Вокруг Юпитера обращаются 63 известных спутника, которые можно разде- лить на две группы — внутреннюю и внешнюю. Внешние спутники Юпитера вполне могли быть захвачены гравитационным полем планеты: все они обращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.
Галилео Галилей и его телескопы
Эти крупные спутники - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты в на чале XVII в. почти одновременно Галилео Галилеем и Симоном Марием. Их приня то называть галилеевыми спутниками Юпитера, хотя первые таблицы их движения составил Марий.
Внешняя группа состоит из маленьких - диаметром от 1 до 170 км - спутников, движущихся по вытянутым и сильно наклоненным к эквато- ру Юпитера орбитам. В то время как близкие к Юпитеру спутники движутся по своим орбитам в сторону вращения планеты, большинство далеких спутников движутся в обратном направлении. Ряд малых спутников движутся по почти одинаковым орбитам. Ученые предполагают, что все они - остатки более крупных спутников Юпитера, разрушенных его тяготением.
Астрофизикам из Университета штата Аризона удалось установить, что в прошлом Юпитер «поглотил» множество своих спутников. Те луны, которые мы наблюдаем в настоящее время, представляют собой лишь малую долю объектов, которые обитали вокруг газового гиганта в течение всего времени его существования.
В рамках своего исследования ученые интересовались четырьмя крупными спутниками газового гиганта: Ио, Европой, Ганимедом и Каллисто. Орбиты данных объектов указывают на то, что они сформировались из газопылевого диска, который располагался в экваториальной плоскости Юпитера.
Когда спутники формировались из остатков протопланетного облака, потоки газа и пыли из межпланетного пространства дестабилизировали орбиты спутников, в результате чего часть из них упала на Юпитер.
Наблюдаемые в настоящее время спутники являются последним поколением из множества лун, которые существовали вокруг газового гиганта. Данный факт, в частности, указывает на относительную молодость Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто.
Остановимся подробнее на четырех спутниках из внутренней группы: галилеевых спутниках. Это четыре спутника, которые отличаются от остальных большими размерами и массой. Они движутся почти по круговым орбитам в плоскости экватора планеты.
Галилеевы спутники
Из множества спутников Юпитера, перечисленных в таблице. выделяются 4 галилеевых спутника, известных со времен Галилея. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Они выделяются большими размерами и близостью к планете. Известны еще более близкие к Юпитеру спутники: это 3 совсем маленьких тела, и Амальтея, имеющая неправильную форму. Вместе с ними галилеевы спутники образуют так называемую правильную систему, которая отличается компланарностью и почти круговой формой орбит. Если сравнить их с положением нашей Луны, то Ио находится на 10% дальше, а Каллисто — в 4,9 раза дальше Луны. Но из-за огромной массы Юпитера на один оборот вокруг планеты они затрачивают всего 1,8 и 16,7 сут.
Закон Мерфи: Краткая история исследований космоса полна забавных, а иногда и невеселых происшествий, недоразумений и неожиданных открытий. Постепенно возник некий фольклор, которым специалисты обмениваются при встречах. Часто он связан с неожиданностями в поведении космических аппаратов. Недаром в кругах исследователей космоса родилась полушутливая, полусерьезная формулировка закона Мерфи—Чизехолма: «Все, что может испортиться, — портится. Все, что не может испортиться, портится тоже». Одна из сугубо научных статей в журнале «Сайенс» так и начиналась: «В соответствии с законом Мерфи. » Но к счастью, бывает и наоборот. Случай, о котором мы расскажем, скорее относится к такому удивительному везению. Трудно сказать, сколько здесь правды, но научная канва этой истории вполне достоверна.
В 1671 году, наблюдая за затмениями спутников Юпитера, датский астроном Оле Рёмер обнаружил, что истинное положение спутников Юпитера не совпадает с вычисленными параметрами, причём величина отклонения зависела от расстояния до Земли. На основании этих наблюдений Рёмер сделал вывод о конечности скорости света и установил её величину — 215 000 км/с.
Исследование спутников Юпитера из космоса
За время своего пребывания на орбите Юпитера космический аппарат «Галилео» подходил рекордно близко к спутникам Юпитера: Европа — 201 км, Каллисто — 138 км, Ио — 102 км, Амальтея 160 км.
Свечение авроры и горячих вулканических источников на теневой стороне Ио. Два фото спутника Юпитера Ио, полученные «Вояджером» в 1979 г. и «Галилео» в 1996 г.. Различимы изменения поверхности в результате вулканической активности. В момент съёмки 7 сент. 1996 г. «Галилео» находился на расстоянии ок. 487000 км. от Ио. При синтезе обоих цветных изображений для приведения их к одному типу использовались фильтры от зелёного до фиолетового, применяемые на Вояджере.
