Ио – спутник Юпитера. Его диаметр составляет 3642 километра. Название спутника происходит от имени Ио (жрица Геры — древнегреческая мифология).
Загадочное небо влечет взгляды человека с тех пор, как он стал осознавать себя, как существо мыслящее. По разным причинам: сначала, вероятно, было удивление и изумление. Небо воспринималось, как что-то непонятное, волнующее, затем пугающее, приносящее иногда несчастья. Затем приносящее надежду. А потом взоры обращались на небесную сферу с целью познания и изучения.
В своем познании человечество продвинулось совсем ненамного, если мерить мерками Вселенной. Относительно хорошо мы исследовали свою Солнечную систему. Но еще осталось множество загадок, которые следует разгадать.
Сегодняшний разговор пойдет о спутниках планет нашей системы. Самые интересные и загадочные Луны у планеты Юпитер, впрочем, как и сама планета. Известны на данный момент 79 спутников Юпитера и только четыре из них открыл знаменитый Галилео Галилей. Все они разные и интересны по-своему.
Но самой загадочной является Ио – впервые открыл ее в 1610 году и назвал ее Юпитер I. Одно то, что планета активна и на ней до сих пор идет вулканическая деятельность, привлекает астрономов планеты Земля. И притом деятельность эта довольно бурная. Девять действующих вулканов на ее поверхности выбрасывают в атмосферу вещества на 200 км и более – такой мощи можно позавидовать. В нашей Солнечной системе только две планеты имеют вулканическую деятельность – Земля и спутник Юпитера Ио.
Чем интересен спутник
Нажмите на картинку чтобы перейти на интерактивный
Но не только вулканами знаменит Ио, недра разогреваются радиоактивной деятельностью и электричеством. Мощные токи внутри спутника возникают за счет большого магнитного поля и образующихся сильнейших приливов под воздействием Юпитера.
Внешний вид планеты очень красив, сочетание красного, желтого, коричневого, дает мозаичную живую картинку. Так же как и Луна, Ио обращена к Юпитеру всегда одной стороной. Средний радиус планеты составляет 1 821,3 км.
Наблюдение за спутником Ио
Галилео Галилей наблюдал за Ио 7 января 1610 года. Спутник был обнаружен с помощью первого в мире телескопа-рефрактора. Первое мнение астронома было ошибочное и показало спутник как один элемент с Европой. На второй день ученый рассмотрел спутники раздельно. Таким образом, дата 8 января 1610 года считается датой открытия Ио.
Основные исследования Ио
Планета активно изучается: первые данные о ней были получены в 1973 году с космического аппарата Пионер. «Пионер-10» и «Пионер-11» пролетали возле спутника 3 декабря 1973 года и 2 декабря 1974 года. Была уточнена масса и получены характеристики плотности, которая превышала все спутники, открытые ученым Галилео. Был обнаружен радиационный фон и незначительная атмосфера. Позже исследование Ио продолжат « » и « », которые пролетят мимо спутника в 1979 году. За счет более современной аппаратуры с усовершенствованными характеристиками, были получены улучшенные снимки спутника. Снимки с «Вояджера-1» показали наличие вулканической активности на поверхности спутника. «Вояджер-2» изучил спутник 9 июля 1979 года. Были изучены изменение вулканической активности, за время исследования спутника аппаратом «Вояджер-1».
Аппарат «Галилео» пролетел возле Ио 7 декабря 1995 года. Он сделал множество снимков поверхности Ио, а также открыл железное ядро. Миссия «Галилео «была закончена 23 сентября 2003 года, аппарат сгорел в . Корабль Галилео передал на Землю фотографии изумительных видов спутника, снятых в максимальной близости (261 км) от поверхности.
Поверхность спутника Ио
Замечательные цвета в вулканическом кратере Патера на спутнике Юпитера Ио, снимок космического корабля НАСА Галилео.
Ио имеет множество вулканов (около 400). Это наиболее геологически активное тело Солнечной системы. В процессе сжатия коры Ио образовалось около ста гор. Вершины некоторых, к примеру, Южная Боосавла, превышает пик Эвереста в два раза. На поверхности спутника располагаются обширные равнины. Поверхность его имеет уникальные свойства. Она содержит множество оттенков цветов: белого, красного, черного, зеленого. Такая особенность обусловлена регулярными потоками лавы, которые могут быть простираться до 500 километров. Ученые предполагают, что теплая поверхность планеты и возможность наличия воды делают возможным зарождения живой материи и дальнейшее ее обитание на спутнике.
