Giải thích mới về nơi có núi lửa hoạt động dữ dội nhất Hệ mặt trời

Mặt trăng Io có hoạt động núi lửa dữ dội nhất Hệ mặt trời

Các vụ phun trào và dòng dung nham trên Io có thể đạt tới kích thước hàng trăm km và bề mặt của nó được bao phủ bởi tàn tích đầy màu sắc của hoạt động núi lửa, gồm silicat và lưu huỳnh đioxit. Đây là một mặt trăng nhiều núi, luôn thay đổi và liên tục bốc cháy.

Ban đầu, người ta nghĩ rằng các núi lửa đều bắt nguồn từ một đại dương magma, trải rộng khắp bên dưới bề mặt của vệ tin này. Thế nhưng trái ngược với suy nghĩ đó, một nghiên cứu mới cho thấy hoạt động địa chất dữ dội này không phải do một đại dương magma.

Sử dụng hình ảnh chụp bởi tàu vũ trụ Juno của NASA cũng như các phép đo trọng lực và dữ liệu lịch sử về biến dạng thủy triều của Io, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã xác định rằng các núi lửa của mặt trăng được cung cấp năng lượng bởi các khoang magma rải rác trong một lớp phủ rắn.

Những phát hiện này phản bác lại các lý thuyết trước đây về cách các núi lửa của Io được cung cấp năng lượng, đồng thời chỉ ra rằng mặt trăng của sao Mộc chủ yếu là lớp phủ rắn. Với các đại dương magma được cho là có mặt trên nhiều hành tinh hay vệ tinh (gồm cả Mặt trăng của chúng ta), đặc biệt là trong giai đoạn đầu hình thành của chúng, giới khoa học có thể cần phải suy nghĩ lại về cách các hành tinh hình thành và tiến hóa.

Trong khi Galileo lần đầu phát hiện ra Io vào năm 1610, phải đến năm 1979, hoạt động núi lửa của nó mới lần đầu được phát hiện. Đó là khi nhà khoa học hình ảnh Linda Morabito, từ Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của NASA ở California, nhìn thấy một cột khói núi lửa từ hình ảnh do tàu Voyager 1 chụp.

Nhà vật lý không gian Scott Bolton, từ Viện Nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio cho biết: "Kể từ khi được Morabito phát hiện, các nhà khoa học hành tinh đã tự hỏi làm thế nào mà núi lửa được cung cấp năng lượng từ dung nham bên dưới bề mặt".

Bolton đặt vấn đề: "Liệu có một đại dương magma nóng trắng nông cung cấp năng lượng cho núi lửa hay nguồn gốc của chúng cục bộ hơn? Chúng ta biết dữ liệu từ hai lần tàu Juno bay ngang rất gần Io có thể cung cấp một số hiểu biết về cách thức hoạt động thực sự của mặt trăng này".

Io quay quanh sao Mộc sau mỗi 42,5 giờ, bị đẩy và kéo bởi lực hấp dẫn lớn trong quỹ đạo hình elip liên tục định hình lại mặt trăng. Thông qua một hiện tượng được gọi là uốn cong thủy triều, một lượng nhiệt khổng lồ do ma sát bên trong được tạo ra.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới này cho thấy các biến dạng được không đủ lớn để ủng hộ cho ý tưởng về một đại dương magma phủ khắp vệ tinh hoặc ít nhất là một đại dương gần bề mặt

Bolton giải thích: "Sự biến dạng liên tục này tạo ra năng lượng khổng lồ, theo nghĩa đen là làm tan chảy một phần bên trong Io. Nếu Io có một đại dương magma bao phủ, chúng tôi biết rằng dấu hiệu biến dạng thủy triều của nó sẽ lớn hơn nhiều so với một Io có phần bên trong chủ yếu là chất rắn (phù hợp với kiến giải mới là bề mặt Io là lớp phủ rắn với rải rác các khoang magma)".

Ngoài việc cho chúng ta hiểu biết thêm về mặt trăng của sao Mộc này, nghiên cứu cũng cung cấp cho các nhà khoa học thông tin hữu ích về mức độ khác biệt mà sự uốn cong thủy triều có thể tạo ra đối với bên trong của một mặt trăng hoặc hành tinh. Đây là thông tin có thể được đưa vào áp dụng cho các nghiên cứu trong tương lai.

Kỹ sư hàng không vũ trụ Ryan Park, thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực (JPL) của NASA tại California, cho biết: "Điều này có ý nghĩa đối với sự hiểu biết của chúng ta về các mặt trăng khác, chẳng hạn như Enceladus và Europa, thậm chí cả các ngoại hành tinh và siêu Trái Đất".

Anh Tú