Внутреннее строение спутников Юпитера
Внутреннее строение спутников Юпитера в разрезе, смоделированное на основе изображений поверхности, полученных зондом Вояджер, и измерений гравитационных и магнитных полей, произведенных зондом Галилео. Размеры спутников показаны в относительной пропорциональности.
У всех спутников, за исключением Каллисто, имеется металлическое ядро, показанное в относительных размерах серым цветом и окруженное оболочкой из скалистых пород. На Ио скалистая или силикатная оболочка простирается до поверхности, а на Ганимеде и Европе она окружена ещё и водной оболочкой в виде жидкости или льда.
Внутренняя структура Каллисто показана в виде смеси сопоставимого количества льда и силикатов. Последние данные указывают, однако, на более сложную структуру ядра Каллисто. Поверхностные слои Каллисто и Ганимеда предположительно имеют отличие от нижних ледяных/силикатных слоёв в процентном соотношении содержания силикатов.
По предположению учёных, ледяная поверхность на Европе может покрывать собой жидкий океан. Исследования снимков Галилео позволяют сделать вывод, что под ледяным покровом спутника толщиной от нескольких до десяти километров возможно наличие жидкого водяного океана. Но пока не определено, существует ли он в настоящее время.
Спутник Ио
Ближайшим спутником планеты Юпитер является Ио, он находится на рассеянии 350 тыс.км от поверхности планеты. Естественный спутник Ио вращается с бешеной скоростью вокруг вокруг Юпитера, делая оборот вокруг него за 42,5 часа. Из-за этого его тяжело наблюдать в телескоп т.к. почти каждую ночь он находится на разных сторонах Юпитера относительно наблюдателей на Земле.
Хотя Ио большой спутник имеющий диаметр 3640км, но из-за близости к планете на него действуют огромные гравитационные силы Юпитера, из-за чего образуются приливные силы создающие огромное трение внутри спутника, поэтому происходит разогрев как недр Ио, так и его поверхности. Некоторые части спутника нагреты до трехсот градусов Цельсия, на Ио обнаружено двенадцать вулканов, извергающих магму на высоту до трехсот километров.
Помимо Юпитера на Ио воздействуют силы притяжения других спутников Юпитера, ближайших к нему. Основное влияние оказывает спутник Европа, обеспечивая его дополнительный разогрев. В отличие от Земных вулканов, имеющих долгое время “сна” и относительно короткий период извержений, вулканы раскаленного спутника непрерывно активны. Постоянно вытекающее расплавленное магма образует реки и озера. Самое крупное расплавленное озеро имеет в диаметре двадцать километров и в нем есть остров застывшей серы.
Вулканическая активность на спутниках - это крайне редкое явление в Солнечной системе и Ио в нашей системе несомненный фаворит по данному показателю.
Поверхность спутника имеет целую палитру цветов, ведь сера, находящиеся на поверхности, имеет разнообразные оттенки при разных нагревах и при соединениях с другими веществами, а так же имеет свойство при остывании сохранять цвет. На спутнике Ио нет льда или воды. По предположениям ученых это произошло от того, что Юпитер, на стадии зарождения, был очень горячим и жидкость, находящееся на поверхности, просто испарилась. Атмосфера на спутнике разряженная. Имеются следы диоксида серы и других газов.
Спутник имеет сильные электрические разряды мощностью до 1000 гигаватт. Электрический ток покидает спутник с большой скоростью, за секунду несколько килограммов. Это происходит благодаря ионизированным атомам, которые образуются на спутнике за счет извержения. В следствие этого происходят сильные радиовсплески которые доходят даже до Земли. Вдоль орбиты создается плазменный тор из заряженных частиц из-за быстрого вращения магнитного поля Юпитера. Затем эти частицы покидают тор и образуют необычную магнитную сферу вокруг Юпитера, которая повышает уровень радиации вокруг планеты.
Источники: www.shvedun.ru, www.galspace.spb.ru, znaniya-sila.narod.ru, systemplanet.narod.ru, sevengalaxy.ru
Остров Кокос. Тайна сокровищ Моргана
В поисках Атлантиды: остров Бимини
Легенда догонов: Номмо
Лемурийцы - третья раса
Музеи Пушкина в Москве
Маджестик-12: правда об НЛО не разглашается
После обнародования определенных свидетельств, которые связаны с «Маджестик-12» мирное население нежданно узнало о том, что правительства большинства государств мира располагают сведениями...
Достопримечательности Роттердама
В Роттердаме находится старейший зоопарк страны, посещение которого будет интересно всем любителям живой природы. Первый зоопарк был создан в...
