Juno ने Io च्या पृष्ठभागाखालील उष्णता शोधण्यासाठी वायुमंडलीय उपकरणाचा वापर केला

Juno, Jupiter साठी बनवलेल्या उपकरणासाठी नवे उपयोग शोधत आहे

NASA चे Juno mission Jupiter चा अभ्यास करण्यासाठी डिझाइन करण्यात आले होते, पण त्यातील एका उपकरणामुळे आता Solar System मधील सर्वात टोकाच्या चंद्रांपैकी एका नव्या दृष्टीकोनातून अभ्यास होत आहे. 2023 च्या डिसेंबरमध्ये आणि 2024 च्या फेब्रुवारीमध्ये Io च्या flyby दरम्यान, Juno ने आपल्या Microwave Radiometer, किंवा MWR, चा वापर पृष्ठभागाखाली अनेक मीटर खोलवरची उष्णता मोजण्यासाठी केला, असे दिलेल्या स्रोत-पाठात म्हटले आहे.

हे महत्त्वाचे आहे, कारण Io हा फक्त आणखी एक खडकाळ चंद्र नाही. तो ज्ञात असलेला सर्वात ज्वालामुखीयदृष्ट्या सक्रिय जग आहे, आणि स्रोत सामग्रीमध्ये 400 हून अधिक ज्वालामुखी ओळखले गेले आहेत. त्याच्या पृष्ठभागाखाली उष्णता कशी साठवली जाते आणि सोडली जाते हे समजून घेणे tidal heating, resurfacing, आणि ज्वालामुखीय वर्तनाच्या मॉडेल्सना मदत करू शकते; असा पिंड ज्यावर Jupiter चे गुरुत्वाकर्षण आणि शेजारील चंद्रांचे गुरुत्वीय ओढ सतत ताण निर्माण करतात.

ही नवीन मोजमापे Journal of Geophysical Research: Planets मध्ये प्रकाशित संशोधनात वर्णन केली आहेत. हे काम Juno Io च्या पृष्ठभागापासून सुमारे 1,500 किलोमीटर वरून जात असताना गोळा केलेल्या डेटावर आधारित आहे. हे NASA च्या Galileo spacecraft च्या काही ऐतिहासिक flyby इतके जवळचे नव्हते, पण Juno ने वेगळी क्षमता आणली: फक्त वरच्या अत्यंत पातळ थरातील infrared संकेतांवर लक्ष केंद्रित करण्याऐवजी दृश्य पृष्ठस्तराखालील तापमान जाणण्याची क्षमता.

Io वर पृष्ठभागाखालील उष्णता का महत्त्वाची आहे

Io चे भूशास्त्र tidal heating द्वारे चालते. Jupiter चे गुरुत्व चंद्राला ओढत असताना आणि Europa व Ganymede सोबतच्या कक्षीय परस्परक्रियांमुळे त्यावर सतत ताण येत असताना, Io चा अंतर्गत भाग पुन्हा पुन्हा वाकतो. त्या वारंवार होणाऱ्या विकृतीमुळे उष्णता निर्माण होते, जी तीव्र ज्वालामुखीयता आणि सतत resurfacing घडवते.

Io भूगर्भशास्त्रीय दृष्ट्या अस्थिर आहे हे शास्त्रज्ञांना खूप पूर्वीपासून माहीत आहे, पण पृष्ठभागाखालील तापमान डेटा असा काहीतरी जोडतो जे फक्त पृष्ठभाग प्रतिमा आणि infrared नकाशे स्वतंत्रपणे देऊ शकत नाहीत. काही मीटर खालील उष्णता ऊर्जा कशी टिकून राहते, पदार्थांचे गुणधर्म ठिकाणानुसार कसे बदलतात, आणि खोलवरची उष्णता वर कशी जाते याची माहिती देते.

दिलेल्या स्रोताच्या मते, Juno चे MWR सुमारे सहा मीटर खोलपर्यंत पृष्ठभागाखाली पाहू शकत होते. ग्रहांच्या दृष्टीने ते उथळ आहे, पण तापीय gradient उघड करण्यासाठी पुरेसे खोल आहे. वारंवार उद्रेक, lava flows, आणि volcanic plumes मधून पडणाऱ्या राखेमुळे पृष्ठभाग सतत बदलत असलेल्या चंद्रावर, एवढी मर्यादित खोलीसुद्धा अल्पकालीन पृष्ठीय परिणाम आणि अंतर्गत भूमीतील व्यापक नमुने यांच्यात फरक करण्यास मदत करू शकते.

