[論文レビュー] JIRAM Observations of Volcanic Flux on Io: Distribution and Comparison to Tidal Heat Flow Models

Maurizio Pettine, S. Imbeah+7 more|arXiv (Cornell University)|Aug 10, 2023

Astro and Planetary SciencePhysics and Astronomy被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ジュノのJIRAM機器から得られた赤外線データを用いて、イオの火山熱フラックスの高解像度グローバルマップを作成し、火山活動の明確な空間的パターンを明らかにした。両極が同等に活発であることが判明し、観測されたフラックス分布はアスノスフィア加熱モデルと矛盾しており、主に潮汐加熱が支配的エネルギー源であることを支持する。

ABSTRACT

Juno has allowed clear, high-resolution imaging of Io's polar volcanoes using the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument. We have used data from JIRAM's M-band (4.78 um) imager from eleven Juno orbits to construct a global map of volcanic flux. This map provides short-term insight into the spatial distribution of volcanoes and the ways in which high- and low-latitude volcanoes differ. Using spherical harmonic analysis, we quantitatively compare our volcanic flux map to the surface heat flow distribution expected from models of Io's tidal heat deposition (summarized in de Kleer et al. 2019). Our observations confirm previously detected systems of bright volcanoes at high latitudes. Our study finds that both poles are comparably active and that the observed flux distribution is inconsistent with an asthenospheric heating model, although the south pole is viewed too infrequently to establish reliable trends.

研究の動機と目的

• ジュノミッションの高解像度赤外線データを用いて、イオの表面における火山熱フラックスの空間的分布をマップ化すること。
• 潮汐熱の堆積予測モデルと観測された火山フラックスパターンを比較すること。
• 観測されたフラックス分布がアスノスフィア加熱モデルを支持するか、あるいは矛盾するかを評価すること。
• イオの高緯度および低緯度の火山地域における相対的な活動レベルを評価すること。

提案手法

• ジュピター赤外線オーロラマッパー（JIRAM）機器を用いて、11回のジュノフライバイからMバンド（4.78 µm）赤外線画像データを取得した。
• 活性な火山的地帯からの熱放射測定値に基づき、グローバルな火山フラックスマップを構築した。
• de Kleerら（2019）による予測された潮汐熱フラックスモデルと観測されたフラックス分布を比較するため、球面調和解析を適用した。
• 特に高緯度地域における観測された火山フラックスと潮汐加熱予測との整合性を評価する統計的分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 JIRAM観測に基づいて、イオの表面における火山熱フラックスはどのように分布しているか？
• RQ2 イオの高緯度火山系は、低緯度の火山系よりも活発であるか？
• RQ3 観測された火山フラックス分布は、潮汐加熱モデルの予測と一致するか？
• RQ4 アスノスフィア加熱モデルは、イオにおける観測されたフラックスパターンと整合性があるか？

主な発見

• イオの北極および南極の両方が、顕著な非対称性が検出されない範囲で、同等の火山活動を示しており、同程度に活発であることが判明した。
• 観測された火山フラックス分布は、アスノスフィア加熱モデルと矛盾しており、そのモデルが予測する熱流の空間的パターンとは異なる。
• 高緯度に明るい火山系が確認され、以前の観測結果と整合的であるが、今や高解像度かつグローバルなカバー範囲でマップ化された。
• 南極は観測頻度が低く、信頼性のあるトレンド分析が制限されるが、利用可能なデータはアスノスフィア対流が支配的である可能性を支持しない。