Catégorie : Io

Une histoire de lacs de lave sur Io, la lune de Jupiter // A story of lava lakes on Io, Jupiter’s moon

J’ai rédigé plusieurs notes sur Io, la lune de Jupiter, sur ce blog. Dans l’une d’elles parue le 23 avril 2024, j’expliquais qu’une nouvelle animation réalisée à partir des données de la sonde Juno de la NASA révélait un immense lac de lave à la surface d’Io. Juno a survolé la surface d’Io à moins de 1 500 kilomètres de distance entre décembre 2023 et janvier 2024. Ces survols ont permis d’observer la lune de Jupiter qui héberge des centaines de volcans actifs.

Selon la NASA, les éruptions de ces volcans sont parfois si puissantes qu’elles sont visibles avec des télescopes depuis la Terre. Les images fournies par Juno montrent Loki Patera, un lac de lave de 200 km de diamètre à la surface d’Io. Les scientifiques observent ce lac de lave depuis des décennies. Il se situe au-dessus des réservoirs de magma situés sous la surface d’Io. La lave en cours de refroidissement au centre du lac est entourée d’un cercle de magma possiblement en fusion sur les bords. Les données de la sonde Juno ont permis de créer une animation du lac de lave Loki Patera :
https://youtu.be/GsbEpYNVTFc

 

Image du lac de lave extraite de l’animation

Un article paru récemment sur le site space.com nous apprend que grâce aux données fournies par la sonde Juno, des scientifiques ont découvert que Io, le corps le plus volcanique du système solaire, est encore plus chaud qu’on le pensait. En effet, la lune de Jupiter semble émettre depuis sa surface une quantité de chaleur des centaines de fois supérieure aux estimations précédentes.
Cette sous-estimation n’est pas due à un manque de données, mais à une erreur d’interprétation des données transmises par la sonde Juno. De plus, on apprend qu’environ la moitié de la chaleur rayonnée par Io provient de seulement 17 des 266 sources volcaniques connues sur la lune.

Au vu de cette concentration apparente de chaleur, les chercheurs pensent qu’il n’existerait pas un immense lac de lave sous la surface de Io, contrairement aux hypothèses émises antérieurement. Le chef de l’équipe scientifique à l’Institut national d’astrophysique (INAF) a déclaré : « Ces dernières années, plusieurs études ont suggéré que la distribution de la chaleur émise par Io, mesurée dans le spectre infrarouge, pourrait nous permettre de savoir si un océan de magma existe sous la surface de Io. Cependant, en comparant ces résultats avec d’autres données fournies par Juno et des modèles thermiques plus détaillés, nous avons constaté une anomalie : les valeurs de la chaleur émise semblent trop faibles par rapport aux caractéristiques physiques des lacs de lave connus. »

Le chef de l’équipe scientifique a également expliqué que, jusqu’à présent, les études d’Io s’étaient principalement concentrées sur une bande spécifique de lumière infrarouge la bande M. Les données de la bande M recueillies par le JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper) à bord de Juno ont permis d’identifier les régions les plus chaudes d’Io et, par conséquent, de comprendre son volcanisme. Cependant, les mesures effectuées dans cette bande spectrale ont pu avoir influencé les estimations de chaleur précédentes. « Le problème est que cette bande n’est sensible qu’aux températures les plus élevées et tend donc à privilégier les zones les plus incandescentes des volcans, tout en négligeant les zones plus froides mais beaucoup plus étendues. »
En repensant leur approche des données fournies par le JIRAM de Juno, l’équipe scientifique a modifié sa vision de la structure des lacs de lave d’Io. Il en ressort que la plupart des volcans d’Io ne sont pas uniformément chauds, mais possèdent plutôt un anneau extérieur chaud et brillant avec une croûte centrale plus froide et solide (voir image ci-dessus). Cette dernière région est moins brillante dans la bande M de la lumière infrarouge, mais couvre une plus grande surface, ce qui lui permet d’émettre une quantité de chaleur considérable.

