Расчеты показали, что дюны из мелких частиц могут появляться на Ио даже без ветра, под действием вулканизма, который непрерывно поднимает к поверхности потоки горячей полужидкой лавы.
Один из самых больших юпитерианских спутников — Ио — место весьма примечательное. Это самое вулканически активное небесное тело во всей Солнечной системе: там действуют 400-500 вулканов. Поверхность Ио непрерывно обновляется потоками изливающейся с глубины лавы и выброшенного пепла, а соединения серы создают на ней живописные цветные пятна. Отдельные участки покрывают извилистые линии, с высоты похожие на дюны.
Теоретически атмосфера спутника слишком разрежена, а ветры очень слабы, чтобы перемещать даже мелкие частицы местного «песка». Поэтому до сих пор эти образования считали чем-то «дюноподобным», а не настоящими подвижными холмами, сложенными ветром из мелких частиц. Однако новая работа ученых из Ратгерского университета (США) показала, что и на Ио могут формироваться дюны, как на Земле или на фантастической планете Арракис. Статья Джорджа Макдоналда (George McDonald) и его коллег опубликована в журнале Nature Communications.
Самые детальные снимки Ио были получены космическим зондом Galileo, который работал в системе Юпитера более десяти лет, вплоть до 2003 года. Именно они помогли обнаружить многие удивительные особенности спутника, включая участки подозрительных дюн. Эта работа показала, что поверхность Ио представляет собой сложное подвижное сочетание участков базальтовой и сернистой лавы, застывшей и еще текущей, скоплений мелких частиц вулканического пепла и «снега», состоящего из замерзшего диоксида серы. Если то, что Galileo видел на Ио, — действительно дюны, то они должны быть сложены именно из пепла и серного снега. Вопрос лишь: какой силой, если ветров там практически нет?
Один из участков поверхности Ио, на котором видны структуры, подозрительно похожие на сеть песчаных дюн; темным пятном снизу наползает свежая лава / ©NASA, JPL-Caltech, Rutgers
Чтобы выяснить это, Макдоналд и его соавторы провели математическое моделирование сил, которые воздействуют на отдельные мелкие частицы. Как выяснилось, при выходе расплавленной лавы ближе к поверхности она может вступать в контакт с замерзшим диоксидом серы и моментально его испарять. Давления возникающих при этом газов достаточно, чтобы быстро перемещать небольшие твердые частицы и постепенно складывать их в дюны.
Такой механизм подтвердился и в данных зонда Galileo: дистанции между гребнями дюн на Ио, а также их высоты неплохо совпали с предсказаниями модели. «Наша работа указывает на Ио как на новый “мир дюн”, — резюмирует Макдоналд. — Мы предложили и количественно подтвердили способ, которым песчинки могут двигаться, формируя их на спутнике. <…> Это показывает, что условия, в которых появляются дюны, намного разнообразнее, чем обычные большие пустыни в некоторых регионах Земли или на вымышленной планете Арракис в “Дюне”».