Монтаж межкомнатных дверей
Мало купить межкомнатную дверь. Ее еще необходимо правильно установить. Проводить монтаж необходимо после обработки стен и пола, потому что при...
Аномальная зона - Аркаим
Открыт в 1987 году группой челябинских учёных под руководством Геннадия Здановича. С 1991 года был объявлен заповедной зоной и включён в...
Мочекаменная болезнь
Кислотно – щелочной баланс в человеческом организме сдвигается. Недостаточное потребление воды, употребление мяса, рыбных продуктов в непомерном количестве, потребление...
Ио спутник
Спутник Юпитера Ио , без сомнения, является одним из самых необычных мест в Солнечной системе. Поверхность этого небесного тела покрыта лавовыми реками, истекающими из более 400 активных вулканов. Многочисленные гигантские кальдеры и лавовые озера украшают суровый пейзаж, а вулканические гейзеры извергают серу на высоту более 500 километров. На поверхности этой маленькой раскаленной планеты насчитывают от 100 до 150 гор, многие из которых гораздо выше земных. Средняя высота гор на Ио составляет 6 км, а самые высокие из них достигают 15-16 км.
Состав Ио не похож на состав других спутников газовых планет, для которых характерно высокое содержание льда. Подобно планетам земной группы, Ио имеет силикатно-железный состав. Средний радиус Ио на 5% больше радиуса земной Луны, и равен примерно 1821 км, однако масса на 21% превышает лунную. Плотность Ио составляет 3,527 г/см3 - это самая большая плотность среди спутников планет Солнечной системы. Разреженная тонкая атмосфера состоит на 90% из серы, и на 10% из других простых атомов, таких, как кислород.
Орбита Ио пролегает ближе к юпитерианским облакам, чем орбита Луны – к Земле. Вследствие этого спутник подвергается мощнейшим приливным воздействиям со стороны Юпитера. Именно это и продлевает его бурную геологическую молодость. По мере того, как магнитосфера Юпитера вращается, она сметает из окрестностей Ио более 1000 килограмм вулканический газов и других материалов в секунду. Двигаясь сквозь магнитное поле Юпитера, Ио действует, как электрический генератор, вырабатывая 400000 Вольт поперек своего диаметра, и создавая электрический ток в 3 миллиона ампер, который течет вдоль магнитного поля к ионосфере планеты. Радиационный пояс, в котором находится Ио, назвали плазменным тором Ио.
Ио — по имени возлюбленной Зевса — называется один из галилеевых спутников, самый близкий к планете-гиганту Юпитеру. Название спутнику было присвоено С. Мариусом в 1614 г. Это тело занимает среди остальных больших спутников третье место, превосходя по размеру Европу.
Диаметр Ио равняется 3630 км, т.е. составляет 1,04 лунного. Размеры юпитерианской луны сопоставимы с размерами земной. Однако масса превышает лунную в 1,21 раза, достигая 88 935 квадриллионов т. Блеск уступает блеску прочих галилеевых спутников, за исключением Ганимеда.
Ио всегда повернута одной стороной к планете, точно так же, как Луна к Земле. Это объясняется тем, что скорость оборота Ио вокруг оси равна скорости оборота вокруг Юпитера. Расстояние между планетой и спутником составляет 421,6 тыс. км, остальные галилеевы спутники расположены гораздо дальше от Юпитера.
У Ио есть и другой рекорд: поскольку она была открыта одной из первых и оказалась на тот момент ближайшей к планете, то получила порядковый номер I (Европа, Ганимед и Каллисто соответственно II, III, IV). Одновременно с тем действительно ближайшие спутники естественные Юпитера Метида и Адрастея носят номера XVI и XIV.
Рельеф этого спутника необычайно сложен в сравнении с поверхностью прочих: широкие долины с крутыми откосами и эскарпами (крутыми уступами), холмами и впадинами, многочисленные вулканические кальдеры, высокие — до 10 км — горы в северном полушарии.
Поверхность Ио сформировалась около 1 миллиона лет назад и является очень молодой в геологическом плане. Об этом свидетельствует полное отсутствие ударных кратеров с диаметром больше 2 км. Кроме того, это подтверждает высокая вулканическая активность недр спутника.
Ио является единственным в пределах Солнечной системы вулканически активным спутником. Фотосъемка «Вояджеров» обнаружила на поверхности объекта более ста кальдер (отверстий вулканических кратеров) диаметром от 200 км, т.е. на несколько порядков превосходящих земные. Космические аппараты зафиксировали работу семи вулканов, про которые с полной уверенностью можно сказать, что они действующие.