Source : space.com

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I have written several posts about Io, Jupiter’s moon, on this blog. In an article published on April 23rd, 2024, I explained that a new animation performed with NASA Juno spacecraft data revealed an enormous lava lake on the surface of Io. Juno swept within 1,500 kilometers of the volcanic surface of Io in December 2023 and January 2024. These flybys provided the closest look ever at Jupiter’s moon. Io hosts hundreds of active volcanoes. According to NASA, their eruptions are sometimes so powerful that they can be seen with telescopes on Earth. The new images showes Loki Patera, a 200-km-wide lava lake on Io’s surface. Scientists have been observing this lava lake for decades. It sits over the magma reservoirs under Io’s surface. The cooling lava at the center of the lake is ringed by possibly molten magma around the edges.

Juno spacecraft data has been used to create an animation of the lava lake Loki Patera :

https://youtu.be/GsbEpYNVTFc

An article recently published on the website space.com informs us that using data from NASA’s Juno spacecraft, scientists have discovered that io, the solar system’s most volcanic body, is even hotter than we thought. In fact, Jupiter’s moon Io could be emitting hundreds of times as much heat from its surface as was previously estimated.

The reason for this underestimate wasn’t due to a lack of data, but was a result of how Juno’s data was interpreted. The results also demonstrate that about half of the heat radiating from Io comes from just 17 of 266 the moon’s known volcanic sources.

The team behind this research thinks that this clear concentration of heat, rather than a global emission, could suggest that an Io-wide lava lake may not exist beneath the surface of this moon of Jupiter as has previously been theorized. « In recent years, several studies have proposed that the distribution of heat emitted by Io, measured in the infrared spectrum, could help us understand whether a global magma ocean existed beneath its surface, » the team leader of the National Institute for Astrophysics (INAF) said in a statement. « However, comparing these results with other Juno data and more detailed thermal models, we realized that something wasn’t right: the thermal output values ​​appeared too low compared to the physical characteristics of known lava lakes. »

The team leader also explained that until now, studies of Io have focused heavily on a specific band of infrared light known as the M-band. M-band data collected by the Jovian InfraRed Auroral Mapper (JIRAM) aboard Juno have allowed to identify the hottest regions of Io and thus understand its volcanism. However, but the measurements collected in this spectral band could have influenced previous heat estimates. « The problem is that this band is sensitive only to the highest temperatures, and therefore tends to favor the most incandescent areas of volcanoes, neglecting the colder but much more extensive ones. »

Reconsidering their approach to Juno’s JIRAM data changed the team’s view of the structure of Io’s lava lakes. They found that most of Io’s volcanoes are not uniformly hot but instead possess a hot and bright outer ring with a cooler, solid central crust (seeimage above). This latter region is less bright in the M-band of infrared light but covers a larger surface area, allowing it to emit an enormous amount of heat.

Source : space.com.

L’éruption la plus puissante du système solaire // The most powerful eruption of the solar system

