Исследователи пытаются выяснить, в чем причина столь значительной разницы между двумя близлежащими спутниками Юпитера: на Ио постоянно происходят извержения вулканов, в то время как поверхность Европы полностью скрыта под многокилометровой толщей льда. Существует предположение, что когда-то и на Ио было много воды, однако недавнее изучение не подтвердило эту гипотезу.
У трех из четырех самых крупных спутников Юпитера есть заметная общая особенность — толстая ледяная оболочка. Под ней, как полагают, находится обширный слой воды, которая остается в жидком состоянии. Считается, что поддержание тепла происходит благодаря гравитационному воздействию газового гиганта: он деформирует спутники в процессе их движения по орбитам, вызывая внутреннее трение.
Этот же принцип лежит в основе впечатляющего повсеместного вулканизма на Ио — единственной «галилеевой» луне, которая не обладает ледяной поверхностью и не демонстрирует никаких признаков наличия запасов воды. Этот мир выглядит совершенно сухим. Его вулканы извергают лишь соединения серы и силикатную лаву.
Гравитационное воздействие Юпитера приводит к сильному нагреву Ио, так как этот спутник находится ближе всего к планете — приблизительно в 350 тысячах километров от ее верхних облаков. Это расстояние меньше, чем между Землей и Луной. Возник вопрос, послужило ли это причиной потери воды Ио. Другими словами, могла ли она когда-то обладать такой же влажностью, как Европа, Ганимед и Каллисто.
Недавно планетологи из Университета Экс-Марсель (Франция) и Юго-Западного университета в Эль-Пасо (США) предприняли попытку разобраться в этом вопросе. Для этого они создали модель, имитирующую развитие Ио и Европы, исходя из предположения, что Ио изначально была богата водой.
При моделировании эволюции событий учитывали не только гравитационное воздействие Юпитера, но и тот факт, что в начальный период своего существования он был горячее и ярче. Ученые также не обошли стороной тепло, выделявшееся в результате столкновений небольших небесных объектов во время формирования спутников, а также нагрев, обусловленный распадом радиоактивных элементов в их внутренностях. Кроме того, предполагалось, что луны изначально находились в различных точках системы Юпитера, что позволяло учитывать возможные варианты их миграции. Какими же в итоге представали два спутника, выясняли исследователи рассказали в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org.
По имеющимся данным, изначально влажные Ио и Европа не могли бы существенно отличаться в своем нынешнем состоянии: даже при интенсивной вулканической активности Ио не потеряла бы воду полностью. Однако, по мнению исследователей, теоретически возможно было бы полное высыхание спутника, если бы он сформировался значительно ближе к Юпитеру, чем сейчас.
Существование подобного сценария представляется маловероятным на практике, поскольку даже на текущей орбите Ио находится в области вокруг Юпитера, где невозможен процесс формирования ледяных частиц и даже гидратированных минералов – кристаллов, содержащих молекулы воды в своей структуре.
По мнению ученых, граница этой области определяется линией дегидратации филлосиликатов, которая в системе Юпитера простирается между орбитами Ио и Европы. Это указывает на то, что ближайшая к планете крупная луна находится в совершенно иных условиях, даже если сравнивать её с соседней, не говоря уже о двух других. Таким образом, исследователи сделали вывод о том, что Ио сформировалась из материала, лишенного влаги.