Первый из аппаратов, приблизившихся к Ио, наблюдал работу всех семи вулканов, к моменту подлета второго аппарата извержение одной из огненных гор завершилось. Пленка зафиксировала выбросы из жерл окраинного вулкана изверженного материала на высоту 200 км. Вулкан исторгал вещество, придавая ему скорость 1 км/с, чего не наблюдается на Земле. По химическому составу газы и частички вулканического выброса представлены в основном сероводородом и сернистым ангидридом. Это характерно и для земных извержений.
Скорее всего, на Ио сера служит главным элементом в химической эволюции планеты. Существует версия, что на Ио жидкая магма почти не прорывается на поверхность твердой силикатной коры спутника, поскольку вступает в реакцию с серными морями. Последние представляют собой подкорковые запасы жидкой серы. Именно она выбрасывается под давлением на поверхность спутника, прорывая его тонкую молодую кору. Эта сера скапливается на планете слоями толщиной от 3 - 5 в среднем до 30 км максимум. Облик планеты ярко раскрашен соединениями серы. Красные, пурпурные и желтые пятна образовались из сконденсированных паров чистой серы, черные — из насыщенного серой вулканического пепла, белые — из кристаллов сернистого ангидрида, называемых серным снегом.
> Ио
Ио – самый вулканически активный спутник в Солнечной системе группы Галилея: таблица параметров, обнаружение, имя, исследования с фото, состав и поверхность.
Ио - наиболее вулканчески активный спутник Юпитера в Солнечной системы.
Чем глубже продвигаемся в систему, тем больше тайн раскрываем. Наиболее интересными стали 4 крупнейших спутника Юпитера, именуемые галилейскими лунами. Ио привлекает внимание из-за вулканической активности (более 400 действующих вулканов).
Обнаружение и имя спутника Ио
В 1610-м году Галилео Галилей заметил спутник при помощи обновленного телескопа собственного изобретения. Но он не мог отличить его от Европы, поэтому воспринял как единую световую точку. Но на следующий день разглядел отдельные тела.
В 1614 году Симон Мариус утверждал, что заметил спутники самостоятельно. Интересно, что именно его имена приняли в качестве официальных обозначений, ведь ранее их просто перечисляли римскими цифрами.
Ио была любовницей Зевса. Происходила из линии потомков Геракла и служила жрицей в храме Геры. Все ее формирования получили имена от божеств, связанных с огнем и громом, а также персонажей и локаций из произведения Данте.
Сейчас в МАС записано 225 вулканов, плато, гор и крупных альбедо. Можно встретить Прометея, Тваштар Патера или Пан Менса.
Размер, масса и орбита спутника Ио
При радиусе в 1821.6 км и массе – 8.93 х 10 22 кг он достигает лишь 0.266 земного размера и 0.015 раз массивности. Средняя удаленность от планеты – 421700 км, но из-за эксцентриситета в 0.0041 может подходить на 420000 км и отдаляться на 432400 км.
Это наиболее внутренний спутник среди группы Галилея, а орбитальный путь проходит между Фивой и Европой. Пребывает в приливном блоке и всегда смотрит на Юпитер одной стороной. Активность вулканов на Ио - уникальное явление, которое еще предстоит изучить.
На прохождение орбитального пути тратит 42.5 часов при резонансе 2:1 с Европой и 4:1 с Ганимедом. Эти показатели повлияли на эксцентриситет, что стало изначальным источником для нагрева и геологической активности.
Состав и поверхность спутника Ио
С плотностью в 3.528 г/см 3 Ио обходит любую луну в системе. Объект представлен силикатной породой и железом. По наполнению ближе к планетам земного типа. Кора и мантия богаты на силикаты, а ядро выполнено из железа и сульфида железа. Последнее охватывает 20% массы спутника, а в радиусе простирается на 350-650 км. Но это в том случае, если состоит и железа. При добавлении серы охват в радиусе увеличится до 550-900 км.
Мантия на 75% состоит из магния и высокого уровня железа. Литосфера из базальта и серы занимает 12-40 км.
Анализ магнитных и тепловых потоков показал, что магматический океан расположен на глубине в 50 км, занимает такую же толщину и 10% мантии. Температурная отметка задерживается на 1200°С.
Главным источником нагрева выступает приливной изгиб, созданный орбитальным резонансом с Европой и Ганимедом. На нагревание также влияет удаленность луны от планеты, показатель эксцентриситета, состав и физическое состояние.
Приливной блок приводит к трению, что повышает градус внутри Ио. Это вызывает вулканическую активность и выбросы лавы на высоту в 500 км. Поверхностный слой практически полностью лишен кратеров и укрыт равнинами, горами, ямами и вулканическими потоками. На это намекает и яркий внешний вид.
На поверхности всегда есть двуокись серы, создающая крупные былые и серые участки. Атомная сера формирует желтые и желто-зеленые территории. Сера на полярных участках проходит сквозь радиационное влияние, из-за чего краснеет.
