Com as primeiras observações detalhadas de um lago de lava em uma lua de Júpiter, o Observatório Large Telescope Binocular em lugares Arizona-se como o precursor da próxima geração de telescópios extremamente grande . Os métodos aplicados de imagem de alta resolução foram desenvolvidos por uma equipe internacional de investigação, incluindo cientistas do Instituto Max Planck de Radioastronomia , em Bonn e do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg.
A imagem LBT acima do lago de lava do vulcão Loki na lua de Júpiter Io (laranja) foi colocada sobre uma imagem Voyager da mesma estrutura (tom escuro), como capturado pela sonda espacial Voyager 1 (sombreado escuro).
Io, o mais íntimo das quatro luas de Júpiter descobertos por Galileu em janeiro de 1610, é apenas um pouco maior do que a nossa Lua, mas é o corpo mais geologicamente ativo em nosso sistema solar. Centenas de áreas vulcânicas dot sua superfície, o que é em grande parte coberta com enxofre e dióxido de enxofre.
A maior dessas características vulcânicas, nomeado Loki após o deus nórdico freqüentemente associada com o fogo e caos, é uma depressão vulcânica chamada patera em que o mais denso solidificação crosta lava em cima de um lago de lava afunda episodicamente no lago, dando origem a um aumento do emissão térmica que tem sido regularmente observado da Terra. Loki, a apenas 200 km de diâmetro e em menos 600 milhões de km da Terra, era, até recentemente, pequeno demais para ser analisada em detalhes a partir de qualquer fundamento baseado telescópio óptico / infravermelho.
Com os seus dois 8,4 m espelhos fixados no mesmo montar 6 m de distância, o Telescópio Binocular Grande (LBT) foi projetado para fornecer imagens em última análise, com o nível de detalhes a 22,8 m telescópio seria, combinando a luz através de interferometria. Graças à Large Binocular Telescope Interferometer (LBTI), uma equipe internacional de pesquisadores foi capaz de olhar para Loki Patera em detalhes pela primeira vez a partir da Terra em um estudo publicado hoje na revista Astronomical Journal.
A imagem interferométrico abaixo da lua de Júpiter Io tomadas com a LBT em 24 de dezembro de 2013 (à esquerda) em comparação com uma imagem de satélite com base em imagens de missões espaciais da NASA como o Voyager 1 e 2 ou Galileo (à direita). O lago de lava do vulcão Loki pode ser visto em vermelho escuro na imagem LBT. Os círculos marcam as posições de outros vulcões em Io.
"Nós combinamos a luz de dois grandes espelhos de forma coerente para que se tornem um único espelho, extremamente grande", diz Al Conrad, o principal do estudo e cientista do Observatório Binocular Large Telescope (LBTO). "Deste modo, para a primeira vez que se pode medir o brilho proveniente de diferentes regiões dentro do lago."
"Embora tenhamos visto as emissões brilhantes - sempre um ponto não resolvido -" pop-up "em diferentes locais de Loki Patera ao longo dos anos", explica Imke de Pater, professor da Universidade da Califórnia em Berkeley, "estas imagens requintados do LBTI show pela primeira vez em imagens terrestres que surgem simultaneamente as emissões a partir de diferentes sites em Loki Patera. Isto sugere fortemente que o recurso em forma de ferradura é provavelmente um lago capotamento lava ativo, como hipótese no passado ".
"Duas das características vulcânicas são em locais recém-ativas", explica Katherine de Kleer, um estudante de graduação na Universidade da Califórnia em Berkeley. "Eles estão localizados em uma região chamada de Cólquida Regio, onde uma enorme erupção ocorreu apenas alguns meses antes, e pode representar o rescaldo do que erupção. A alta resolução do LBTI nos permite resolver a actividade residual na região em sítios ativos específicos, que podem ser fluxos de lava e erupções nas proximidades. "
"Estudar a atividade vulcânica em Io muito dinâmico, que é constantemente remodelar a superfície da lua, fornece pistas para a estrutura interior e canalização desta lua", comentou Pintainho membro da equipe Woodward, da Universidade de Minnesota. "Isso ajuda a pavimentar o caminho para futuras missões da NASA, como órbita altamente elíptica o Io Observer. De Io perto de Júpiter é constantemente tidally salientando a lua, como a compressão de uma laranja madura, onde o suco pode escapar através de fissuras na casca. "
Io produz cerca de 100 vezes mais lava a cada ano do que todos os vulcões da Terra. Enquanto vulcões da Terra ocorrem em hotspots localizados como o "Anel de Fogo" em torno do Oceano Pacífico, os vulcões de Io são distribuídos por toda a sua superfície.Um oceano de magma global de cerca de 30 a 50 km (20 a 30 milhas) abaixo da crosta de Io ajuda a explicar a atividade da lua.
"Tem sido sugerido que tanto a Terra e sua lua podem ter tido oceanos de magma similares bilhões de anos atrás, no momento de sua formação, mas eles têm muito que arrefeceu", disse Torrence Johnson, um ex-cientista do projeto Galileo baseados em jato da NASA Laboratório de Propulsão em Pasadena, Califórnia. Ele não estava diretamente envolvido no estudo. "Vulcanismo de Io nos informa como os vulcões trabalhar e fornece uma janela no tempo para estilos de atividade vulcânica que podem ter ocorrido sobre a Terra ea Lua durante a sua história mais antiga."