On sait depuis longtemps que Io, la lune de Jupiter, est le corps volcanique le plus actif de l’univers. La sonde spatiale Juno de la NASA vient d’y détecter l’éruption la plus puissante jamais observée. Elle se trouve dans une nouvelle zone de point chaud, plus vaste que le lac Supérieur aux États Unis. L’énergie émise par cette région , qui n’a pas encore été baptisée, est si puissante qu’elle équivaut à six fois l’énergie produite par toutes les centrales électriques sur Terre.
L’équipe scientifique à l’origine de cette découverte a utilisé les données collectées par Juno qui a survolé Io en décembre 2023 et février 2024 (voir mes précédentes notes sur Io) et s’est approchée à environ 1 500 kilomètres de la surface de la lune. En particulier, le point chaud en question a été observé lorsque Juno a effectué son dernier survol de Io le 27 décembre 2024, jour où la sonde s’est approchée à à 74 400 kilomètres de la surface d’Io, tout en ciblant l’hémisphère sud de la lune avec son instrument infrarouge. Selon leurs propres termes, les scientifiques ont observé « l’événement volcanique le plus puissant jamais enregistré sur notre système solaire ».
Comme je l’ai expliqué précédemment, la raison pour laquelle Io présente une si forte activité volcanique est en grande partie due à Jupiter. Lorsque Io orbite autour de la planète une fois toutes les 42,5 heures, l’immense gravité de Jupiter génère de puissantes forces de marée avec la lune, ce qui provoque un réchauffement lié à la friction à l’intérieur de la lune. En conséquence, de la lave en fusion jaillit à la surface de Io par l’intermédiaire des quelque 400 volcans dont la lune est couverte. Cette lave s’accompagne de panaches de gaz et de cendres qui remplissent l’atmosphère de Io.
Grâce à l’instrument Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) à bord de Juno, les scientifiques ont découvert une région de Io jusqu’alors inconnue et soumise à un volcanisme extrême sur 100 000 kilomètres carrés. Le JIRAM a détecté un événement de rayonnement infrarouge extrême dans l’hémisphère sud de Io ; il était si fort qu’il a saturé le détecteur. Cependant, les scientifiques ont la preuve qu’il s’agit de plusieurs points chauds rapprochés ayant émis le rayonnement en même temps. Cela laisse supposer la présence d’un vaste système de chambres magmatiques sous la surface de Io. Les données confirment qu’il s’agit de l’éruption volcanique la plus intense jamais enregistrée sur Io.

Source : space.com.

Cette image montre Io et son pôle sud, avec la plus grande éruption volcanique jamais observée dans le système solaire. (Source : NASA/JPL/JIRAM)

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It is well known that Io, Jupiter’s moon, is the most volcanically active body of the universe. NASA’s Juno spacecraft has just detected th most powerful eruption ever observed in a newly found hotspot region of Io estimated to be larger than Lake Superior on Earth. The currently unnamed region is so powerful that the energy it emits is equivalent to six times the energy produced by all of Earth’s power plants combined.

The scientific team behind these findings used data collected by Juno, which made flybys of Io in December 2023 and Febryary 2024 (see my previous posts about Io) and came to within about 1,500 kilometers of the moon’s surface. In particular, the large volcanic hotspot was observed when Juno made its latest Io flyby on December 27th, 2024, coming to within 74,400 kilometers of Io’s surface and targeting the moon’s southern hemisphere with its infrared instrument. In their own words, the scientists observed « the most powerful volcanic event ever recorded in our solar system. »

As I explained before, the reason Io is so volcanic is in large part due to Jupiter. As Io orbits the planet once every 42.5 hours, the immense gravity of Jupiter generates powerful tidal forces with the Jovian moon. This squashes and squeezes Io, causing friction-related heating in the moon’s interior. As a result, molten lava erupts onto the surface of Io via the 400 or so volcanoes that the moon is covered with. This lava brings along plumes of gas and ash that fill the atmosphere of Io.
Thanks to the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument on board the Juno spacecraft, sciebtists discovered a hitherto unknown region of Io that’s subject to extreme volcanism across 100,00 square kilometers. JIRAM detected an event of extreme infrared radiance in Io’s southern hemisphere ; it was so strong that it saturated the detector. However, the scientists have evidence that they detected a few closely spaced hot spots that emitted at the same time, suggestive of a subsurface vast magma chamber system. The data supports that this is the most intense volcanic eruption ever recorded on Io.

Source : space.com.

