Το διαστημόπλοιο «Γαλιλαίος» εκτοξεύθηκε τον Οκτώβριο του 1989 και μπήκε σε τροχιά γύρω από τον Δία στις 7 Δεκεμβρίου του 1995. Η αποστολή του είναι να μελετήσει με λεπτομέρεια τον γιγαντιαίο πλανήτη και τους δορυφόρους του. Οι πιο πρόσφατες φωτογραφίες που μας έστειλε αφορούν την Ιώ, τον κοντινότερο στον Δία από τους τέσσερις μεγαλύτερους δορυφόρους του (Ιώ, Ευρώπη, Γανυμήδης, Καλλιστώ), αλλά και τον εντυπωσιακότερο από αυτούς. Η Ιώ είναι το πιο ενεργό γεωλογικά σώμα στο ηλιακό μας σύστημα και, παρ’ όλο που το μέγεθός της είναι λιγότερο από το ένα τρίτο του μεγέθους της Γης (έχει διάμετρο 3.630 χιλιομέτρων), παράγει τη διπλάσια θερμότητα από αυτήν. Η επιφάνειά της παρουσιάζει μια μεγάλη ποικιλία από ηφαιστειογενή χαρακτηριστικά. Η μέση πυκνότητά της είναι 3,6 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό και υποδεικνύει ότι πρόκειται για έναν βραχώδη κόσμο, με πολύ λίγο ή καθόλου νερό. Το μέγεθος και η σύνθεσή της είναι παρόμοια με αυτά της δικής μας Σελήνης. Ωστόσο, όλα σε αυτήν είναι διαφορετικά. Η επιφάνειά της δεν παρουσιάζει καθόλου κρατήρες, πράγμα που σημαίνει ότι η Ιώ, όπως και η Γη, έχει τη δυνατότητα να «εξαλείφει» τους κρατήρες της χάρη στην έντονη γεωλογική δραστηριότητά της. Εχει υπολογισθεί ότι σχηματίζονται εκατοντάδες μέτρα νέου φλοιού περίπου κάθε ένα εκατομμύριο χρόνια. Πρόκειται για ένα ρυθμό αναδημιουργίας του φλοιού περίπου ίσο με εκείνον της Γης σε περιοχές υψηλής καθίζησης. Αντί για κρατήρες, λοιπόν, η επιφάνειά της παρουσιάζει πεδιάδες γεμάτες «λάβα», ηφαίστεια και υλικό που εκτοξεύεται από τους ηφαιστειακούς πόρους και ρέει στην επιφάνειά της. Η λάβα πιθανότατα αποτελείται από υγρό θείο με θερμοκρασία τήξεως περίπου 110 βαθμούς Κελσίου. Υπάρχουν μερικά χαμηλά ηφαίστεια αλλά και μερικά απομονωμένα ψηλά βουνά άγνωστης προέλευσης, κυρίως κοντά στους πόλους του δορυφόρου, των οποίων το ύφος φθάνει ως και 10 χιλιόμετρα! Η επιφάνεια της Ιούς παρουσιάζεται γεμάτη υλικά διαφορετικών χρωμάτων (κίτρινο, κόκκινο, καφέ, μαύρο). Μια ουσία που σίγουρα ανιχνεύτηκε είναι το διοξείδιο του θείου. Πρόκειται για ένα αέριο ηφαιστειακής προέλευσης με έντονα διαπεραστική μυρωδιά, όσον αφορά τις γήινες συνθήκες, αλλά στην Ιώ παγώνει εξαιτίας της πολύ χαμηλής θερμοκρασίας που επικρατεί (-150 βαθμοί Κελσίου). Εχει ανιχνευθεί επίσης και μια πολύ αραιή ατμόσφαιρα αερίου διοξειδίου του θείου.
