ירח צדק Io, שצולם על ידי SHARK-VIS ב-10 בינואר 2024. זוהי התמונה ברזולוציה הגבוהה ביותר של Io שהושגה אי פעם על ידי טלסקופ מבוסס כדור הארץ. התמונה משלבת שלוש פסים ספקטרליים – אינפרא אדום, אדום וצהוב – כדי להדגיש את הטבעת האדמדמה מסביב להר הגעש פלה (מתחת ומימין למרכז הירח) והטבעת הלבנה סביב פילאן פטרה, מימין לפלה. קרדיט: INAF/מצפה הכוכבים המשקפיים הגדול/אוניברסיטת ג'ורג'יה סטייט; תצפיות IRV-band מאת SHARK-VIS/F. פדיצ'יני; עיבוד על ידי D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi
אסטרונומים לכדו אירוע געשי על צדקהירח של Io ברזולוציה שלא הושגה קודם לכן עם תצפיות מבוססות כדור הארץ, מה שמקדם את ההבנה שלנו לגבי תהליכים געשיים ברחבי מערכת השמש.
תמונות חדשות של ירח משובץ הרי הגעש של צדק, Io, שצולמו על ידי הטלסקופ המשקפת הגדול בהר גרהם באריזונה, מציעות את הרזולוציה הגבוהה ביותר של Io שהושגה אי פעם עם מכשיר מבוסס כדור הארץ. התצפיות התאפשרו על ידי מכשיר הדמיה אופטי חדש בעל ניגודיות גבוהה, המכונה SHARK-VIS, ומערכת האופטיקה האדפטיבית של הטלסקופ, המפצה על הטשטוש שנגרם על ידי מערבולות אטמוספריות.
פרטים חסרי תקדים נחשפו
התמונות יפורסמו בכתב העת מכתבי מחקר גיאופיזיים, חושפים תכונות פני שטח קטנות כמו 50 מייל לרוחב, רזולוציה מרחבית שעד כה הייתה ניתנת להשגה רק עם חלליות שנשלחו לצדק. זה שווה ערך לצילום של חפץ בגודל אגורה ממרחק של 100 מיילים, על פי צוות המחקר.
SHARK-VIS אפשרה לחוקרים לזהות אירוע התחדשות גדול סביב פלה, אחד מהרי הגעש הבולטים של איו. לפי המחבר הראשון של העיתון, אל קונרד, ההתפרצויות באיו, הגוף הפעיל ביותר מבחינה געשית במערכת השמש, מגמדות את בני דורן על פני כדור הארץ.
אינטרפרומטר הטלסקופ המשקף הגדול, או LBTI, הוא מכשיר מבוסס קרקע המחבר שני טלסקופים בגודל 8 מטר בהר גרהם באריזונה כדי ליצור את הטלסקופ בעל הרכב הגדול בעולם. האינטרפרומטר נועד לזהות ולחקור כוכבים וכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו. קרדיטים: NASA/JPL-Caltech
תובנות געשיות מאת Io
"איו, לפיכך, מהווה הזדמנות ייחודית ללמוד על ההתפרצויות האדירות שעזרו לעצב את פני השטח של כדור הארץ והירח בעברם הרחוק", אמר קונרד, מדען צוות שותף במצפה הטלסקופ המשקפת הגדול. הטלסקופ המשקפת הגדול, או LBT, הוא חלק ממצפה הכוכבים הבינלאומי של הר גרהם, חטיבה של מצפה הכוכבים של אוניברסיטת אריזונה.
קונרד הוסיף כי מחקרים כמו זה יסייעו לחוקרים להבין מדוע עולמות מסוימים במערכת השמש הם געשיים אך לא אחרים. הם גם עשויים לשפוך יום אחד אור על עולמות געשיים ב אקסופלנט מערכות סביב כוכבים סמוכים.
דינמיקת כבידה ווולקניות
קצת יותר גדול מירח כדור הארץ, Io הוא הפנימי ביותר מבין הירחים הגליליים של צדק, אשר בנוסף לאי כוללים את אירופה, גנימד וקליסטו. נעול ב"משיכת מלחמה" כבידה בין צדק, אירופה וגנימד, איו נלחץ כל הזמן, מה שמוביל להצטברות חום חיכוך בפנים שלו – על פי האמונה הוא הגורם לפעילות געשית מתמשכת ונרחבת שלו.
על ידי ניטור ההתפרצויות על פני השטח של איו, מדענים מקווים לקבל תובנות לגבי התנועה המונעת בחום של חומר מתחת לפני הירח, המבנה הפנימי שלו ובסופו של דבר, על מנגנון החימום הגאות והשפל האחראי לוולקניות האינטנסיבית של איו.
חתך דרך הקרום של איו המתאר את ההבנה הנוכחית של המדענים לגבי התהליכים הגיאולוגיים והכימיים המפסלים את פני השטח ומייצרים את האטמוספירה של הירח. בצד שמאל יש פלומה וטבעת אדומה של גופרית בדומה לזו שנוצרה מאגם הלבה פלה. תקלות בליתוספירה הקרה ברובה פועלים כמסלולים של מאגמה סיליקט עשירה בגופרית להגיע לפני השטח. חלקו הפנימי של איו מחומם על ידי חיכוך הנגרם על ידי משיכות כבידה מצדק ומשניים מירחיו, אירופה וגנימד, היוצרים מאגמה מותכת. קרדיט: de Pater et al., 2021, Annual Reviews, מבוסס על דמות של דאג בקנר, ג'יימס טאטל קין, אשלי דייויס
הקשר היסטורי ותגליות אחרונות
הפעילות הוולקנית של איו התגלתה לראשונה בשנת 1979, כאשר לינדה מוראביטו, מהנדסת ב נאס"אמשימת וויאג'ר, זיהתה פלומת התפרצות באחת התמונות שצולמה על ידי החללית במהלך "הסיור הגדול" המפורסם שלה בכוכבי הלכת החיצוניים. מאז, נעשו אינספור תצפיות המתעדות את טבעו חסר המנוחה של איו, הן מטלסקופים מבוססי החלל והן מכדור הארץ.
