Вулканический ад вспыхнул рядом с океаном: загадка соседних спутников Юпитера получила ответ

Среди спутников Юпитера Ио всегда выделялась как аномалия — огненный, вулканический мир без следов воды. При этом соседняя Европа, находящаяся всего на одну орбиту дальше, покрыта мощной ледяной оболочкой, под которой, как считают ученые, скрывается глобальный океан. Контраст между двумя лунами давно породил гипотезу, что Ио когда-то тоже была влажной, но со временем полностью лишилась воды.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Вулканический ад Ио

Загадка двух соседних миров

Четыре крупнейших спутника Юпитера — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — образуют так называемую галилееву систему. Несмотря на общее происхождение, три из этих лун объединяет важная особенность: наличие толстой ледяной коры. Более того, для Европы, Ганимеда и Каллисто ученые всерьез рассматривают существование подледных океанов с жидкой водой.

Источник тепла для таких океанов связывают с гравитационным воздействием Юпитера. Мощное притяжение гиганта вызывает приливные деформации спутников, из-за чего их недра постоянно разогреваются. Этот же механизм работает и на Ио, но там он проявляется иначе — в виде беспрецедентного вулканизма.

Ио — самый вулканический объект Солнечной системы

Ио считается самым геологически активным телом в Солнечной системе. На ее поверхности одновременно действуют сотни вулканов, выбрасывающих в космос сернистые газы и потоки силикатной лавы. В отличие от Европы, на Ио не обнаружено ни льда, ни водяного пара, ни минералов, указывающих на присутствие воды в прошлом или настоящем.

Причина такого экстремального состояния кроется в орбите. Ио расположена ближе всех к Юпитеру — примерно в 350 тысячах километров от его верхних облаков. Это расстояние даже меньше дистанции между Землей и Луной. Из-за этого приливное "разминание" спутника достигает максимума, а внутренний нагрев становится колоссальным.

Была ли Ио когда-то похожа на Европу

Долгое время существовало предположение, что Ио могла изначально сформироваться как богатое водой тело, подобное Европе или Ганимеду. Согласно этой версии, интенсивный нагрев и вулканическая активность со временем привели к полному испарению воды и деградации гидратированных минералов.

Чтобы проверить эту гипотезу, планетологи из Университета Экс-Марсель и Юго-Западного университета в Эль-Пасо провели детальное моделирование эволюции Ио и Европы. Они рассмотрели сценарий, при котором обе луны начинали свой путь как "влажные" миры.

Как моделировали эволюцию спутников

В расчетах ученые учли сразу несколько факторов. Помимо современного гравитационного воздействия Юпитера, они заложили более высокую температуру и яркость планеты-гиганта в ранний период ее существования. Также в модели вошли тепловые эффекты от столкновений малых тел во время формирования спутников и нагрев от распада радиоактивных элементов в их недрах.

Дополнительно исследователи варьировали начальное положение Ио и Европы, предполагая возможную миграцию спутников по орбитам. Это позволило проверить широкий спектр сценариев — от медленного формирования вдали от Юпитера до быстрого роста в непосредственной близости к планете.

Версия высохшей Ио не работает

Результаты моделирования оказались неожиданными. Выяснилось, что если Ио изначально содержала значительные запасы воды, то практически ни при каких реалистичных условиях она не могла бы полностью их утратить. Даже при экстремальном вулканизме часть воды должна была сохраниться в недрах или в виде гидратированных минералов.

Единственный сценарий, при котором Ио действительно становилась абсолютно сухой, предполагал ее очень быстрое формирование еще ближе к Юпитеру, чем она находится сейчас. Однако этот вариант, по мнению авторов работы, плохо согласуется с физическими условиями в системе Юпитера.

Линия дегидратации и сухое происхождение

Ключевым аргументом против водного прошлого Ио стала так называемая линия дегидратации филлосиликатов. Это граница в протопланетном диске, внутри которой вода не может сохраняться даже в составе минералов. В системе Юпитера эта линия, по расчетам ученых, проходит между орбитами Ио и Европы.

Иными словами, уже на стадии формирования ближайшая к Юпитеру крупная луна находилась в зоне, где не могли существовать ни ледяные частицы, ни водосодержащие минералы. Европа же формировалась за этой границей, что и объясняет ее богатство водой и наличие подледного океана.

Сравнение Ио и Европы: почему они такие разные

Контраст между Ио и Европой теперь выглядит не следствием эволюции, а результатом разных стартовых условий. Ио, вероятнее всего, изначально "строилась" из сухого вещества, тогда как Европа получила доступ к водяным и ледяным компонентам протопланетного диска. Это различие и предопределило их дальнейшую судьбу — вулканический ад с одной стороны и ледяной мир с потенциально обитаемым океаном с другой.

Популярные вопросы о спутнике Ио

Могла ли на Ио когда-либо существовать жизнь?

С учетом современных данных это крайне маловероятно: отсутствие воды и экстремальные температуры делают условия неподходящими.

Почему Европа считается перспективной для поиска жизни, а Ио — нет?

У Европы предполагается наличие жидкого океана подо льдом, тогда как Ио лишена воды и отличается разрушительным вулканизмом.

Изменится ли представление об Ио в будущем?

Да, новые миссии к Юпитеру и его спутникам могут дать данные о внутреннем строении Ио и уточнить ее историю.