木星の衛星イオは何十億年も火山地獄となっている

木星の衛星イオは、おそらく最初に形成されて以来、数十億年にわたって火山の噴火によって継続的に改造されてきました。

イオは太陽系で最も火山活動が活発な天体で、多くの火山から硫黄物質の噴煙を噴き出しており、地球からも見ることができます。 天文学者らは、これが現在、木星と近くの衛星の重力によってイオが変形する、いわゆる潮汐加熱によって引き起こされていることを知っているが、それが常にそうだったのか、あるいはもっと穏やかな過去があったのかどうかは不明だった。

今回、カリフォルニア工科大学のキャサリン・デ・クリーア氏とその同僚らは、イオがおそらくその歴史のほぼ全期間にわたって溶岩を吹き出し続けてきたことを発見した。 彼らは、大気中の硫黄の 2 つの同位体の比率を測定することによってこれを行いました。

硫黄の最も一般的な安定形には各原子に 16 個の陽子と 16 個の中性子が含まれていますが、硫黄 34 と呼ばれるより重い安定形には 2 個の余分な中性子があります。 イオ島では、火山が両方の同位体を大気中と地表に絶えず噴出しています。 より軽い硫黄原子を多く含む大気の最上層は、月が木星の周りを移動するにつれて宇宙に失われ、これらの同位体の比率が変化します。

De Kleer氏らは、チリにある一連の電波望遠鏡であるアタカマ大型ミリ波サブミリ波アレイ（ALMA）の観測結果を利用して、イオの大気中の比率を測定した。 次に、イオが毎年どれだけの硫黄を失っているかをモデル化することで、研究チームは、イオの硫黄比率が太陽系の他の部分とどの時点で似ているかを調べることができました。 火山活動がいつから続いているかを正確に言うことはできないが、25億年から40億年の間噴火を続けているようだ。

イオの火山活動は、木星やエウロパやガニメデなどの他の衛星による潮汐加熱によるものであるため、この結果は、数十億年前の木星系の配置を推測するためにも使用できます。 「イオの火山活動の長さは、この軌道構造がどれだけ長く存在してきたかを直接反映しています」とデ・クレーア氏は言う。

英国ランカスター大学のライオネル・ウィルソン氏によると、イオが何十億年もの間一貫して火山活動を続けてきたということは、より深い地層が何度もリサイクルされたことになるということだという。

これは、噴出する物質をサンプリングすることで、外殻の下にあるマントルなど、イオのより深い層の化学組成を知る貴重な機会を提供するという。 「これらの火山が太陽系の歴史全体を通じて本質的に噴火し続けているのであれば、噴出しているものの組成を調べて、それが実際にはイオのマントル全体のスナップショットであると知っても安全です」とウィルソン氏は言う。