Атмосфера спутника Ио
Атмосфера спутника является тонкой и имеет маленькую плотность, фактически правильнее говорить об экзосфере, которая наполняется вулканическими газами. В состав входят диоксид серы и другие газы. Вулканические выбросы спутника не содержат воду и водяные пары. Таким образом, Ио имеет существенное отличие от других спутников Юпитера.
Важным открытием космического аппарата Галилео стало обнаружение на значительной высоте спутника ионосферы. Вулканическая активность изменяет атмосферу и ионосферу спутника.
Орбита и вращение спутника
Ио – это синхронный спутник. Его орбита располагается в 421700 км от центра Юпитера. Полный оборот вокруг планеты Ио совершает за 42,5 часа.
Вулканические процессы на спутнике Ио
Процессы извержения на спутнике происходят не в результате распада радиоактивных элементов, а в результате приливного взаимодействия с Юпитером. Приливная энергия разогревает недра спутника и за счет этого выделяется колоссальная энергия, примерно, от 60 до 80 триллионов ватт, распределение которой происходит неравномерно. Так, например, аппарат «Вояджер-1» обнаружил 8 активных извержений вулканов. Через некоторое время были проведены исследования поверхности аппаратом «Вояджер-2», которые показали извержение 7 из них (они продолжали извергаться).
Ио яркий и удивительный мир, аналогов которому нет во всей Солнечной системе. Активный вулканизм на спутнике размером с нашу Луну просто поражает масштабами, а футуристические фотографии поверхности спутника, полученные множеством космических аппаратов заставляют вновь и вновь погружаться в атмосферу этого далекого и таинственного мира.
Спутник Ио — один из крупных лун Юпитера галилейской группы. Это уникальный объект, на котором находиться более четырехсот активных вулканов. Поверхность спутника вызывает особый интерес у исследователей. Из всех небесных тел Солнечной системы, вулканическая деятельность прослеживается только на Земле и на спутнике .
История открытия
Впервые, луны газового гиганта были замечены Галилео Галилеем в 1610 году. Он рассмотрел на орбите Юпитера сразу четыре небесных тела. Ио — это первый спутник среди галилейской группы. Галилей не называл свои открытия, а дал им порядковые номера.
Симон Мариус, который обнаружил луны в 1614 году, предложил назвать их мифическими именами. Ио относилась к потомкам Геракла. Она была жрицей в храме, а также любовницей бога Зевса.
Характеристики
Первый спутник имеет шарообразную форму. Радиус небесного тела полюсах составляет 1817 км, на экваторе — 1830 км. Меньшая окружность объяснятся приплюснутостью шара на полюсных участках. Из-за воздействия гравитационных сил материнской планеты, а также соседних лун и , Ио имеет необычную форму.
Плотность первого спутника немного меньше, чем у и составляет 3,55 г/м 3 . Показатели плотности других лун газового гиганта уменьшаются по мере удаленности от него. К примеру, у самого удаленного спутника — 1,83 г/м 3 .
Периоды обращения вокруг Юпитера и собственной оси у Ио совпадают. Из-за чего, он всегда повернут к газовому гиганту одной стороной. В перигелии луна приближается к материнской планете на 422 000 км и удалятся на 423 000 км. Полный оборот вокруг Юпитера, он осуществляет за 42 земных часа.
Поверхность Ио
Первая луна газового гиганта заметно отличается от своих соседей. Сверху он покрыт отложениями из-за вулканической активности. Они похожи на темные пятна на фоне ярко-желтой поверхности.
Здесь нет воды, но имеются ледяные залежи. На спутнике много активных вулканов, но общее количество кальдер составляет не более двух процентов. Максимальная глубина кратеров — 150 м. Большую часть поверхности луны занимают равнины. Горные цепи в шесть километров наблюдаются южной стороне. Максимальная высота не превышает 17,5. Горные участки изолированы, представлены в виде наклонных блоков и плато. Их образование объясняется сжиманием литосферы,
Атмосфера
Частые извержения, мощные катаклизмы изменяют не только поверхность луны, но и формируют тонкий слой атмосферы. Здесь она состоит из диоксида серы, кислорода, хлорида натрия. Газовая оболочка неравномерна по плотности и толщине. Ввиду этого, давление здесь также существенно различается. На ночной стороне оно минимальное, а на экваторе максимальное. Наиболее плотные участки атмосферы наблюдаются в вулканической зоне, где она пополняется диоксидом серы из-за извержений.
