Pour la première fois, les astronomes ont vu des preuves claires de panaches de gaz volcanique toxique en éruption des volcans d'Io.
De nouvelles images radio de la lune de Jupiter apportent des réponses aux questions sur l'atmosphère d'Io.
Io est l'endroit le plus volcanique du système solaire. Plus de 400 volcans actifs recouvrent sa surface, ce qui est une manifestation de la tension interne du satellite, car il est tiré gravitationnellement dans différentes directions non seulement par Jupiter, mais également par trois autres satellites galiléens de la géante gazeuse.
Dans l'atmosphère mince et à la surface de Io, le dioxyde de soufre est dominant – oui, le soufre – est expulsé de l'intérieur. Il crache du gaz à travers les fissures volcaniques et s'installe sur le sol la nuit, refroidissant et donnant au satellite des teintes jaunes et oranges.
Mais quelle quantité de ce gaz provient directement des volcans par rapport à quelle quantité provient de la surface gelée de dioxyde de soufre réchauffé par le soleil? C'était difficile à quantifier.
“On ne sait pas quel processus conduit la dynamique dans l'atmosphère d'Io”, a déclaré l'astronome Imke de Pater de l'Université de Californie à Berkeley.
«Est-ce l'activité volcanique ou le gaz qui se sublime de la surface glacée quand Io est au soleil? Nous montrons que les volcans ont un impact important sur l'atmosphère.
Les chercheurs ont enfin les réponses, et en même temps ils ont pu détecter des panaches de soufre volcanique sur la lune.
Pour un monde dans lequel le gaz volcanique fuit constamment, l'atmosphère d'Io est étonnamment mince; la plupart du gaz s'échappe par des interactions complexes avec Jupiter et son champ magnétique à environ 1 tonne métrique par seconde, créant un anneau de plasma colossal appelé tore de plasma d'Io qui orbite autour de Jupiter.
L'atmosphère restante peut en dire long sur les processus géologiques à l'intérieur de la Lune, ce qui à son tour peut nous aider à comprendre une partie de la dynamique des planètes à l'extérieur de notre système solaire.
La vidéo montre des images de la lune Io de Jupiter dans le spectre radio (acquis par ALMA) et en lumière optique (des missions Voyager 1 et Galileo) alors que Io est éclipsé par Jupiter et émerge d'une éclipse. L'imagerie radio montre pour la première fois des panaches de dioxyde de soufre (en jaune) s'élevant des volcans d'Io. [Vidéo fournie par ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), I. de Pater et al.; NRAO / AUI NSF, S. Dagnello; NASA].
Si nous connaissons exactement les effets des influences gravitationnelles concurrentes sur Io et pourquoi ces influences n'ont pas le même effet sur d'autres corps, nous pouvons tirer des conclusions plus éclairées sur la façon dont la gravité affecte les exoplanètes trop loin pour bien les voir.
Les astronomes ont donc utilisé le grand réseau de télescopes millimétriques / submillimétriques Atacama du Chili (ALMA) pour étudier Io de plus près dans les ondes radio alors qu'il se déplace dans et hors de l'ombre de Jupiter.
La première chose qu'ils ont trouvée était qu'il ne restait plus de dioxyde de soufre dans l'atmosphère d'Io. La nuit, la température descend en dessous du point de congélation du dioxyde de soufre.
Image couleur d'Io par le vaisseau spatial Galileo. (NASA / JPL / Université de l'Arizona)
Lorsque la surface est à nouveau exposée à la lumière du jour, le dioxyde de soufre congelé se sublime dans l'atmosphère, le reconstituant en environ 10 minutes – beaucoup plus rapidement que prévu.
Cette étrange bizarrerie s'est avérée être l'outil parfait pour étudier les effets de l'atmosphère volcanique.
«Quand Io pénètre dans l’ombre de Jupiter et n’est pas exposé à la lumière directe du soleil, il fait trop froid pour le gaz sulfureux qui se condense à la surface d’Io», a expliqué l’astronome Statia Lush-Cook de l’université de Columbia.
«Pendant ce temps, nous ne pouvons voir que du dioxyde de soufre d'origine volcanique. De cette façon, nous pouvons voir exactement quelle proportion de l'atmosphère est affectée par l'activité volcanique.
Dans l'imagerie ALMA, les astronomes ont pu identifier clairement pour la première fois des traces d'émissions de dioxyde de soufre et d'oxyde de soufre provenant de sources volcaniques.
Dans les régions volcaniques où il n'y a ni dioxyde de soufre ni monoxyde, ils ont vu autre chose – du chlorure de potassium, un autre gaz volcanique.
Cela suggère que différents volcans éclatent à partir de différents réservoirs de magma.
À partir des images, l'équipe a pu calculer la contribution des volcans à l'atmosphère d'Io. 30 à 50 pour cent du dioxyde de soufre provient directement des volcans.
Les chercheurs affirment que la prochaine étape sera d'essayer de mesurer la température de l'atmosphère d'Io, en particulier à basse altitude.
«Pour mesurer la température de l'atmosphère d'Io, nous devons obtenir une résolution plus élevée dans nos observations, ce qui nécessite d'observer le satellite sur une longue période. Nous ne pouvons le faire que lorsque Io est au soleil », a déclaré de Pater.
L'étude est disponible en deux articles, l'un publié dans The Planetary Science Journal et l'autre dans la presse dans The Planetary Science Journal et téléchargé sur arXiv.