वायुमंडलीय उपकरणाला चंद्र-प्रोबमध्ये रूपांतरित केले

Microwave Radiometer मूळतः खूप वेगळ्या कामासाठी बनवले गेले होते. त्याचे प्राथमिक mission Jupiter च्या वातावरणात खोलवर प्रोब करणे हे होते. स्रोत-पाठ सांगतो की हे उपकरण 600 MHz ते 22 GHz पर्यंतच्या frequencies सहा वेगवेगळ्या antennae द्वारे कव्हर करते, ज्यापैकी प्रत्येक microwave spectrum च्या विशिष्ट भागासाठी tune केलेला आहे.

त्या रचनेमुळे Juno टीमला mission च्या extended phase दरम्यान एक संधी मिळाली. जर radiometer Jupiter च्या cloud layers मध्ये शेकडो मैल प्रवेश करू शकत असेल, तर संशोधकांनी असा तर्क केला की तो Io च्या खडकाळ पृष्ठभागातही अनेक मीटर प्रवेश करू शकतो. extended mission ने त्या कल्पनेला प्रत्यक्ष प्रयोगात रूपांतरित केले.

हे परिपक्व spacecraft ऑपरेशन्समधील अधिक रंजक पैलूंपैकी एक आहे: एकाच वैज्ञानिक समस्येसाठी बनवलेली उपकरणे, त्यांच्या मर्यादा नीट समजल्यावर, इतरत्र अनपेक्षितपणे उपयुक्त ठरू शकतात. Juno च्या बाबतीत, gas giant meteorology साठी अनुकूलित केलेले साधन आता ज्वालामुखीय चंद्राच्या जवळच्या उपपृष्ठाचा शोध घेण्याचे माध्यम बनले आहे.

Galileo सोबत Juno कसे पूरक ठरते

NASA चे Galileo mission Io बद्दलच्या आधुनिक समजुतीचा पाया घालणारे होते. दिलेल्या स्रोत-पाठानुसार, Galileo सुमारे 100 किलोमीटरपर्यंत खाली उडाले, आणि त्याला अत्यंत गरम lava, सक्रिय plumes, जलद resurfacing, आणि विभक्त metal core चे पुरावे मिळाले. त्या निरीक्षणांमुळे Io हा tidal heating आणि पृथ्वीबाहेरील ज्वालामुखीय प्रक्रियांचा अभ्यास करण्यासाठी महत्त्वाचे प्रयोगशाळा बनला.

Juno त्या जुन्या कामाची जागा घेत नाही. ते त्याला वेगळ्या दिशेने पुढे नेते. स्रोत सामग्री Galileo च्या पृष्ठकेंद्री infrared निरीक्षणांची तुलना Juno च्या पृष्ठभागाखाली पाहणाऱ्या microwave मोजमापांशी करते. हा फरक महत्त्वाचा आहे. Hot spots ओळखण्यासाठी आणि पृष्ठभाग तापमान नकाशांकनासाठी infrared अत्यंत प्रभावी आहे, पण microwaves वरच्या थराखालील पदार्थांचे नमुने घेऊ शकतात, जिथे पृष्ठभाग थंड झाल्यानंतर किंवा बदलल्यानंतरही उष्णता टिकू शकते.

म्हणजेच, Juno प्रतिमेला खोली देत आहे, जरी ती केवळ काही मीटर असली तरी. वारंवार उद्रेकांमुळे पृष्ठभाग आणि उपपृष्ठ यांच्यातील सीमा पुन्हा आकार घेत असलेल्या जगात, ती अतिरिक्त खोली उष्णता कुठे केंद्रित आहे आणि ज्वालामुखीय भूभाग काळानुसार कसा विकसित होतो हे समजण्यात मदत करू शकते.

नवीन अभ्यास कशाबद्दल मदत करू शकतो

स्रोत-पाठात पेपरचे संपूर्ण संख्यात्मक निष्कर्ष दिलेले नाहीत, त्यामुळे त्यापलीकडील तपशीलवार अर्थ लावणे इथे उपलब्ध पुराव्यापेक्षा पुढे जाईल. तरीही, वर्णन केलेली मोजमापे अशा काही वैज्ञानिक प्रश्नांकडे निर्देश करतात ज्यांना हा डेटा मदत करू शकतो.

• Io च्या पृष्ठभागाखाली उष्णता किती असमानरीत्या वितरित आहे.
• काही भाग पृष्ठीय निरीक्षणांपेक्षा जास्त काळ उष्णता टिकवून ठेवतात का.
• नजीकच्या पृष्ठभागाचे तापमान स्थानिक भूशास्त्र किंवा ज्वालामुखीय इतिहासानुसार किती बदलते.
• पृष्ठभागाजवळील तापीय नमुन्यांमधून tidal heating चे संकेत अप्रत्यक्षरीत्या काढता येतात का.