Вследствие воздействия космической радиации и газовой оболочки спутника образовываются полярные сияния.
Самая низкая температура здесь составляет 184°, а самая высокая — 1527°.
Изучение вулканической активности на спутнике Юпитера Ио
Наиболее привлекательными объектами для исследований на луне газового гиганта являются вулканы. Впервые сюда были отправлены космические зонды “Пионер 10” и “Пионер 11”. С их помощью, ученым удалось определить размеры и получить первые снимки уникального светила. Извержения были замечены аппаратом “Вояджер-1″ в 1979 году. После нескольких месяцев наблюдений, активность вулканов продолжалась. Это открытие стало причиной продолжить изучение поверхности первого спутника.
С помощью космических зондов, астрономы определили, что здесь присутствуют вулканы двух видов:
- С температурой выше трехсот градусов. В этом случае, скорость выброса газов составляет 500 м/с, а высота столба не превышает ста километров.
- Мощные объекты с температурой в 1000°. Выброс газа происходит со скоростью 1,5 км/с, а высота столба достигает 500 км.
После двух аппаратов “Вояджер”, к орбите газового гиганта был отправлен корабль НАСА “Галилео”. Он был запущен в 1989 году и достиг своей цели спустя шесть лет. Зонд передавал на Землю подробные данные о поверхности и структуре первой луны.
В 2000 году в космическое пространство был отправлен новый аппарат НАСА “Кассини- Гюгенс” для получения информации о строении самого уникального спутника в Солнечной системе.
Спустя семь лет, корабль “Новые горизонт” по пути к Поясу Койпера, посетил первую луну Юпитера и передал свежие снимки.
В данный момент на орбите газового гиганта находиться аппарат “Юнона”, с помощью которого изучается уникальная поверхность спутника. Полученные данные помогут ученым в исследовании периодичности извержений.
Наземное наблюдение не прекращаются.
- На равнинах первой луны Юпитера, температура воздуха может быть ниже двухсот градусов. А в области вулканических вершин она повышается до трех тысяч.
- Здесь часто наблюдается снег из диоксида серы.
- Из-за частых землетрясений, потоков лав и пепла, рельеф небесного тела не постоянен. Места, где наблюдались горы могут преобразоваться в равнину и наоборот.
- В момент образования, на Ио могла быть вода. Но мощные излучения материнской планеты устранили жидкость.
С именем Галилео Галилея связаны наиболее важные астрономические открытия в истории изучения космоса. Именно благодаря этому талантливому и настойчивому итальянцу, мир в 1610 году впервые узнал о существовании четырех спутников Юпитера. Первоначально эти небесные объекты получили собирательное название — галилеевы спутники. Позже, каждому из них присвоили свое название: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Каждый из четырех крупнейших спутников Юпитера по своему интересен, однако именно спутник Ио выделяется среди других галилеевых спутников. Это небесное тело является самым экзотическим и необычным среди других объектов Солнечной системы.
Что необычного в спутнике Ио?
Уже при одном наблюдении в телескоп спутник Ио своим внешним видом выделяется среди других спутников Солнечной системы. Вместо обычной серой и мутной поверхности небесное тело имеет диск ярко-желтого цвета. В течение 400 лет человек не мог найти причину такой необычной расцветки поверхности юпитерианского спутника. Только в конце XX века, благодаря полетам автоматических космических зондов к гиганту Юпитеру, удалось получить информацию о галилеевых спутниках. Как оказалось, Ио является едва ли не самым вулканически активным объектом Солнечной системы в плане геологии. Подтверждением тому стало огромное количество действующих вулканов, обнаруженных на спутнике Юпитера. На сегодняшний день их выявлено около 400 и это на площади, которая в 12 раз меньше площади нашей планеты.
Площадь поверхности спутника Ио составляет 41,9 кв. километров. Земля имеет площадь поверхности 510 млн. км, и на ее поверхности сегодня находится 522 действующих вулкана.
