أكثر وضوحًا من أي وقت مضى – تكشف تقنية التلسكوب الجديدة عن الأسطح البركانية لآيو

التقط علماء الفلك الحدث البركاني يوم الخميسMoon Io بدقة لم يسبق لها مثيل من خلال عمليات الرصد الأرضية، مما يحسن فهمنا للعمليات البركانية في جميع أنحاء النظام الشمسي.

توفر الصور الجديدة لقمر المشتري البركاني آيو، التي تم التقاطها بواسطة التلسكوب الكبير المثبت على جبل جراهام في أريزونا، أعلى دقة لآيو تم تحقيقها على الإطلاق بواسطة تلسكوب أرضي. أصبحت الملاحظات ممكنة بفضل أداة تصوير بصرية جديدة عالية التباين تسمى SHARK-VIS ونظام البصريات التكيفي للتلسكوب، والذي يعوض عدم الوضوح الناجم عن الاضطرابات الجوية.

تم الكشف عن تفاصيل غير مسبوقة

سيتم نشر الصور في المجلة رسائل البحوث الجيوفيزيائية، ويكشف عن ميزات سطحية يصل عرضها إلى 50 ميلاً (80 كم)، وهي دقة مكانية لا يمكن تحقيقها إلا عن طريق مركبة فضائية مرسلة إلى كوكب المشتري. وقال فريق البحث إن هذا يعادل التقاط صورة لجسم بحجم عملة فضية من مسافة 100 ميل (160 كم).

سمح SHARK-VIS للباحثين بتحديد حدث عودة كبير حول بيليه، أحد أبرز البراكين في ولاية أيوا. وفقًا لآل كونراد، المؤلف الأول لهذه الورقة، فإن ثورانات بركان آيو، وهو الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي، تفوق ثورانات معاصريه على الأرض.

مقياس تداخل التلسكوب الكبير ثنائي العينين، أو LBTI، هو أداة أرضية تجمع بين تلسكوبين من فئة 8 أمتار على جبل جراهام في أريزونا، مما يؤدي إلى إنشاء أكبر تلسكوب فردي في العالم. تم تصميم مقياس التداخل لكشف ودراسة النجوم والكواكب خارج نظامنا الشمسي. المصدر: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

ذكاء البركان من آيو

وقال كونراد: “وهكذا، يوفر IO فرصة فريدة للتعرف على الانفجارات القوية التي ساعدت في تشكيل سطحي الأرض والقمر في ماضيهما البعيد”. مرصد التلسكوب الكبير. التلسكوب الكبير، أو LBT، هو جزء واحد مرصد جبل جراهام الدوليقسم من جامعة أريزونا مرصد الخادمة.

وأضاف كونراد أن مثل هذه الدراسات يمكن أن تساعد الباحثين على فهم سبب كون بعض العوالم في النظام الشمسي بركانية والبعض الآخر ليس كذلك. وقد يسلطون الضوء يومًا ما على العوالم البركانية خارج كوكب الأرض أنظمة حول النجوم القريبة.

ميكانيكا الجاذبية والبراكين

آيو أكبر قليلاً من قمر الأرض، وهو أعمق أقمار المشتري الجليلية، والتي تشمل بالإضافة إلى آيو أوروبا، وجانيميد، وكاليستو. إن قوة الجاذبية بين كوكب المشتري وأوروبا وجانيميد محصورة في “قفل”، مما يتسبب في استمرار آيو في الضغط، مما يؤدي إلى توليد حرارة احتكاكية في باطنه – والتي يُعتقد أنها مسؤولة عن نشاطه البركاني المستمر والواسع النطاق.

ومن خلال مراقبة الانفجارات على سطح آيو، يأمل العلماء في الحصول على نظرة ثاقبة للحركة الحرارية للمواد تحت سطح القمر، وبنيته الداخلية، وفي نهاية المطاف، آلية تسخين المد والجزر المسؤولة عن البراكين الشديدة في آيو.

يصور مقطع عرضي من خلال قشرة آيو فهم العلماء الحالي للعمليات الجيولوجية والكيميائية التي تنحت السطح وتشكل الغلاف الجوي للقمر. يوجد على اليسار عمود وحلقة حمراء من الكبريت تشبه تلك التي أنشأتها بحيرة بيليه البركانية. تعمل العيوب الموجودة في الغلاف الصخري البارد في الغالب كمسارات لصهارة السيليكات الغنية بالكبريت للوصول إلى السطح. يتم تسخين الجزء الداخلي من آيو عن طريق الاحتكاك الناتج عن الجاذبية من كوكب المشتري وقمره، أوروبا وجانيميد، اللذين ينتجان الصهارة المنصهرة. مصدر الصورة: دي باتر وآخرون، 2021، المراجعات السنوية بناءً على الصورة التي التقطها دوغ بيكنر، وجيمس تاتل كين، وآشلي ديفيس

السياق التاريخي والاكتشافات الحديثة

تم اكتشاف النشاط البركاني لإيو لأول مرة في عام 1979 من قبل المهندسة ليندا مورابيتو. ناسارصدت مهمة فوييجر عمودا من الانفجارات في إحدى الصور التي التقطتها المركبة الفضائية خلال “جولتها الكبرى” الشهيرة للكواكب الخارجية. منذ ذلك الحين، تم إجراء عدد لا يحصى من الملاحظات من التلسكوبات الفضائية والأرضية لتوثيق قلق آيو.