हे प्रश्न महत्त्वाचे आहेत, कारण Io ला अनेकदा तीव्र गुरुत्वीय ताणाखालील भूवैज्ञानिक क्रियाकलाप समजून घेण्यासाठी मानक म्हणून वापरले जाते. Io मधून मिळालेले निष्कर्ष केवळ बाह्य Solar System मधील इतर चंद्रांच्या मॉडेल्सनाच नाही, तर काळानुसार उष्णता आणि अंतर्गत ऊर्जा ग्रहपिंडांना कशी आकार देतात याबद्दलच्या व्यापक कल्पनांनाही दिशा देऊ शकतात.

एक फलदायी extended mission

या परिणामातून एक कार्यक्रमात्मक धडा देखील मिळतो. Juno 2016 मध्ये Jovian system मध्ये Jupiter चा अभ्यास करण्यासाठी पोहोचले, पण mission च्या extended phase ने Galilean moons वर मौल्यवान विज्ञान देणे सुरूच ठेवले आहे. Io, Europa, आणि Ganymede हे तिघेही वैज्ञानिकदृष्ट्या आकर्षक आहेत, पण ग्रह-पातळीवर स्पष्टपणे सक्रिय असल्यामुळे Io वेगळे ठरते.

अस्तित्वातील hardware चा नवीन पद्धतीने वापर करणे हेच अनेकदा extended missions इतके मौल्यवान बनवते. prime mission पार करून टिकून राहिलेले spacecraft एकाच उद्देशाच्या probes पेक्षा अधिक बनू शकतात. ती opportunistic science साठी अनुकूल प्लॅटफॉर्म बनतात, विशेषतः जेव्हा mission teams अशा targets वर उपकरणे वापरायला तयार असतात, ज्यांचा अभ्यास करण्यासाठी ती मूळतः बनवलेली नसतात.

या चौकटीत Io च्या या मोजमापांना समजून घ्यावे लागेल. Juno हे dedicated Io geophysics mission म्हणून प्रक्षेपित झाले नव्हते. तरीही, Microwave Radiometer काय करू शकते याचा नव्याने विचार करून, संशोधकांनी Solar System मधील सर्वात गतिमान वस्तूंमधील एका चंद्रावर नवीन निरीक्षणीय खिडकी उघडली आहे.

Io अजूनही लक्ष वेधून का घेतो

ग्रहविज्ञानासाठी Io चे मूल्य केवळ तो नेत्रदीपक आहे म्हणून नाही. तो अशा प्रकारे सक्रिय आहे की वैज्ञानिक त्याचे मोजमाप जवळपास real time मध्ये करू शकतात. Lava, plumes, आणि सातत्याने होणारे resurfacing कक्षीय गतिकी, अंतर्गत उष्णता, आणि crustal change यांच्यातील संबंधासाठी नैसर्गिक प्रयोगशाळा तयार करतात. प्रत्येक नवीन instrument perspective तो संबंध अधिक घट्ट करतो.

दिलेल्या सामग्रीनुसार, Juno चे योगदान म्हणजे संभाषणाचा काही भाग तात्काळ पृष्ठभागाखाली नेणे. त्यामुळे Io चा खोल अंतर्भाग थेट उघड होत नाही, पण दिसणाऱ्या पृष्ठीय वर्तन आणि खाली लपलेल्या उष्णता-इंजिनमधील दुवा तयार होतो. relentless geological motion ने परिभाषित झालेल्या चंद्रासाठी, काही मीटरची अधिक माहितीही वैज्ञानिकदृष्ट्या अर्थपूर्ण असू शकते.

नवीन संशोधन समजून घेतले जात असताना, व्यापक महत्त्व कदाचित एका headline number पेक्षा पद्धतीमध्ये अधिक असेल. Jupiter साठी बनवलेल्या spacecraft ने दाखवून दिले आहे की microwave sounding एक ज्वालामुखीय चंद्राच्या उथळ उपपृष्ठाचे वैशिष्ट्यीकरण करण्यास मदत करू शकते. यामुळे आज Io समजून घेण्याचा आणि Solar System मधील इतर सक्रिय जगांच्या भविष्यातील निरीक्षणांची रचना करण्याचा toolkit विस्तारतो.

This article is based on reporting by Universe Today. Read the original article.