A St. Louis-i Washington Egyetem kutatói, akik a Hubble Űrteleszkóp kémiai adatait tanulmányozták, meghatározták a Jupiter vulkanikusan aktív műholdjának, az Io-nak a kitörési körülményeit, és arra a következtetésre jutottak, hogy a Holdnak a Földéhez hasonló megkülönböztetett köpenye van. A differenciálódás az a folyamat, amelyben különböző kőzettípusokat állítanak elő egy közös magmából.
A kutatók, Mihail Zolotov, Ph. D., a föld- és bolygótudományok vezető kutatója, és Bruce Fegley, Jr., Ph.D., a föld- és bolygótudományok professzora el tudták venni a Hubble-t méréseket végez, és következtet a Pele, Io egyik legaktívabb vulkánjának magma és csóvanyomásának hőmérsékletére.
Ez az első alkalom, hogy a tudósok távcsőből nyert kémiai adatokat használnak fel a Naprendszer testének belső folyamatainak tanulmányozására. Meglepő módon a Hubble kémiai adatokból kikövetkeztethető magma hőmérséklete megfelel a Jupiter körül keringő Galileo űrszonda infravörös méréseiből levezetett hőmérsékleteknek. A tanulmány azt mutatja, hogy a Föld körüli pálya megfigyelései sikeresen versenyezhetnek a drága bolygóküldetésekkel.
Zolotov és Fegley eredményeiket a "Geophysical Research Letters" 2000. szeptember 1-i számában publikálták. Tanulmányukat a NASA finanszírozta.
Az Io, a Jupiter négy fő műholdjának egyike, megközelítőleg akkora, mint a holdunk, de a felszínén óriási vulkáni tevékenység zajlik.
A Hubble Űrteleszkóp a Föld pályájáról képeket és spektrumokat készített a Pele, Io egyik legaktívabb vulkánjának hatalmas kitöréseiről, amelynek csóvái több mint 1300 láb magasak voltak.E spektrumok elemzésével munkatársai, Melissa McGrath, Ph.D. a Hubble Űrteleszkóp Intézetből és John Spencer, Ph.D., a Lowell Obszervatóriumból gáz halmazállapotú kénfajtákat és kén-oxidokat észleltek a csóvák belsejében.
Zolotov és Fegley ezután ezeknek a gázoknak a relatív mennyiségét használta a Pele szellőzőnyílásán belüli hőmérséklet és nyomás kiszámítására.
"A csóva összetétele viszonylag egyszerű számításokon keresztül tükrözi a szellőzőnyílás körülményeit" - magyarázza Zolotov. "A vulkáni atmoszférában lévő kioltott vulkáni gázcsóva összetételének megfigyelésével meghatározhatjuk a szellőzőnyílásban a hőmérsékletet, a nyomást és a nem észlelt fajok koncentrációját."
Ezenkívül Zolotov és Fegley értékelte a magma és a kioldódott gázok oxidációs állapotát. Azt találták, hogy a kén-oxidok és kéngőzök nagy mennyisége arra utal, hogy Io köpenyéből hiányzik a vas.
"Ha nincs szabad vasfém a köpenyben, intenzív oxidáció és differenciálódás következhetett be az Io belső szerkezetében az első félmilliárd év vagy milliárd év során, az Io történetének korai szakaszában" Zolotov.
Ahhoz, hogy ez a differenciálódási folyamat megtörténjen, oxidálószernek jelen kell lennie, amely eltávolítja az összes vasfémet a köpenyből. A víz oxidálószerként működött, amikor a Föld évmilliárdokkal ezelőtt megkülönböztette a vasat.
"Io köpenye körülbelül annyira oxidált, mint a Föld köpenye" - mondja Zolotov. "És a víz, amely mára eltűnt, szintén okozhatta az Io magas oxidációs állapotát." Amikor ez a reakció megtörténik, a víz reagál a vassal, hidrogén szabadul fel, majd a vas oxidálódik.
"Ebben a folyamatban a vasfémet eltávolítják Io köpenyéből, és a Hold belseje oxidálódik" - mondja Zolotov. "A Jupiter másik műholdja, a vízben gazdag Európa hasonló módon különbözhetett meg, mint az Io."
