Hoạt động núi lửa của Ioiên có thể là do sự kết hợp độc đáo của lực hấp dẫn thông thường của Sao Mộc và ma sát trên đá nóng chảy trong nội thất của Io.
Tàu vũ trụ New Horizons - gần đây đã ghé thăm Sao Diêm Vương - đã chụp được chuỗi năm khung hình này của khối khói khổng lồ từ núi lửa Io Lành Tvashtar, khi nó quét qua hệ thống Sao Mộc. Hình ảnh thông qua Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của NASA / JHU / Viện Nghiên cứu Tây Nam.
Trong một nghiên cứu mới được NASA công bố vào ngày 10 tháng 9 năm 2015, Robert Tyler thuộc Trung tâm bay không gian vũ trụ Goddard của NASA đã giải thích một mô hình mới cho những gì tạo ra núi lửa trên Io, trong cùng của Jupiter, bốn vệ tinh lớn của Galilê. Io đã được biết đến trong nhiều thập kỷ như đối tượng núi lửa hoạt động mạnh nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, với hàng trăm quan sát được dung nham phun trào ejecting lên đến 250 dặm (400 km) ra khỏi bề mặt mặt trăng bé. Tyler nói rằng ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Sao Mộc đối với nội thất nóng chảy của Io - biển magma bên trong - là nguyên nhân gây ra những ngọn núi lửa bị đặt nhầm chỗ trên bề mặt Io.
Các lý thuyết trước đây cho rằng Io là một vật thể rắn, nhưng có thể biến dạng (giống như đất sét). Io được cho là đã bị biến dạng một chút từ hiệu ứng thủy triều bởi Sao Mộc, nghĩa là, ảnh hưởng của lực hấp dẫn Sao Mộc ép Mặt trăng lớn nhất trong cùng của nó. Tuy nhiên, khi các nhà khoa học so sánh các mô hình máy tính dựa trên giả định này với các bức ảnh tàu vũ trụ thực tế trên bề mặt Io, họ đã phát hiện ra rằng hầu hết các núi lửa Io đã được bù 30 đến 60 độ Đông nơi các mô hình dự đoán nhiệt độ mạnh nhất sẽ được tạo ra.
Là một mặt trăng bên trong của Sao Mộc, Io quay quanh nhanh hơn mặt trăng lớn tiếp theo bên ngoài, Europa, hoàn thành hai quỹ đạo mỗi khi Europa hoàn thành một. Thời gian thường xuyên này khiến Io cảm thấy lực hấp dẫn mạnh nhất từ cùng một vị trí quỹ đạo, làm biến dạng hình dạng của nó. Hoạt động địa chất mãnh liệt và nhất quán này được biết đến là kết quả của sự giằng co giữa Sao Mộc và các mặt trăng khác của nó - khiến cho vật chất trong Io dịch chuyển, tạo ra nhiệt và làm biến dạng hình dạng. Tuy nhiên, ngay cả sự tương tác này với Europa cũng không thể giải thích được những ngọn núi lửa bị đặt sai chỗ trên Io. Wade Henning của NASA Goddard cho biết trong một tuyên bố ngày 10 tháng 9 từ NASA:
Thật khó để giải thích mô hình thông thường mà chúng ta thấy trong rất nhiều núi lửa, tất cả đều dịch chuyển theo cùng một hướng, chỉ sử dụng các mô hình sưởi ấm thủy triều thân rắn cổ điển của chúng tôi.
Hoạt động núi lửa kỳ quặc của Io Falcon đòi hỏi một lời giải thích mới, trong đó kết hợp nhiệt từ không chỉ sự uốn cong của thủy triều bởi Sao Mộc, mà cả nhiệt lượng được tạo ra bởi một thứ khác. Trong mô hình mới này, sức nóng đến từ chính phong trào magma.
Tín dụng: NASA từ Galileo
Nghiên cứu mới có vẻ đầy hứa hẹn vì nó đã giúp giải thích chi tiết về những ngọn núi lửa bị đặt sai chỗ trên Io. Christopher Hamilton, một đồng tác giả nghiên cứu từ Đại học Arizona, cho biết:
Chất lỏng - đặc biệt là chất lỏng dính (hoặc nhớt) - có thể tạo ra nhiệt thông qua sự tiêu tán năng lượng ma sát khi chúng di chuyển.