Τα καινούργια στοιχεία που μας έστειλε ο «Γαλιλαίος» δείχνουν ότι η Ιώ διαθέτει έναν αρκετά μεγάλο πυρήνα από σίδηρο (μεγέθους περίπου 1.815 χιλιομέτρων). Βρέθηκαν επίσης απρόσμενες ενδείξεις που υποστηρίζουν ότι ο δορυφόρος αυτός διαθέτει το δικό του μαγνητικό πεδίο. Ο τρόπος όμως δημιουργίας του παραμένει ένα μεγάλο ερωτηματικό. Φαίνεται επίσης ότι διαθέτει τη δική του ιονόσφαιρα, η σύσταση και το ύψος της οποίας (όπως και της πολύ αραιής ατμόσφαιράς του) μεταβάλλονται εξαιτίας των ηφαιστειακών εκρήξεων.
Το πιο συναρπαστικό γεγονός όμως από όλα είναι ότι μπορέσαμε για πρώτη φορά χάρη στα διαστημόπλοια «Βόγιατζερ 1» και «Βόγιατζερ 2» να παρατηρήσουμε την εξέλιξη μεγάλης κλίμακας γεωλογικών ανακατατάξεων και ηφαιστειακών εκρήξεων στην επιφάνεια αυτού του δορυφόρου.
Τα ηφαίστεια της Ιούς
Οι ηφαιστειακές εκρήξεις της Ιούς ανήκουν σε δύο κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία παρουσιάζει βίαιες εκρήξεις που διαρκούν μικρό χρονικό διάστημα (π.χ. μερικούς μήνες). Η θερμοκρασία μέσα στον ηφαιστειακό πόρο φθάνει περίπου τους 430 βαθμούς Κελσίου, ενώ οι ταχύτητες εκτίναξης του υλικού (πιθανότατα θείου) φθάνουν το ένα χιλιόμετρο το δευτερόλεπτο. Η δεύτερη κατηγορία αποτελείται από μεγαλύτερης διάρκειας εκρήξεις με χαμηλότερες θερμοκρασίες και μικρότερες ταχύτητες εκτίναξης. Το υλικό που εκτινάσσεται είναι διοξείδιο του θείου. Και οι δύο κατηγορίες εκρήξεων οφείλονται στο ίδιο φαινόμενο: μεγάλες ποσότητες υγρού θείου (ή υγρού διοξειδίου του θείου) εκλύονται υπό υψηλή πίεση. Καθώς ανεβαίνουν προς την επιφάνεια μετατρέπονται σε αέρια και έπειτα συμπυκνώνονται ξανά μόλις απελευθερώνονται στο κρύο περιβάλλον του Διαστήματος. Με παρόμοιο τρόπο λειτουργούν και στη Γη οι πίδακες υδρατμών (geysers), με τη διαφορά ότι το υλικό που εκτινάσσεται είναι υδρατμοί που συμπυκνώνονται σε νερό. Υπολογίζεται ότι περίπου 100.000 τόνοι υλικού εκτινάσσονται κάθε δευτερόλεπτο! Μια τέτοια ποσότητα είναι αρκετή για να αλλάξει την όψη μιας περιοχής χιλιάδων τετραγωνικών χιλιομέτρων στην επιφάνεια του δορυφόρου μέσα σε μερικές εβδομάδες!
Το μεγαλύτερο ποσοστό του υλικού που εκτινάσσεται κατά τις εκρήξεις πέφτει ξανά στο έδαφος. Το υπόλοιπο όμως διαφεύγει από την Ιώ συνεισφέροντας έτσι σωματίδια που παγιδεύονται στη μαγνητόσφαιρα του Δία.
Υστερα από δισεκατομμύρια χρόνια ηφαιστειακής δραστηριότητας, ουσίες όπως το νερό και οι ενώσεις του άνθρακα ή του αζώτου έχουν πια εξαλειφθεί. Τον ρόλο τους έχουν αναλάβει πλέον το θείο και οι ενώσεις του, καθώς είναι τα αμέσως επόμενα αρκετά πτητικά υλικά που έχουν εναπομείνει.
