ez annak köszönhető, hogy az Io pályáján kívüli területen sokkal nagyobb elektronsűrűség van, így ott a semleges atomok igen gyorsan ionizálódnak. Emellett van egy kevésbé sűrű és diffúz oxigénfelhő, ami körbeér az Io teljes pályája körül. A két oxigénfelhő forrásának kétféle sebességű oxigént vélnek a japán kutatók: a „banán” alakú, sűrű oxigénfelhőben a lassabb, az Io-ról 2,6 km/s sebességgel elszökő oxigén található, míg a diffúz gyűrűben a gyors, több 10 – több 100 km/s sebességgel szökő atomok keringenek. Az Io pályájának belső határánál (kb. 5,7 Jupiter-sugárnyira a Jupitertől) van a legtöbb oxigénatom, a mérésekből ez köbcentinként 80-nak adódott. Korábban a Cassini mérései szerint az Io vulkánilag inaktív időszakaiban 25, míg a vulkáni aktivitás során 120 volt a köbcentinkénti oxigénatom-sűrűség, a japán megfigyelés a Cassini által meghatározott mértéken belüli tehát. Azt is kiszámolták, hogy az Io légköréből másodperceként 410 kg oxigén szökik el, ez az adat is illeszkedik a korábbi modellekbe, illetve a Voyager és a Cassini vulkánilag inaktív időben folytatott méréseinek adataiba.
A kutatás igazi újdonsága, hogy a korábbi megfigyelések és becslések eredményénél több semleges oxigént találtak az Io pályáján belüli régióban, s egyúttal meghatározták a semleges oxigénfelhő elhelyezkedését, kettős jellegét is.

A kutatási eredményt a Journal of Geophysical Research: Space Physics április 30-án közölte, a teljes cikk elérhető.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: