Jupiters innersta måne, Io - med över 400 aktiva vulkaner, omfattande lavaflöden och översvämningsslätter av flytande sten - är den i särklass mest geologiskt aktiva kroppen i solsystemet. Men i augusti förra året kom Io verkligen till liv med vulkanism.
Tre massiva vulkanutbrott fick astronomer att spekulera i att dessa förmodade sällsynta utbrott var mycket vanligare än man tidigare trott. Nu en bild från Gemini observatorium fångar vad som är en av de ljusaste vulkanerna som någonsin setts i vårt solsystem.
'Vi förväntar oss vanligtvis ett enormt utbrott vart eller vartannat år, och de är vanligtvis inte så ljusa', säger huvudförfattaren Imke de Pater från University of California, Berkeley, i en pressmeddelande . Faktum är att endast 13 stora utbrott observerades mellan 1978 och 2006. 'Här hade vi tre extremt ljusa utbrott, vilket tyder på att om vi tittade oftare skulle vi kunna se många fler av dem på Io.'
De Pater upptäckte de två första utbrotten den 15 augusti 2013, från W. M. Keck-observatoriet på Hawaii. Den ljusaste beräknades ha producerat ett 50 kvadratkilometer, 30 fot tjockt lavaflöde, medan de andra producerade flöden som täckte 120 kvadratkilometer. Båda var nästan borta när de fotograferades dagar senare.
Det tredje och ännu ljusare utbrottet upptäcktes den 29 augusti 2013 vid Gemini-observatoriet av UC Berkeleys doktorand Katherine de Kleer. Det var den första i en serie observationer som övervakade Io.
Bilder av Io som spårar utvecklingen av utbrottet när det minskade i intensitet under 12 dagar. På grund av Ios snabba rotation ses ett annat område av ytan varje natt; utbrottet är synligt med minskande ljusstyrka den 29 och 30 augusti och 1, 3 och 10 september. Bildkredit: Katherine de Kleer / UC Berkeley / Gemini Observatory / AURA
De Kleer och kollegor kunde spåra värmen från det tredje utbrottet i nästan två veckor efter upptäckten. Teamet tidsinställda observationer från Gemini och NASA:s närliggande infraröda teleskopanläggning att sammanfalla med observationer av Japansk rymdfarkost HISAKI.
Detta gjorde det möjligt för observationerna att 'representera den bästa dag för dag täckning av ett sådant utbrott', sa de Kleer. Teamet kunde dra slutsatsen att energin som släpptes ut från utbrottet i slutet av augusti var cirka 20 terawatt och drev ut många kubikkilometer lava.
'När vi observerade händelsen var ett område med nyligen exponerad lava i storleksordningen tiotals kvadratkilometer synligt,' sa de Kleer. 'Vi tror att det bröt ut i fontäner från långa sprickor på Ios yta, som var över tiotusen gånger kraftigare än lavafontänerna under utbrottet 2010 av Eyjafjallajokull, Island, till exempel.'
Teamet hoppas att övervakning av Ios yta årligen kommer att avslöja stilen för vulkanutbrott på månen, sammansättningen av magman och den rumsliga fördelningen av värmeflödena. Utbrotten kan också kasta ljus över en tidig jord, när värme från sönderfallet av radioaktiva element – i motsats till tidvattenkrafterna som påverkar Io – skapade exotiska lavor med hög temperatur.
'Vi använder Io som ett vulkaniskt laboratorium, där vi kan se tillbaka i det förflutna av de jordiska planeterna för att få en bättre förståelse för hur dessa stora utbrott ägde rum, och hur snabbt och hur länge de varade', säger medförfattaren Ashley Davies.
De senaste resultaten har publicerats i tidskriften Ikaros.