La source des volcans de Io, la lune de Jupiter // The source of Io’s volcanoes, Jupiter’s moon

Une nouvelle étude publiée le 12 décembre 2024 dans la revue Nature explique pourquoi et comment Io est le corps le plus volcanique du système solaire. L’étude, ainsi que d’autres conclusions scientifiques sur Io, a été discutée lors de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union.
Les scientifiques qui étudient la mission Juno de la NASA vers Jupiter ont découvert que les volcans à la surface de Io sont probablement alimentés chacun par leur propre chambre magmatique et non par un océan global de magma comme on le pensait jusqu’à présent. Cette découverte résout un mystère vieux de 44 ans sur la source des phénomènes géologiques spectaculaires observés à la surface de Io.
De la taille de notre Lune, Io est le corps céleste le plus actif de notre système solaire et héberge quelque 400 volcans actifs. Bien que Io ait été découverte par Galilée le 8 janvier 1610, l’activité volcanique n’y a été révélée qu’en 1979, lorsqu’une scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA a identifié pour la première fois un panache volcanique sur une image fournie par la sonde spatiale Voyager 1. Depuis cette découverte, les planétologues se demandent comment les volcans de Io sont alimentés. Existe-t-il un océan de magma peu profond, ou leur source est-elle plus localisée ?
La sonde Juno a effectué des survols extrêmement proches d’Io en décembre 2023 et février 2024, en s’approchant à environ 1 500 kilomètres de sa surface. Au cours de ces approches, Juno a fourni des données Doppler double fréquence de haute précision qui ont été utilisées pour mesurer la gravité d’Io en suivant la manière dont elle affectait l’accélération de la sonde spatiale. Les résultats de ces survols ont permis à la mission de révéler plus de détails sur les effets d’un phénomène appelé flexion par les marées (tidal flexing), un frottement provoqué par les forces de marée et qui génère de la chaleur interne.
Io est extrêmement proche de Jupiter et son orbite elliptique lui permet de faire le tour de la planète une fois toutes les 42,5 heures. À mesure que la distance varie, l’attraction gravitationnelle de Jupiter varie également, ce qui entraîne une compression inexorable de la lune. Il s’ensuit une situation extrême de flexion par les marées. Cette flexion constante crée une énergie immense, qui fait littéralement fondre en partie l’intérieur de Io.
L’équipe scientifique qui travaille sur la mission Juno a comparé les données Doppler de ses deux survols avec les observations des missions précédentes de la NASA et celles des télescopes au sol. Les chercheurs ont découvert une déformation due aux marées compatible avec le fait qu’Io ne possède pas d’océan magmatique peu profond.
La découverte de la mission Juno selon laquelle les forces de marée ne génèreraient pas des océans de magma a incité les scientifiques à repenser ce qu’ils savaient déjà de l’intérieur de Io, mais elle a également eu des implications pour leur compréhension d’autres lunes, telles qu’Encelade et Europe. Plus globalement, selon la NASA, les nouvelles découvertes de la mission Juno offrent l’occasion de repenser nos connaissances de la formation et de l’évolution des planètes.
Source : NASA.

Voici une animation de Io basée sur les données collectées par la mission Juno de la NASA; elle montre des panaches volcaniques, une vue de la lave à la surface et la structure interne de la lune de Jupiter. (Source : NASA/JPL) :
https://youtu.be/Zpc_LCQD0hc?list=PLKWlaxzCh8uLBy_Wfe_vPfTTV_p1yWxQo

Éruption à la surface de Io (Source: NASA)

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A new study published on December 12th, 2024, in the journal Nature points to why, and how, Io became the most volcanic body in the solar system.The study, as well as other Io science results, were discussed at the American Geophysical Union’s annual meeting.

Scientists with NASA’s Juno mission to Jupiter have discovered that the volcanoes on Jupiter’s moon Io are each likely powered by their own magma chamber rather than an ocean of magma. The finding solves a 44-year-old mystery about the subsurface origins of the moon’s most spectacular geologic features.

About the size of Earth’s Moon, Io is known as the most volcanically active body in our solar system. The moon is home to an estimated 400 active volcanoes. Although the moon was discovered by Galileo Galilei on January 8th, 1610, volcanic activity there was not discovered until 1979, when a scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory first identified a volcanic plume in an image from the agency’s Voyager 1 spacecraft. Since this discovery, planetary scientists have wondered how the volcanoes were fed from the lava underneath the surface, Was there a shallow ocean of magma fueling the volcanoes, or was their source more localized?