По своим размерам многие вулканы Ио превышают размеры земных вулканов. По интенсивности извержений, их продолжительности и мощности, вулканическая деятельность на спутнике Юпитера превосходит аналогичные земные показатели.
Некоторые вулканы этого спутника выбрасывают огромное количество ядовитых газов на высоту 300-500 км. При этом сама поверхность самого необычного спутника Солнечной системы Ио представляет собой обширную равнину, в центре которой присутствует огромный горный массив, разделенный огромными лавовыми потоками. Средние высоты горных образований на Ио составляют 6-6,5 км, однако здесь так же встречаются горные пики, высотой более 10 км. К примеру, гора Южная Боосавла имеет высоту 17-18 км и является самой высоким пиком Солнечной системы.
Почти вся поверхность спутника – это результаты многовековых извержений. По данным инструментальных исследований, проводимых с борта космических зондов «Вояджер-1», «Вояджер-2» и других аппаратов, основной материал поверхности спутника Ио – замороженная сера, диоксид серы и вулканический пепел. Почему разноцветных участков на поверхности спутника так много. Это объясняется тем, что активный вулканизм постоянно формирует характерную контрастность расцветки поверхности спутника Ио. Объект может в течение короткого промежутка времени сменить свою ярко-желтую расцветку на белый или черный цвет. Продукты вулканических извержений формируют тонкую и неоднородную по составу атмосферу спутника.
Подобная вулканическая активность вызвана особенностями строения небесного тела, которое постоянно подвергается приливному действию гравитационного поля материнской планеты и воздействию со стороны других крупных спутников Юпитера, Европы и Ганимеда. В результате влияния космической гравитации в недрах спутника между корой и внутренними слоями возникает трение, порождающее естественный нагрев материи.
Для астрономов и геологов, занимающихся изучением строения объектов Солнечной системы, Ио представляет собой реальный и действующий полигон, где сегодня происходят процессы, характерные для раннего периода формирования нашей планеты. Ученые во многих областях науки сегодня тщательно изучают геологию этого небесного тела, делая уникальный спутник Юпитера Ио объектом пристального внимания.
Самое геологически активное небесное тело Солнечной системы имеет диаметр 3630 км. Размеры Ио не такие уж большие, в сравнении с другими спутниками Солнечной системы. По своим параметрам спутник занимает скромное четвертое место, пропуская вперед огромных Ганимеда, Титана и Каллисто. Диаметр Ио только на 166 км. превышает диаметр Луны — спутника Земли (3474 км).
Спутник ближе всех расположен к материнской планете. Расстояние от Ио до Юпитера составляет всего 420 тыс. км. Орбита имеет практически правильную форму, разница между перигелием и апогелием составляет всего 3400 км. Объект несется по круговой орбите вокруг Юпитера с огромной скоростью 17 км/с, совершая полный оборот вокруг него за 42 земных часа. Движение по орбите осуществляется синхронно с периодом вращения Юпитера, поэтому Ио всегда повернуто к нему одним и тем же полушарием.
Основные астрофизические параметры небесного тела следующие:
- масса Ио составляет 8,93х1022кг, что в 1,2 раза больше массы Луны;
- плотность спутника составляет 3,52 г/см3;
- величина ускорения свободного падения на поверхности Ио равна 1,79 м/с2.
Наблюдая за положением Ио в ночном небе, легко определить стремительность его движения. Небесное тело постоянно меняет свое положение относительно планетарного диска материнской планеты. Несмотря на довольно внушительное собственное гравитационное поле спутника, Ио не в состоянии содержать постоянно плотную и однородную атмосферу. Тонкая газовая оболочка вокруг луны Юпитера — практически космический вакуум, не препятствует выбросу продуктов извержения в космическое пространство. Этим и объясняется огромная высота столбов вулканических выбросов, происходящих на Ио. В отсутствие нормальной атмосферы на поверхности спутника преобладают низкие температуры, до -183° С. Однако такая температура не является однородной для всей поверхности спутника. На инфракрасных снимках, полученных с космического зонда «Галилео», была видна неоднородность температурного слоя поверхности Ио.