Nhóm nghiên cứu hiện tin rằng phần bên trong nóng chảy của Io là hỗn hợp bùn của chất lỏng (magma) và đá hóa rắn. Khi hỗn hợp nóng chảy này chảy dưới tác động của uốn cong thủy triều, nó xoáy và cọ xát vào đá rắn xung quanh, tạo ra nhiệt do ma sát. Hamilton nói:
Quá trình này có thể cực kỳ hiệu quả đối với sự kết hợp nhất định của độ dày lớp và độ nhớt có thể tăng cường sản xuất nhiệt.
Henning thêm:
Thành phần gia nhiệt thủy triều của mô hình lai giải thích rõ nhất về sự ưa thích xích đạo của hoạt động núi lửa và sự dịch chuyển về phía đông của nồng độ núi lửa. Việc đốt nóng thủy triều rắn đồng thời ở vùng sâu có thể giải thích sự tồn tại của núi lửa ở vĩ độ cao.
Cả hoạt động thủy triều rắn và lỏng đều tạo ra các điều kiện có lợi cho sự tồn tại của nhau, do đó các nghiên cứu trước đây có thể chỉ là một nửa câu chuyện cho Io.
Nghiên cứu mới này của NASA ngụ ý rằng các đại dương bên dưới lớp vỏ của các mặt trăng bị căng thẳng có thể phổ biến hơn và tồn tại lâu hơn dự kiến. Hiện tượng này áp dụng cho các đại dương được làm từ magma hoặc nước, có khả năng làm tăng tỷ lệ cược cho sự sống ở nơi khác trong vũ trụ. Theo tuyên bố của NASA:
Một số mặt trăng bị căng thẳng nhất định trong hệ mặt trời bên ngoài, chẳng hạn như mặt trăng Europa và Sao Thổ Enceladus, chứa các đại dương nước lỏng bên dưới lớp vỏ băng giá của chúng. Các nhà khoa học nghĩ rằng sự sống có thể bắt nguồn từ những đại dương như vậy nếu chúng có các thành phần chính khác được cho là cần thiết, chẳng hạn như các nguồn năng lượng và nguyên liệu thô có sẵn về mặt hóa học, và chúng đã tồn tại đủ lâu để sự sống hình thành. Công trình mới cho thấy các đại dương dưới đáy biển như vậy, dù là nước hay bất kỳ chất lỏng nào khác, sẽ phổ biến hơn và tồn tại lâu hơn dự kiến, cả trong hệ mặt trời của chúng ta và hơn thế nữa.
Đây là hình ảnh tổng hợp của Io và Europa được chụp vào ngày 2 tháng 3 năm 2007 với tàu vũ trụ New Horizons. Ở đây Io đứng đầu với ba ngọn núi lửa có thể nhìn thấy. Luồng cao 300 km (190 dặm) từ núi lửa Tvashtar nằm ở vị trí 11 giờ trên đĩa của Io, với một vệt nhỏ hơn từ núi lửa Prometheus ở vị trí 9 giờ trên rìa đĩa Io và núi lửa Amirani giữa họ dọc theo đường phân chia ngày và đêm. Hình ảnh thông qua Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của NASA / JHU / Viện Nghiên cứu Tây Nam
Điểm mấu chốt: Lần đầu tiên, hoạt động địa chất bí ẩn của sao Mộc Jupiter mặt trăng Io đã được nghiên cứu chặt chẽ theo cách tiết lộ lý do cho Io Lát núi lửa đặt sai vị trí. Đây là những núi lửa được dịch chuyển theo vị trí, theo cách thông thường, từ những gì các mô hình trước đó đã đề xuất. Công trình mới cho thấy hoạt động núi lửa gây tò mò của Io, là do sự kết hợp độc đáo giữa các lực thủy triều hấp dẫn thông thường từ Sao Mộc và ma sát trên đá nóng chảy trong nội địa Io.