Η μεγάλη ηφαιστειακή δραστηριότητα της Ιούς δημιουργεί μια ποσότητα θερμότητας που ρέει από τον δορυφόρο αυτόν στο Διάστημα και μπορεί να μετρηθεί από τα επίγεια τηλεσκόπια στα υπέρυθρα μήκη κύματος. Το μεγαλύτερο τμήμα της θερμότητας αυτής ρέει από πολύ λίγες συγκεκριμένες περιοχές της Ιούς, που ονομάζονται θερμές κηλίδες, που όμως δεν ταυτίζονται απαραίτητα με ηφαιστειακές εκρήξεις. Η θερμοκρασία σε τέτοιες περιοχές φθάνει ως τους 30 βαθμούς Κελσίου.
Πρόκειται λοιπόν για έναν κόσμο με υψηλότατο επίπεδο ηφαιστειακής δραστηριότητας. Ωστόσο η Ιώ είναι παρόμοια σε μέγεθος και σύνθεση με τη Σελήνη. Τα ηφαίστεια όμως της Σελήνης έσβησαν περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τι είναι αυτό λοιπόν που τροφοδοτεί με θερμότητα την Ιώ έτσι ώστε να διατηρούνται τόσο ενεργά τα ηφαίστειά της και η επιφάνειά της να αλλάζει συνεχώς μορφή;
Η απάντηση βρίσκεται στις παλιρροιογόνες δυνάμεις που εξασκούνται σ’ αυτήν από τον Δία και τους υπόλοιπους δορυφόρους του. Η Ιώ βρίσκεται σε μια πολύ χαρακτηριστική θέση. Απέχει από τον Δία όσο περίπου η Σελήνη από τη Γη. Ωστόσο ο Δίας είναι 300 φορές μεγαλύτερος σε μάζα από τη Γη, εξασκώντας σε αυτήν τεράστιες παλιρροιογόνες δυνάμεις. Ο Γανυμήδης και η Ευρώπη με την έλξη τους απομακρύνουν ελαφρά την Ιώ από την τροχιά της, αλλά ο Δίας την επαναφέρει. Το αποτέλεσμα αυτής της διελκυστίνδας είναι να αλλάζει ελαφρά το σχήμα της, όπως ακριβώς αλλάζει το σχήμα των ωκεανών στη Γη (παλίρροιες) από την έλξη του Ηλιου και της Σελήνης. Το φαινόμενο είναι δυναμικό. Ετσι η διαρκής κάμψη και στρέβλωση του σχήματός της θερμαίνουν την Ιώ, όπως ακριβώς θερμαίνεται ένα κομμάτι σύρμα όταν το λυγίζουμε διαρκώς. Με αυτόν τον τρόπο το εσωτερικό υλικό της λιώνει παρέχοντας έτσι την απαιτούμενη πηγή για την έντονη ηφαιστειακή δραστηριότητα.
Θα ήταν αδύνατον, τουλάχιστον μέχρι στιγμής, να σταλεί επανδρωμένη αποστολή στην Ιώ καθώς η έντονη ακτινοβολία που επικρατεί εκεί από τα ενεργητικά σωματίδια θα σκότωνε σε λίγα λεπτά οποιονδήποτε τολμούσε να πλησιάσει, όσο καλά και αν ήταν προστατευμένος.
Ο «Γαλιλαίος» έχει προγραμματίσει επαναλαμβανόμενες προσεγγίσεις για τον Γανυμήδη, την Καλλιστώ και την Ευρώπη στα επόμενα δύο χρόνια που θα διαρκέσει η αποστολή του, βρισκόμενος σε τροχιά γύρω από τον Δία.
Τα μυστικά και η σπάνια ομορφιά ενός βίαιου κόσμου που δεν θα είχαμε αλλιώς την ευκαιρία να γνωρίσουμε παρουσιάζονται λοιπόν μπροστά μας χάρη στη βοήθεια διαστημικών αποστολών όπως ο «Γαλιλαίος». Αραγε τι εκπλήξεις να μας περιμένουν στο μέλλον;
Ο κ. Λουκάς Βλάχος είναι αναπληρωτής καθηγητής Αστροφυσικής στο Τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και διδάκτωρ του Πανεπιστημίου της πολιτείας Μέριλαντ των ΗΠΑ. Η κυρία Κωνσταντίνα Μανωλάκου είναι φυσικός.