Voyager da NASA descobriu os vulcões de Io em 1979, fazendo com que a lua o único corpo no sistema solar além da Terra conhecido por ter vulcões de magma ativos. A energia para a atividade vulcânica vem do aperto e alongamento da lua pela gravidade de Júpiter Io orbita como o maior planeta do sistema solar.
Galileo foi lançado em 1989 e começou a orbitar Júpiter em 1995. assinaturas inexplicáveis apareceu em dados de campo magnético de sobrevôos Galileo de Io em outubro de 1999 e fevereiro de 2000. Após uma missão bem sucedida, a sonda foi intencionalmente enviado na atmosfera de Júpiter em 2003.
"Durante a fase final da missão Galileo, modelos de interação entre Io e campo magnético imenso de Júpiter, que banha a lua em partículas carregadas, ainda não eram sofisticados o suficiente para nós para compreender o que estava acontecendo no interior de Io", disse Xianzhe Jia, um co-autor do estudo da Universidade de Michigan.
Com plumas de matéria subindo até 186 milhas (300 quilômetros) acima da superfície, Io é considerado um excelente candidato como um hotspot de vida extraterrestre extremo. Na imagem de Io, acima, o ponto mais leve na parte superior direita (norte) do planeta, é um vulcão eruptiva.
"Todo mundo imediatamente tende a excluir categoricamente a possibilidade de vida em Io", disse astrobiologist Dirk Schulze-Makuch na Universidade Estadual de Washington. Condições em Io possa fizeram um habitat amigável no passado distante. Se a vida sempre se desenvolveu em Io, há uma chance que poderia ter sobrevivido até os dias atuais, Schulze-Makuch sugeriu.
"A vida na superfície é praticamente impossível, mas se você ir ainda mais para baixo nas rochas, pode ser intrigante", disse ele."Nós não devemos classificá-lo como morto imediatamente apenas porque é tão extrema." Modelos de computador sugerem Io formado em uma região em torno de Júpiter, onde o gelo de água era abundante. Calor de Io, combinado com a possibilidade resultante de água líquida, poderia ter feito a vida plausível. "Deve ter havido um monte de água em Io logo após a formação, a julgar pela quantidade de gelo de água na Europa e Ganimedes", disse Schulze-Makuch.
Radiação de Júpiter teria retirado esta água a partir da superfície de Io, talvez dentro de 10 milhões de anos. Neste ponto a vida poderia ter recuado no subsolo, onde a água ainda pode ser abundante, e os compostos de atividade geotérmica e de enxofre poderia fornecer micróbios com energia suficiente para sobreviver.
Apesar de não terem moléculas orgânicas foram detectados na superfície da lua, isso não significa que eles não existem no subsolo, disse Schulze-Makuch. Quaisquer compostos orgânicos que existiam na superfície ou que possam ainda hoje emanam do subsolo - que provavelmente eram naturalmente presente nesta região do espaço durante a formação de Io - iria ficar rapidamente destruído pela radiação de Júpiter.
Os muitos tubos de lava que se pensa existir em Io poderia servir como um ambiente especialmente favorável para a vida, Schulze-Makuch sugeriu, protegendo organismos da radiação. Os tubos de lava poderia também fornecer isolamento térmico, prendendo a umidade e fornecer nutrientes, como compostos sulfurosos. Os micróbios são comuns em tubos de lava na Terra, a partir das zonas de gelo e vulcão na Islândia para tubos de areia com piso quente na Arábia Saudita, e tubos de lava são o ambiente caverna mais plausível para a vida em Marte, acrescentou.
A sopa primordial que qualquer vida em Io pode ter se originado a partir de foi provavelmente baseado em água, mas o solvente de escolha para os organismos que poderia ter mudado drasticamente, mais tarde, como a lua transformada. Sulfeto de hidrogênio é uma escolha, como é razoavelmente abundante em subsuperfície rasa de Io e permanece líquido negativo de 123 para 76 graus negativos F (-86 a -60 graus C), caindo dentro das condições ambientais que prevalecem lá.
Enquanto não é especialmente eficiente como um solvente para os iões, que se dissolve muitas substâncias, incluindo muitos compostos orgânicos. Outras possibilidades incluem o dióxido de enxofre e ácido sulfúrico. "Estou explorando com os colegas se compostos de enxofre poderia funcionar como solventes de vida", Schulze-Makuch observou.
Tendo em conta os extremos selvagens Io pode balançar através como ele orbita Júpiter, uma possível estratégia de sobrevivência para a vida neste ambiente desafiador seria permanecer dormente na maior parte do tempo, somente voltando quando os nutrientes eram ricos. "Seria muito mais fácil para que a vida levar uma surra se ele entra em estado dormente regularmente", disse Schulze-Makuch.
A pesquisa foi realizada por cientistas da Universidade da Califórnia, em Los Angeles; da Universidade da Califórnia, Santa Cruz ;, e da Universidade de Michigan, Ann Arbor.The Galaxy diário via solarsystem.nasa.gov e jpl.nasa.gov
O Galaxy diário via
Crédito da imagem: NASA e LBT Equipa de Investigação
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