The Juno spacecraft made extremely close flybys of Io in December 2023 and February 2024, getting within about 1,500 kilometers of its surface. During the close approaches, Juno gave high-precision, dual-frequency Doppler data, which was used to measure Io’s gravity by tracking how it affected the spacecraft’s acceleration. What the mission learned about the moon’s gravity from those flybys led to the new paper by revealing more details about the effects of a phenomenon called tidal flexing, a friction from tidal forces that generates internal heat.

Io is extremely close to Jupiter, and its elliptical orbit sends it around the planet once every 42.5 hours. As the distance varies, so does Jupiter’s gravitational pull, which leads to the moon being relentlessly squeezed. The result is an extreme case of tidal flexing. This constant flexing creates immense energy, which literally melts portions of Io’s interior.

The Juno team compared Doppler data from their two flybys with observations from NASA’s previous missions to the Jovian system and from ground telescopes. They found tidal deformation consistent with Io not having a shallow global magma ocean.

Juno’s discovery that tidal forces do not always create global magma oceans prompted scientists to rethink what they knew about Io’s interior, but it also had implications for their understanding of other moons, such as Enceladus and Europa. More globally, the new findings provide an opportunity to rethink what scientists know about planetary formation and evolution.

Source : NASA.

This animated tour of Jupiter’s moon Io, based on data collected by NASA’s Juno mission, shows volcanic plumes, a view of lava on the surface, and the moon’s internal structure. (Source : NASA/JPL) :

https://youtu.be/Zpc_LCQD0hc?list=PLKWlaxzCh8uLBy_Wfe_vPfTTV_p1yWxQo

Une exolune volcanique en dehors du système solaire ? // A volcanic exomoon outside the solar system ?

bLes exolunes, ou lunes gravitant autour de planètes en dehors de notre système solaire, sont en général trop petites pour être vues directement, mais les astronomes pensent que des exolunes volcaniques pourraient trahir leur présence en émettant d’énormes panaches de gaz volcanique. Des scientifiques ont découvert des preuves d’une lune potentiellement volcanique en orbite autour d’une planète au-delà de notre système solaire.
Io, la lune de Jupiter, est l’objet le plus volcanique de l’univers connu. Dans une étude publiée le 30 septembre 2024 dans les Astrophysical Journal Letters, des chercheurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA expliquent qu’un objet du même type pourrait orbiter autour d’une exoplanète géante gazeuse ayant pour nom WASP-49 b. Elle est de la taille de Saturne et se trouve à 635 années-lumière de la Terre.
Un nuage de sodium détecté à proximité de WASP-49 b laisse supposer la présence d’une exolune. Alors que des études antérieures ont identifié plusieurs exolunes possibles, dont une potentiellement en orbite autour de WASP-49 b, l’existence réelle d’une exolune n’avait pas été confirmée jusqu’à présent.

