Mengapakah Bulan Io Dipenuhi Gunung Berapi Aktif?

Io hanya sedikit lebih besar daripada Bulan kita, tetapi permukaannya dipenuhi ratusan gunung berapi, dan puluhan daripadanya meletus pada bila-bila masa. Bulan sekecil itu sepatutnya sudah lama sejuk dan sunyi. Sebabnya bukan haba yang tersimpan sejak pembentukannya, tetapi tenaga yang terus dibekalkan oleh Musytari melalui proses yang dipanggil pemanasan pasang surut.

Bulan kecil yang terlalu panas

Garis pusat Io kira-kira 3 640 kilometer, hanya sedikit lebih besar daripada Bulan Bumi. Namun lebih 400 gunung berapi aktif telah dikenal pasti di permukaannya, dan beberapa letusan menyemburkan wap serta debu sehingga ratusan kilometer ke angkasa. Jumlah haba yang dibebaskan Io setiap saat kira-kira seratus trilion watt, jauh melebihi jangkaan bagi jasad sebesar itu jika ia hanya menyejuk daripada haba pembentukan. Io juga hanya mempunyai atmosfera yang sangat nipis, maka jumbai letusannya dapat dilihat dengan jelas dari angkasa.

Orbit yang sedikit lonjong

Io mengelilingi Musytari dalam kira-kira 1.77 hari, dengan satu muka sentiasa menghala ke arah planet itu, seperti Bulan kepada Bumi. Jika orbitnya bulat sempurna, jarak Io dari Musytari tidak berubah, maka bentuknya yang sedikit memanjang akibat tarikan graviti juga tidak berubah, dan tiada haba tambahan terhasil. Tetapi orbit Io sedikit lonjong. Apabila Io menghampiri Musytari, tarikan graviti bertambah kuat dan Io diregang lebih panjang. Apabila Io menjauh, tarikan melemah dan Io mengendur semula. Perubahan bentuk ini berulang setiap orbit dan menggeser bahan batuan di dalamnya, seperti sebatang dawai yang menjadi hangat apabila dilipat berulang kali.

Mengapa orbit itu kekal lonjong?

Pasang surut cenderung membulatkan orbit lama-kelamaan, kerana tenaga yang hilang sebagai haba mengurangkan kelonjongan orbit Io. Namun orbit Io kekal lonjong kerana Io, Europa dan Ganymede berada dalam resonans orbit: dalam masa Ganymede mengelilingi Musytari sekali, Europa mengelilinginya dua kali dan Io empat kali. Io dan Europa berselisih berulang kali pada kedudukan yang sama dalam orbit mereka, dan tarikan berkala itu menolak orbit Io kembali menjadi lonjong. Dengan cara ini, tenaga putaran Musytari dan tenaga orbit sistem bulan itu terus menyuap haba ke dalam Io.

Ramalan yang mendahului pemerhatian

Kisah Io ialah contoh kejayaan sains yang jarang berlaku: teori mendahului pemerhatian. Pada Mac 1979, beberapa hari sebelum kapal angkasa Voyager 1 melintasi Io, sekumpulan ahli sains yang diketuai Stanton Peale menerbitkan pengiraan yang meramalkan bahawa pemanasan pasang surut mungkin cukup untuk mencairkan sebahagian daripada bahagian dalam Io dan menyebabkan gunung berapi aktif. Beberapa hari kemudian, jurutera Linda Morabito mengesan satu jumbai letusan pada imej Voyager 1, dan ini menjadi bukti pertama gunung berapi aktif di luar Bumi.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?