На луне практически нет воды, хотя в некоторых областях сохранились ледяные залежи. Горы в среднем вытягиваются на 6 км, а максимальная отметка достигает 17.5 км на южной стороне. Они изолированы и не обладают видимыми глобальными тектоническими рисунками.
Большая часть гор создается из-за сжиманий в литосфере, к чему приводят глубинные сдвиги.
Горы выполнены в различных формах и представлены плато и наклонными блоками. Те, что связаны с вулканами, напоминают щитовые вулканы с резкими склонами. Обычно они уступают по размерам остальным (1-2 км в высоту и 40-60 км в ширину).
Активные вулканы на спутнике Ио
Перед вами первый по вулканической активности объект в системе. Его поверхность укрыта сотнями вулканов и лавовыми потоками. Это не только создает лавовые выбросы на 500 км в высоту, но и влияет на геологию.
К примеру, масштабные извержения приводят к потокам в сотни километров, представленные базальтовыми силикатами, железом и магнием. В пространство высвобождаются сера, двуокись серы и зола.
Активность вулканов также создает многочисленные углубления, простирающиеся на 41 км и больше.
Атмосфера спутника Ио
Слабый атмосферный слой состоит из двуокиси серы, монооксида серы, атомной серы, хлорида натрия и кислорода. Давление колеблется от 3.3 х 10 -5 до 3 х 10 -4 Па. На ночной стороне может упасть к 0.1 х 10 -7 Па.
Температура также колеблется от -163.15°С до -183.15°С, но максимальная поднимается до 1526.85°С. Уровень атмосферной плотности выше всего в вулканических хребтах, что вызывает пополнение атмосферы. Вулканические шлейфы выступают источником для диоксида серы. В секунду выпускают 104 кг, но большая часть конденсируется к поверхности.
Элементы вроде NaCl, SO, S и O поступают из вулканической дегазации. Полярные сияния формируются из-за контакта заряженных частичек магнитосферы Юпитера с атмосферой спутника. Наиболее яркие события наблюдаются возле экваториальной линии.
Контакт с магнитосферой Юпитера спутника Ио
Ио влияет на создание планетарной магнитосферы. Юпитер вырывает материал из лунной атмосферы на скорости 1 тонна в секунду. Большая часть оказывается на орбите вокруг планеты, формируя нейтральное облако, где присутствует кислород, сера, натрий и калий.
Линии планетарного магнитного поля, пересекающие луну, объединяют атмосферу Ио и нейтральное облако с полярным атмосферным слоем Юпитера. Из-за этого формируется ток, который и создает сияния.
Линии, проходящие мимо лунной ионосферы, также приводят к электрическому току, способному генерировать до 400000 вольт. Из тока возникает индуцированное магнитное поле. Подобное нашли и в других галилейских спутниках.
Исследование спутника Ио
Впервые мимо спутника пролетели Пионер-10 (1973) и Пионер-11 (1974). Миссии позволили впервые оценить массивность, состав, высокий уровень плотности, наличие атмосферы и интенсивных радиационных поясов.
В 1979 году пролетели Вояджеры 1 и 2, с чьей помощью удалось получить более качественные изображения. Они впервые продемонстрировали цветной ландшафт. Также сведения показали, что на поверхности много серы и активные вулканы.
В 1995 году к Юпитеру прибыл аппарат Галилео, выполнив близкий подход 7 декабря. Галилео отследил процесс извержения, разобрался в составе и определил поверхностные изменения с момента прилета Вояджеров.
Миссию дважды расширяли в 1997-м и 2000-м гг. За это время Галилео 6 раз пролетел мимо Ио, что позволило четко определить геологические процессы и исключить магнитное поле.
В 2000 году Кассини приблизился и отдалился от системы Юпитера, что позволило провести совместный обзор. Это привело к находке нового шлейфа и лучшего понимания сияний.
В 2007 году мимо системы пролетел Новые Горизонты, добывший множество изображений поверхности, шлейфов и новых источников струй.
В 2011 году стартовал аппарат Юнона, который теперь следит за планетой и ее спутниками. За вулканической деятельностью удается наблюдать благодаря ИК-спектрометру. В 2022 году могут запустить миссию JUICE, которая сможет рассмотреть вулканы за 2 года, пока не установится на орбиту Ганимеда.
Планировалось отправить миссию IVO в 2021 году, но она не получила одобрения. Ио считается одной из наиболее интересных лун и самой плотной в системе. Несмотря на множество вулканов, она местами крайне морозная и переполнена электричеством. Возможно, в будущем мы сможем использовать индуцированное магнитное поле в своих целях. Но вулканы не подпустят близко колонистов. Ниже расположена карта спутника Юпитера Ио.