Les signes d’une activité volcanique peuvent permettre de dévoiler de tels objets qui sont autrement trop petits et trop sombres pour être vus avec les télescopes modernes. De son côté, Io crache constamment des panaches de dioxyde de soufre, du sodium, du potassium et d’autres gaz qui peuvent former de vastes nuages jusqu’à 1 000 fois le rayon de Jupiter. Il est possible que les astronomes qui observent un autre système stellaire puissent détecter un nuage de gaz semblable à celui d’Io, même si la lune elle-même est trop petite pour être vue.
À l’aide du Very Large Telescope édifié au Chili, les chercheurs ont découvert que le nuage autour de WASP-49 b est situé bien au-dessus de l’atmosphère de la planète, tout comme le nuage de gaz généré par Io autour de Jupiter. De plus, la teneur élevée en sodium du nuage et ses changements soudains de taille indiquent qu’il s’agit d’un corps distinct en orbite autour de la planète. WASP-49 b et son étoile sont toutes deux composées principalement d’hydrogène et d’hélium, avec seulement des traces de sodium. Le nuage, quant à lui, semble provenir d’une source produisant environ 100 000 kilogrammes de sodium par seconde.
À deux reprises, les chercheurs de la NASA ont observé une augmentation soudaine de la taille du nuage alors qu’il n’était pas à proximité de la planète, ce qui signifie qu’il est alimenté par une autre source. Le nuage semble également se déplacer plus vite que la planète, ce qui confirme qu’il est généré par un autre corps, peut-être une exolune, se déplaçant indépendamment et plus vite que WASP-49 b. De plus, le nuage se déplace dans la direction opposée à celle qu’il devrait normalement prendre s’il faisait partie de l’atmosphère de la planète.
Un autre élément de preuve montrant que le nuage est indépendant de WASP-49 b est qu’il ne s’aligne pas sur le cycle orbital de 2,8 jours terrestres de la planète. À l’aide de modèles informatiques, les chercheurs montrent que la présence d’une exolune avec une orbite de huit heures autour de la planète pourrait expliquer les irrégularités du nuage.
Des études plus approfondies seront nécessaires pour confirmer le comportement du nuage. Selon les auteurs de l’étude, « les preuves sont très convaincantes que quelque chose d’autre que la planète et l’étoile produit ce nuage. Détecter une exolune serait tout à fait extraordinaire, et grâce à Io, nous savons qu’une exolune volcanique est possible. »
Source : NASA.

 

Vue d’artiste de l’exolune volcanique (Source : JPL / NASA)

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Exomoons, or moons around planets outside our solar system, are likely too small to see directly. But astronomers think volcanic exomoons could make themselves known by creating massive clouds of volcanic gas. Scientists have found new evidence of a potentially volcanic moon orbiting a planet beyond our solar system.

The Jupiter moon Io is the most volcanic object in the known universe. In a studypublished on September 30th, 2024 in the Astrophysical Journal Letters, researchers from NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) suggest a similar object may orbit a Saturn-size gas giant exoplanet named WASP-49 b, located 635 light-years from Earth.

A sodium cloud detected in the vicinity of WASP-49 b hints at the presence of an exomoon. While earlier studies have identified multiple exomoon candidates, including one potentially orbiting WASP-49 b, the existence of an exomoon has yet to be confirmed. Signs of volcanic activity may be the key to unveiling such objects that are otherwise too small and dim to see using modern telescopes. For example, Io, the most volcanic body in our solar system, constantly spews sulfur dioxide, sodium, potassium and other gasses that can form vast clouds around Jupiter up to 1,000 times the giant planet’s radius. It’s possible that astronomers looking at another star system could detect a gas cloud like Io’s even if the moon itself were too small to see.

In fact, using the European Southern Observatory’s Very Large Telescope in Chile, the researchers found that the cloud around WASP-49 b is located high above the planet’s atmosphere, much like the cloud of gas that Io produces around Jupiter. Additionally, the cloud’s high sodium content and sudden changes in size further indicate it is a separate body orbiting the planet. Both WASP-49 b and its star are composed mostly of hydrogen and helium, with only trace amounts of sodium. Meanwhile, the cloud appears to be coming from a source that is producing roughly 100,000 kilograms of sodium per second.

On two separate occasions, researchers also observed sudden increases in the size of the cloud when it was not next to the planet, meaning it is being refueled by another source. The cloud also appears to move faster than the planet, further suggesting it is generated by another body, possibly an exomoon, moving independently and faster than WASP-49 b.

The authors of the study think this is a really critical piece of evidence. The cloud is moving in the opposite direction that physics tells it should be going if it were part of the planet’s atmosphere.

Another piece of evidence suggesting the cloud is independent of WASP-49 b is that it does not align with the planet’s 2.8-Earth-day orbital cycle. Using computer models, the researchers show that the presence of an exomoon with an eight-hour orbit around the planet could explain the cloud’s irregularities.

Further study is needed to confirm the cloud’s behaviour. According to the study’s authors, « the evidence is very compelling that something other than the planet and star is producing this cloud. Detecting an exomoon would be quite extraordinary, and because of Io, we know that a volcanic exomoon is possible. »

Source : NASA.