Πιστωτική εικόνα: NASA
Μια ομάδα Γάλλων και Αμερικανών αστρονόμων ανακάλυψαν την παρουσία αλατιού (NaCl) στην ατμόσφαιρα του Io. Η ατμόσφαιρα του Io έχει μελετηθεί εδώ και αρκετά χρόνια, για πρώτη φορά το διαστημόπλοιο Voyager, αλλά είναι η πρώτη φορά που βρέθηκε να περιέχει παλιό καλό «επιτραπέζιο αλάτι».
Η ατμόσφαιρα του φεγγαριού του Δία είναι ένα από τα πιο περίεργα του ηλιακού συστήματος. Το 1979, το διαστημικό σκάφος Voyager αποκάλυψε ενεργό ηφαιστειακό (Σχήμα 1, αριστερά) στην επιφάνεια του δορυφόρου και ανακάλυψε μια τοπική, αδύναμη ατμόσφαιρα SO2. Από το 1990, παρατηρήσεις χιλιοστομετρικών κυμάτων που αποκτήθηκαν στο IRAM (γαλλικό-γερμανικό-ισπανικό τηλεσκόπιο) και παρατηρήσεις υπεριώδους ακτινοβολίας με HST παρείχαν μια κάπως πιο λεπτομερή περιγραφή αυτής της ατμόσφαιρας. Η τυπική επιφανειακή πίεση είναι περίπου 1 nanobar και, με μοναδικό τρόπο στο Ηλιακό Σύστημα, η ατμόσφαιρα εμφανίζει ισχυρές οριζόντιες παραλλαγές, προφανώς συγκεντρωμένη σε μια ισημερινή ζώνη. Οι κύριες ατμοσφαιρικές ενώσεις είναι SO2, SO και S2. Η ατμόσφαιρα παράγεται πιθανώς, αφενός από άμεση ηφαιστειακή έξοδο, και αφετέρου από την εξάχνωση των παγωμένων SO2 που καλύπτουν την επιφάνεια του Io.
Ωστόσο, υπήρξε για πολύ καιρό υποψία ότι η ατμόσφαιρα του Io πρέπει να περιέχει άλλα χημικά είδη. Ήδη από το 1974, η ορατή απεικόνιση και η φασματοσκοπία αποκάλυψαν ένα «σύννεφο» ατομικού νατρίου (Σχήμα 1, δεξιά), επικεντρωμένο περίπου στην τροχιά του Io. Λεπτομερείς επακόλουθες μελέτες αυτού του νέφους έδειξαν μια σύνθετη δομή, συμπεριλαμβανομένων κυρίως χαρακτηριστικών «γρήγορου νατρίου», για την παραγωγή των οποίων αποδείχθηκε ο ρόλος των μοριακών ιόντων (NaX +). Αυτές οι ανακαλύψεις έθεσαν φυσικά το ζήτημα της προέλευσης του νατρίου στο περιβάλλον του Io. Από τη φωτεινότητα των οπτικών εκπομπών Na, μπορεί κανείς να εκτιμήσει ότι περίπου 1026-1027 άτομα νατρίου αφήνουν το Io κάθε δευτερόλεπτο.
Το 1999, το χλώριο σε ατομική και ιονισμένη μορφή ανακαλύφθηκε γύρω από το Io, με αφθονία συγκρίσιμη με εκείνη του νατρίου (ενώ η κοσμοχημική αφθονία του Na είναι περίπου 15 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Cl). Αυτό υποδηλώνει μια κοινή προέλευση, το NaCl είναι ένας φυσικός εύλογος γονέας και των δύο. Ταυτόχρονα, βάσει υπολογισμών θερμοχημικής ισορροπίας, το NaCl προτάθηκε να αποτελέσει σημαντική ένωση των ηφαιστειακών μαγμάτων του Io, με αφθονία σε σχέση με το SO2 τόσο υψηλό όσο αρκετά τοις εκατό.
Με βάση αυτές τις ανακαλύψεις και προβλέψεις, πραγματοποιήθηκε μια εκστρατεία παρατήρησης από τον E. Lellouch, από το Παρατηρητήριο του Παρισιού, και αρκετούς Γάλλους και Αμερικανούς συναδέλφους στο ραδιοτηλεσκόπιο IRAM 30 μέτρων τον Ιανουάριο του 2002. Δύο περιστροφικές γραμμές NaCl στα 143 και 234 GHz ήταν αναμφισβήτητα. ανιχνεύθηκε (Σχήμα 2.). Επειδή η τάση ατμών αυτού του άλατος είναι εντελώς αμελητέα, το NaCl δεν μπορεί να βρίσκεται σε εξισορρόπηση ισορροπίας με την επιφάνεια του Io και η παρουσία του πρέπει να προκύπτει άμεσα από συνεχή ηφαιστειακή έξοδο. Φαίνεται ότι είναι ένα μικρό είδος αρμοσφαιρικού είδους. Το πιο πιθανό φυσικό μοντέλο απεικονίζει την ατμόσφαιρα NaCl ως πιο τοπική από το SO2, λόγω της πολύ μικρής διάρκειας ζωής του (το πολύ λίγες ώρες), και πιθανώς περιορίζεται στα ηφαιστειακά κέντρα. Η τοπική αφθονία NaCl σε αυτό το μοντέλο είναι 0,3-1,3% του SO2, σημαντικά χαμηλότερη από την προβλεπόμενη. Από τα δυνατά σημεία της γραμμής, μπορούν να προκύψουν ρυθμοί ηφαιστειακών εκπομπών (2-8) x1028 μορίων NaCl ανά δευτερόλεπτο. Σύμφωνα με φωτοχημικά μοντέλα και μοντέλα διαφυγής, μόνο ένα μικρό κλάσμα αυτών των μορίων διαφεύγει από το Io (περίπου 0,1%). Μια κάπως μεγαλύτερη ποσότητα (1-2%) αφήνει το Io σε ατομική μορφή αφού φωτολυθεί σε Na και Cl. Η συντριπτική πλειονότητα των ηφαιστειακών εκπομπών NaCl πέφτουν πίσω στην επιφάνεια όπου συμπυκνώνονται, συμβάλλοντας ενδεχομένως στο λευκό χρώμα ορισμένων από τα εδάφη του Io. Συμπερασματικά, φαίνεται ότι το NaCl παρέχει μια σημαντική πηγή νατρίου και χλωρίου στο περιβάλλον του Io. Ωστόσο, η ακριβής χημική φύση των μοριακών ιόντων NaX + απομένει να διευκρινιστεί.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο Τύπου του Παρατηρητηρίου του Παρισιού