Таким образом вы узнали, спутником какой планеты является Ио.
Нажмите на изображение, чтобы его увеличить
| Группа
Амальтея |
· · · |
| Галилеевы
спутники |
· · · |
| Группа
Фемисто |
|
| Группа
Гималая |
· · · · |
| Группа
Ананке |
· · · · · · · · · · · · · · · · |
| Группа
Карме |
· · · · · · · · |
Многие любопытные факты, истории, тайны космоса и непознанное постоянно окружают нас. Это всегда интересно как с научной точки зрения, так и со стороны обывателя. Однако если некоторые космические объекты интересны сами по себе в качестве внеземных образований, то существуют и другие, по-настоящему уникальные объекты, поведение и природа которых действительно необычны. К таким небесным телам можно смело отнести спутник Ио — один из четырех самых крупных спутников Юпитера.
Вулканический ад, космическая преисподняя, адская топка – все эти эпитеты относятся к спутнику, носящему кроткое женское имя Ио, взятое из древнегреческой мифологии.
За обычным кроется необычное
Спутник Ио, как и три других крупнейших спутника Юпитера , был открыт в 1610 году. Открытие приписывают Галилео Галилею, однако у великого ученого был соавтор. Им стал немецкий астроном Симон Мариус, также сумевший обнаружить спутники Юпитера. Несмотря на то, что мировая наука отдала пальму первенства открытия Галилею, именно с подачи Мариуса вновь открытые небесные тела получили свои название: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Немец настаивал на том, что вся космическая свита Юпитера должна тоже носить мифические имена.
Названия спутникам давались в соответствии с расстановкой. Первому, самому ближайшему к Юпитеру спутнику из всей четверки, дали название в честь Ио — тайной возлюбленной громовержца Зевса. Такое сочетание оказалось неслучайным. Подобно древнему мифу, в котором красавица Ио всегда находилась под влиянием своего господина, в действительности планета-гигант постоянно довлеет над своим ближайшим спутником. Огромное гравитационное силовое поле Юпитера наделило спутник секретом вечной молодости — повышенной геологической активностью.
Отсутствие мощных оптических приборов долгое время не позволяло близко увидеть далекий спутник. Только в начале XX века новые мощные телескопы сделали возможным видеть удивительные процессы, происходящие на поверхности Ио.
Спутник представляет собой шарообразное тело, слегка приплюснутое на полюсах. Это хорошо заметно в разнице экваториального и полюсного радиуса — 1830 км. против 1817 км. Такая необычная форма объясняется постоянным воздействием на спутник гравитационных сил Юпитера и двух других соседних спутников Европы и Ганимеда. Крупным размерам соответствует масса и достаточно высокая плотность первого из четырех галилеевых спутников. Так масса объекта составляет 8.94 x 10 ²² кг. при средней плотности 3,55 г/м³, которая немногим меньше чем у Марса .
Плотность других спутников Юпитера, несмотря на довольно крупные размеры, уменьшается по мере удаленности от материнской планеты. Так у Ганимеда средняя плотность составляет 1,93 г/м³, а у Каллисто этот показатель равняется 1,83 г/м³.
Первый из знаменитой четверки имеет следующие астрофизические характеристики:
- период обращения вокруг материнской планеты составляет 1,77 суток;
- период вращения вокруг собственной оси равен 1,769 суток;
- в перигелии Ио приближается к Юпитеру на расстояние 422 тыс. км;
- апогелий спутника составляет 423400 км;
- небесное тело несется по эллиптической орбите со скоростью 17,34 км/с.
Следует отметить, что у спутника Ио совпадают и период обращения, и период вращения, поэтому небесное тело всегда повернуто к своему хозяину одной стороной. В таком положении участь спутника не видна. Желто-зеленая ядовитая Ио совершает свой бег вокруг Юпитера, буквально цепляя верхнюю кромку атмосферы гигантской планеты на высоте 350-370 тыс. км. Действуют на спутник Ио и его соседи, периодически сближаясь с ним, так как орбиты трех спутников — Ио, Европы и Ганимеда — пребывают в орбитальном резонансе.
В чем главная особенность Ио?
Человечество привыкло к мысли, что Земля — единственное космическое тело Солнечной системы, которое можно назвать живым организмом, у которого имеется бурная геологическая биография. На деле оказалось, что помимо нас существует в Солнечной системе Ио — спутник Юпитера, который можно назвать самым вулканически активным объектом ближнего космоса. Поверхность спутника Ио постоянно подвергается воздействию активных геологических процессов, меняющих его облик. По интенсивности вулканических извержений, по силе и мощности выбросов, ядовито, желто-зеленая Ио опережает Землю . Это, своего рода, постоянно кипящий и бурлящий котел, приютившийся под боком у самой крупной планеты Солнечной системы.
