Op Io is er bijna elke dag zonsverduistering

Zonnestelsel Op Io schuift Jupiter elke anderhalve dag voor de zon. Daardoor daalt de temperatuur op die maan tot 170 graden onder nul.

Fotomontage van Jupiter en Io, beide gefotografeerd in 2007 door de New Horizons-sonde die op weg was naar Pluto. Foto NASA, JHU-APL, Southwest Research Institute

Wetenschappers hebben vastgesteld dat de – uiterst ijle – atmosfeer van de Jupitermaan Io met grote regelmaat bevriest. Dat blijkt uit metingen met de 8-meter Gemini North-telescoop op Hawaï, waarvan de resultaten afgelopen dinsdag zijn gepubliceerd in het tijdschrift Journal of Geophysical Research-Planets.

Io is de binnenste van de vier grote manen van Jupiter. Hij cirkelt op een afstand om de planeet die vergelijkbaar is met de afstand maan-aarde. Maar omdat Jupiter 318 keer zoveel massa heeft als onze planeet, resulteert dat in een veel kortere omlooptijd: (ruim) anderhalve dag in plaats van vier weken.

Als gevolg hiervan schuift Jupiter, vanuit Io gezien, eens in de anderhalve dag voor de zon langs. En dit resulteert in een totale zonsverduistering die, vanwege de grote omvang van de planeet, ook nog eens heel lang duurt: een uur of twee. Tijdens zo’n eclips daalt de temperatuur van de atmosfeer van Io van –150 °C naar –170 °C.

De nieuwe metingen laten zien dat de atmosfeer, die grotendeels uit vulkanisch zwaveldioxidegas bestaat, daarbij letterlijk inzakt. Dat komt doordat de lagere temperatuur ervoor zorgt dat dit gas zich als rijp op het oppervlak afzet. Zodra de zon achter Jupiter vandaan komt, gaat dit ijslaagje over in dampvorm en herstelt de atmosfeer van Io zich weer.

Het bestaan van dit periodiek optredende verschijnsel werd al een tijdje vermoed, maar was nog nooit rechtstreeks gezien. Io is nu eenmaal moeilijk waarneembaar in de duisternis van Jupiters schaduw. Dat het toch is gelukt heeft te maken met het instrument waarmee naar Io is gekeken. Deze spectrometer registreert rechtstreeks de warmtestraling die de atmosfeer van Io produceert.

Door de grote massa van zijn moederplaneet ondervindt Io veel sterkere getijden dan onze eigen ‘saaie’ maan. Daarbij komt nog dat zijn afstand tot Jupiter enigszins varieert, waardoor de zwaartekrachtsaantrekking die hij van de planeet ondervindt afwisselend toe- en afneemt.

Bijgevolg verandert Io voortdurend van vorm: hij wordt als het ware gekneed. De wrijving die daarbij optreedt in de Jupitermaan genereert zoveel warmte dat zijn inwendige – ondanks de lage temperaturen ter plaatse – deels gesmolten blijft.

Dat maakt Io tot het vulkanisch meest actieve hemellichaam van ons zonnestelsel. Zijn oppervlak vertoont tal van caldera’s die behalve gewone lava ook zwavel en zwaveldioxide uitbraken. De pluimen van uitgestoten gas, die er de oorzaak van zijn dat Io een atmosfeer heeft, kunnen een hoogte van 500 kilometer bereiken: zo’n pluim (blauw) is te zien op de foto van de maan hiernaast.

De gassen die de maan Io uitstoot spelen een belangrijke rol bij het ontstaan van poollicht in de atmosfeer van Jupiter. Ze verspreiden zich in eerste instantie langs de omloopbaan van Io, maar belanden uiteindelijk in het magnetische veld van de planeet. Hoe dat precies in zijn werk gaat, is een van de onderzoeksopdrachten van de ruimtesonde Juno, die sinds een maand om Jupiter draait.