שותפה למחקר אשלי דייויס, מדענית ראשית במעבדת הנעת סילון של נאס"א (JPL), אמר שהתמונה החדשה שצולמה על ידי SHARK-VIS כל כך עשירה בפרטים שהיא אפשרה לצוות לזהות אירוע התחדשות גדול שבו משקע הפלימה סביב הר געש בולט הידוע בשם פלה, הממוקם בחצי כדור הארץ הדרומי של איו קרוב לקו המשווה , מכוסה על ידי מרבצי התפרצות מפילאן פאטרה, הר געש שכן. רצף התפרצות דומה נצפה על ידי חללית גלילאו של נאס"א, שחקרה את מערכת צדק בין השנים 1995 ו-2003.
התקדמות טכנולוגית בתצפיות מבוססות כדור הארץ
"אנו מפרשים את השינויים כמרבצי לבה כהים ומרבצי דו תחמוצת הגופרית הלבנים שמקורם בהתפרצות בפילאן פטרה, המכסים חלקית את מרבצי הפלום האדום והעשיר בגופרית", אמר דייוויס. "לפני SHARK-VIS, אי אפשר היה לצפות באירועי התחדשות כאלה מכדור הארץ."
בעוד שתמונות טלסקופ באינפרא אדום יכולות לזהות נקודות חמות הנגרמות מהתפרצויות געשיות מתמשכות, הן אינן חדות מספיק כדי לחשוף פרטים על פני השטח ולזהות באופן חד משמעי את מיקומי ההתפרצויות, הסביר מחבר שותף אימקה דה פאטר, פרופסור אמריטה לאסטרונומיה באוניברסיטת קליפורניה – ברקלי.
"תמונות חדות יותר באורכי גל גלויים כמו אלה שסופקו על ידי SHARK-VIS ו-LBT חיוניות כדי לזהות הן את המיקומים של התפרצויות והן שינויים פני השטח שאינם ניתנים לזיהוי באינפרא אדום, כמו מרבצי פלומה חדשים", אמר דה פאטר, והוסיף כי תצפיות אור נראה מספקות לחוקרים. עם הקשר חיוני לפרשנות של תצפיות אינפרא אדום, כולל תצפיות חלליות כמו ג'ונו, המקיפה כעת את צדק.
התקדמות טכנולוגית באסטרונומיה תצפיתית
SHARK-VIS נבנה על ידי המכון הלאומי האיטלקי לאסטרופיזיקה במצפה הכוכבים האסטרונומי ברומא ומנוהל על ידי צוות בראשות החוקר הראשי פרננדו פדיצ'יני, בסיוע מנהל הפרויקט רוברטו פיאצ'סי. בשנת 2023, הוא הותקן, יחד עם המכשיר המשלים שלו כמעט אינפרא אדום SHARK-NIR, ב-LBT כדי לנצל באופן מלא את מערכת האופטיקה האדפטיבית המצטיינת של הטלסקופ. המכשיר מכיל מצלמה מהירה עם רעש נמוך במיוחד המאפשרת לו לצפות בשמיים במצב "הדמיה מהירה", ללכוד צילומים בהילוך איטי שמקפיא את העיוותים האופטיים הנגרמים על ידי מערבולות אטמוספריות, ולעבד נתונים לאחר עיבוד נתונים ללא תקדים חַדוּת.
ג'אנלוקה לי קאוסי, מנהל עיבוד נתונים של SHARK-VIS במכון הלאומי האיטלקי לאסטרופיזיקה, הסביר כיצד זה עובד: "אנחנו מעבדים את הנתונים שלנו במחשב כדי להסיר כל זכר לטביעת הרגל האלקטרונית של החיישן. לאחר מכן אנו בוחרים את הפריימים הטובים ביותר ומשלבים אותם באמצעות חבילת תוכנה יעילה ביותר בשם Kraken, שפותחה על ידי עמיתינו דאגלס הופ וסטיוארט ג'פריס מאוניברסיטת ג'ורג'יה סטייט. קראקן מאפשר לנו להסיר אפקטים אטמוספריים, וחושף את Io בחדות מדהימה".
צפי עתידי בתצפית במערכת השמש
מדען מכשירי SHARK-VIS, סימון אנטוניוצ'י, אמר כי הוא צופה תצפיות חדשות שיבוצעו על עצמים ברחבי מערכת השמש.
"הראייה החדה של SHARK-VIS מתאימה במיוחד לצפייה במשטחים של גופים רבים במערכת השמש, לא רק בירחים של כוכבי לכת ענקיים אלא גם באסטרואידים", אמר. "כבר צפינו בכמה מהם, כשהנתונים נמצאים כעת בניתוח, ומתכננים לצפות בעוד."