Для столь малого по размерам небесного тела такая геологическая активность – явление несвойственное. В основной своей массе естественные спутники Солнечной системы — устойчивые образования планетарного типа, период геологической активности которых завершился много миллионов лет назад или находится в завершающей стадии. В отличие от других галилеевых спутников Юпитера, сама природа определила судьбу Ио, разместив его в непосредственном соседстве с материнской планетой. Размер Ио примерно равен размерам нашей Луны. Диаметр юпитерианского спутника составляет 3660 км, на 184 км. больше чем диаметр Луны .
Активный вулканизм на спутнике Ио — это постоянно продолжающийся геологический процесс, не связанный ни с возрастом небесного тела, ни с особенностями его внутренней структуры. Геологическая активность на спутнике вызвана наличием собственного тепла, которое рождается в результате действия кинетической энергии.
Секреты вулканизма Ио
Главный секрет вулканической активности спутника Юпитера заключается в его природе, которая вызвана действием приливных сил. Выше уже говорилось о том, что на прекрасную желто-зеленую пленницу одновременно действуют гигантский газовый гигант Юпитер и два других спутника – великана Европа и Ганимед. Из-за близкого соседства к материнской планете поверхность Ио искажает приливной горб, высота которого достигает нескольких километров. Незначительный эксцентриситет Ио подвергается влиянию соседей сестер Ио — Европы и Ганимеда. Все вместе приводит к тому, что приливной горб кочует по поверхности спутника, вызывая деформацию коры. Деформация коры, толщина которой не более 20-30 км., носит пульсирующий характер и сопровождается колоссальным выделением внутренней энергии.
Под влиянием подобных процессов недра спутницы Юпитера разогреваются до высоких температур, превращаясь в расплавленную субстанцию. Высокие температуры и огромное давление приводит к извержению расплавленной мантии на поверхность.
В настоящее время ученым удалось вычислить интенсивность и силу теплового потока, возникающего на Ио под воздействием приливных сил. В наиболее горячих областях спутника генерация тепловой энергии составляет 108 МВт, что в десятки раз больше, чем вырабатывают все энергетические объекты нашей планеты.
Основными продуктами извержений являются сернистый газ и пары серы. О мощности выбросов говорят следующие цифры:
- скорость газообразного выброса составляет 1000 км в секунду;
- газовые султаны могут достигать высоты в 200-300 км.
Ежесекундно из недр спутника извергается до 100 тыс. тонн вулканического материала, которого было бы достаточно, чтобы за миллионы лет покрыть поверхность спутника десятиметровым слоем вулканической породы. Лава растекается по поверхности, а довершают формирование рельефа красавицы осадочные породы. В связи с этим на Ио представлены только кратеры вулканического происхождения. О меняющемся рельефе свидетельствуют светлые и темные пятна, которыми с завидным постоянством покрывается поверхность спутника. По мнению ученых темные пятна вероятно всего являются кальдерами вулканов, руслами лавовых рек и следов разломов.
Изучение поверхности спутника Ио
Первые данные об Ио были получены во время полета автоматического зонда «Пионер-10», который еще в 1973 году предоставил информацию об ионосфере юпитерианского спутника. Впоследствии изучение далекого объекта продолжились с помощью АМС «Галилео». Сегодня уже с уверенностью можно сказать, атмосфера Ио тонкая и постоянно находится под воздействием Юпитера. Планета-гигант словно облизывает свою спутницу, снимая с нее воздушно-газовый слой.
По своему составу атмосфера желто-зеленого небесного тела практически однородна. Основной компонент — диоксид серы — продукт постоянных вулканических выбросов. В отличие от земного вулканизма, где вулканические выбросы содержат водяные пары, Ио представляет собой фабрику по производству серы. Отсюда и характерный желтоватый оттенок планетарного диска спутника. Как таковая, атмосфера у этого небесного тела имеет ничтожную плотность. Большая часть продуктов вулканических выбросов попадает сразу на огромную высоту, формируя ионосферу спутника.
Что касается рельефа поверхности юпитерианского спутника, то она подвижна и постоянно меняется. Об этом свидетельствует сравнение снимков, полученных в разное время с борта двух космических зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», пролетавших в 1979 году рядом с Ио с разницей в четыре месяца. Сравнение снимков позволило зафиксировать изменения ландшафта спутника. Процессы извержения продолжались практически с той же интенсивностью. Спустя 16 лет, во время миссии АМС «Галилео» были выявлены кардинальные изменения рельефа спутника. На свежих снимках ранее исследуемых областей были отмечены новые вулканы. Изменились масштабы и лавовых потоков.