مؤلف مشارك في الدراسة آشلي ديفيس، العالم الرئيسي في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (مختبر الدفع النفاث) ، الصورة الجديدة التي التقطتها SHARK-VIS مفصلة للغاية لدرجة أنها سمحت للفريق بتحديد حدث إعادة بلورة كبير لترسب الأعمدة حول بركان بارز يسمى بيليه، يقع في نصف الكرة الجنوبي لولاية أيوا بالقرب من خط الاستواء. مغطاة بالرواسب البركانية من بركان بيلون باتيرا المجاور. لاحظت المركبة الفضائية جاليليو التابعة لناسا، والتي استكشفت نظام المشتري بين عامي 1995 و2003، تسلسلًا مشابهًا للانفجارات.

التقدم التكنولوجي في عمليات الرصد الأرضية

وقال ديفيس: “إننا نفسر هذه التغييرات على أنها رواسب بركانية داكنة ورواسب ثاني أكسيد الكبريت الأبيض نشأت من ثوران بركان بيلان باتيرا، والتي غطت جزئيًا رواسب عمود بيليه الحمراء الغنية بالكبريت”. “قبل SHARK-VIS، كان من المستحيل مراقبة مثل هذه الأحداث المرتدة من الأرض.”

وأوضح إيمكي دي باتر، أستاذ علم الفلك في الجامعة، أنه في حين أن صور التلسكوب بالأشعة تحت الحمراء تكشف النقاط الساخنة الناجمة عن الانفجارات البركانية، إلا أنها ليست حادة بما يكفي للكشف عن تفاصيل السطح ويمكن تحديد مواقع الانفجارات بشكل لا لبس فيه. كاليفورنيا – بيركلي.

قال دي باتر: “إن الصور الواضحة ذات الأطوال الموجية المرئية، مثل تلك التي توفرها SHARK-VIS وLBT، ضرورية لتحديد التغيرات السطحية، مثل الانفجارات ورواسب الأعمدة الجديدة، التي لا يمكن اكتشافها في الأشعة تحت الحمراء”، مضيفًا أن عمليات رصد الضوء المرئي تزويد الباحثين بالأشعة تحت الحمراء، بما في ذلك المركبات الفضائية مثل جونو، التي تدور حاليًا حول كوكب المشتري، بسياق مهم لتفسير الملاحظات.

التقدم التكنولوجي في علم الفلك الرصدي

تم بناء SHARK-VIS من قبل المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية في مرصد روما الفلكي، ويديره فريق بقيادة الباحث الرئيسي فرناندو بيديتشيني، بمساعدة مدير المشروع روبرتو بيازيزي. في عام 2023، تم تركيبه على LBT مع أداة الأشعة تحت الحمراء التكميلية، SHARK-NIR، للاستفادة الكاملة من نظام البصريات التكيفي الممتاز للتلسكوب. ويتميز الجهاز بكاميرا سريعة منخفضة الضوضاء للغاية تتيح له مراقبة السماء في وضع “التصوير السريع”، والتقاط مشاهد الحركة البطيئة التي تجمد التشوهات البصرية الناجمة عن الاضطرابات الجوية، ومعالجة البيانات بطرق غير مسبوقة. حدة.

وأوضح جيانلوكا لي كاوسي، مدير معالجة بيانات SHARK-VIS في المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية، كيف يعمل: “نقوم بمعالجة بياناتنا في الكمبيوتر لإزالة أي أثر للبصمة الإلكترونية لجهاز الاستشعار. نقوم باختيار أفضل الإطارات ودمجها باستخدام حزمة برامج عالية الكفاءة تسمى Kraken والتي طورها زملائنا دوغلاس هوب وستيوارت جيفريز من جامعة ولاية جورجيا. يسمح Kraken بإزالة التأثيرات الجوية، مما يكشف عن Io بوضوح لا يصدق.

الآفاق المستقبلية في مراقبة النظام الشمسي

قالت سيمون أنتونوتشي، عالمة أدوات SHARK-VIS، إنها تتوقع عمليات رصد جديدة للأجسام في جميع أنحاء النظام الشمسي.

وقال: “إن مجال الرؤية الحاد لـ SHARK-VIS مناسب تمامًا لمراقبة أسطح العديد من أجسام النظام الشمسي، وليس فقط أقمار الكواكب العملاقة، ولكن أيضًا الكويكبات”. “لقد لاحظنا بالفعل بعضًا منها، ونقوم حاليًا بتحليل البيانات، ونخطط لمراقبة المزيد.”