Более поздние исследования позволили измерять температуру на поверхности объекта, которая в среднем варьируется в пределах 130-140⁰С ниже нуля. Однако есть на Ио и горячие области, где температура колеблется в пределах от нуля до 100 градусов со знаком плюс. Как правило, это области остывающей лавы, растекающейся после очередного извержения. В патерах вулканов температура может достигать отметок +300-400⁰ С. Имеющиеся на поверхности спутника небольшие по площади озера раскаленной лавы, представляют собой кипящие котлы, в которых температура поднимается до отметки 1000 градусов Цельсия. Что касается самих вулканов — визитной карточки спутника Юпитера, то их можно условно разделить на два типа:
- первые представляют собой небольшие, молодые образования, высота выбросов составляет 100 км, при скорости газового выброса 500 м/с;
- второй тип – это вулканы, которые являются очень горячими. Высота выбросов во время извержений варьируется в пределах 200-300 км, а скорость выброса составляет 1000 м/с.
Ко второму типу относятся наиболее крупные и старые вулканы Ио: Пеле, Сурт и Атен. Любопытен для ученых такой объект, как патера Локи. Судя по снимкам, полученным с борта АМС «Галилео», образование представляет собой естественный резервуар, заполненный жидкой серой. Диаметр этого котла составляет 250-300 км. Размеры патеры и окружающий ее рельеф свидетельствуют о том, что во время извержения здесь наступает настоящий апокалипсис. Мощность извергающегося Локи превышает мощность извержений всех действующих вулканов Земли.
Интенсивность вулканизма Ио прекрасно характеризует поведение вулкана Прометей. Этот объект продолжает беспрерывно извергаться на протяжении 20 лет с момента начала фиксации процессов. Не перестает течь лава из кратера другого вулкана Ио — Амирани.
Исследования самого вулканически активного объекта Солнечной системы
Самый значительный вклад в изучение первого из галилеевых спутников внесли результаты миссии АМС «Галилео». Космический аппарат, достигнув области Юпитера, стал искусственным спутником красавицы Ио. В таком положении съемка поверхности спутника Юпитера велась во время каждого орбитального полета. Аппарат совершил 35 витков вокруг этого горячего объекта. Ценность полученной информации заставила ученых из НАСА продлить миссию зонда еще на три года.
Траектория полета «Галилео»
Добавил важной информации для ученых полет зонда «Кассини», который по дороге к Сатурну сумел сделать несколько фотографий желто-зеленого спутника. Исследуя спутник в инфракрасном и в ультрафиолетовом диапазоне, зонд «Кассини» предоставил ученым из НАСА данные о составе ионосферы, о плазменном торе далекого небесного тела.
Космический зонд «Галилео» выполнив свою миссию, сгорел в сентябре 2003 года в горячих объятиях атмосферы Юпитера. Дальнейшее изучение любопытнейшего объекта Солнечной системы велись с помощью земным телескопов и при помощи наблюдений с борта орбитального телескопа «Хаббл».
Полет «Новых горизонтов»
Свежая информация о спутнике Ио стала поступать только после того, как автоматический зонд «Новые горизонты» в 2007 году достиг этой области Солнечной системы . Итогом этой работы стали снимки, подтвердившие версию о бесконечно продолжающихся вулканических процессах, меняющих облик этого далекого небесного тела.
Большие надежды на последующее изучение спутника Ио связаны с полетом нового космического зонда «Юнона», отправившегося в далекое путешествие в августе 2011 года. Сегодня этот корабль уже достиг орбиты Ио и стал его искусственным спутником. Компанию АМС «Юнона» по изучению космоса вокруг Юпитера, должна составить целая флотилия автоматических зондов:
- «Jupiter Europa Orbiter» (NASA);
- «Jupiter Ganymede Orbiter» (ESA — Европейское космическое агентство);
- «Jupiter Magnetospheric Orbiter» (JAXA — японское космическое агентство);
- «Jupiter Europa Lander» (Роскосмос).
Полет «Юноны»
Исследования вулканизма Ио продолжают интересовать ученых, однако общий интерес к этому космическому объекту немного ослаб. Связано это с тем, что практическая сторона изучения спутника Юпитера имеет мало общего с планами землян по поводу освоения космического пространства. Гораздо интереснее в этом плане выглядят другие космические объекты, находящие в сфере влияния Юпитера и Сатурна. Изучение поведения Ио дает ученым информацию о существующих в космосе естественных механизмах. Станет ли полезной информация о самом вулканически активном объекте Солнечной системы, покажет время. В данный момент прикладной аспект изучения спутника Юпитера Ио не рассматривается.