На основной площади небесного тела преобладают низкие температуры. На температурной карте такие области окрашены в синий цвет. Однако в ряде мест на поверхности спутника имеются ярко-оранжевые и красные пятна. Это районы наибольшей вулканической активности, где на обычных снимках извержения видны и хорошо просматриваемы. Вулкан Пеле и лавовый поток Локе — самый горячие области на поверхности спутника Ио. Температура в этих областях варьируется в пределах 100-130° ниже нуля по шкале Цельсия. Маленькие красные точки на температурной карте — кратеры действующих вулканов и места разломов в коре. Здесь температура достигает значений 1200-1300 градусов Цельсия.
Структура спутника
Не имея возможности высадиться на поверхность, ученые сегодня активно работают над моделированием структуры юпитерианской луны. Предположительно спутник состоит из силикатных пород, разбавленных железом, что свойственно строению планет земной группы. Это подтверждает и высокая плотность Ио, которая выше чем у ее соседей — Ганимеда, Каллисто и Европы.
Современная модель, составленная на основе данных, полученных космическими зондами, выглядит следующим образом:
- в центре спутника железное ядро (сульфид железа), составляющее 20% массы Ио;
- мантия, состоящая из минералов астероидной природы, находится в полужидком состоянии;
- жидкий подповерхностный слой магмы толщиной 50 км;
- литосфера у спутника состоит из соединений серы и базальта, достигая толщины 12-40 км.
Оценивая данные, полученные при моделировании, ученые пришли к выводу, что у спутника Ио ядро должно иметь полужидкое состояние. Если в нем присутствуют вместе с железом соединения серы, его диаметр может достигать 550-1000 км. Если же это полностью металлизированная субстанция, размеры ядра могут колебаться в пределах 350-600 км.
Ввиду того, что при исследованиях спутника не было обнаружено магнитного поля, процессы конвекции в ядре спутника отсутствуют. На этом фоне возникает естественный вопрос, каковы же истинные причины такой интенсивной вулканической деятельности, откуда вулканы Ио черпают свою энергию?
Незначительные размеры спутника не позволяют говорить о том, что разогрев недр небесного тела осуществляется за счет реакции радиоактивного распада. Основной источник энергии внутри спутника – приливное воздействие своих космических соседей. Под действием гравитации Юпитера и соседних спутников Ио совершает колебания, двигаясь по собственной орбите. Спутник словно раскачивается, испытывая во время движения сильную либрацию (равномерное покачивание). Эти процессы приводят к искривлению поверхности небесного тела, вызывая термодинамический нагрев литосферы. Это можно сравнить с изгибом металлической проволоки, которая в месте сгиба сильно нагревается. В случае с Ио все перечисленные процессы происходят в поверхностном слое мантии на границе с литосферой.
Спутник покрыт сверху отложениями — результатами вулканической деятельности. Их толщина варьируется в диапазоне 5-25 км в местах основной локализации. По своему цвету, это темные пятна, сильно контрастирующие с ярко-желтой поверхностью спутника, вызванные излияниями силикатной магмы. Несмотря на большое число действующих вулканов, общая площадь вулканических кальдер на Ио не превышает 2% от площади поверхности спутника. Глубина вулканических кратеров незначительна и не превышает 50-150 метров. Рельеф на большей части небесного тела равнинный. Только на некоторых участках присутствуют массивные горные цепи, например, комплекс вулкана Пеле. Помимо этого вулканического образования на Ио выявлены горный массив вулкана Патера Ра, горные цепи и массивы различной протяженностью. У большинства из них имеются названия, созвучные земным топонимам.
Вулканы спутника Ио и его атмосфера
Самыми любопытными объектами на спутнике Ио являются его вулканы. Размеры областей с повышенной вулканической активностью колеблются в диапазоне от 75 до 300 км. Еще первый «Вояджер» во время своего полета зафиксировал на Ио процесс извержения сразу восьми вулканов. Через несколько месяцев снимки, сделанные космическим кораблем «Вояджер» в 1979 году, подтвердили информацию, что извержения в указанных точках продолжаются. На том месте, где располагается самый крупный вулкан Пеле, была зафиксирована самая высокая температура на поверхности, +600 градусов по Кельвина.
Последующие изучения информации с космических зондов позволили ученым-астрофизикам и геологам разделить все вулканы Ио по следующим типам:
- самые многочисленные вулканы, которые имеют температуру 300-400 К. Скорость выброса газов составляет 500 м/с, а высота столба выбросов не превышает 100 км;
- ко второму типу относятся самые горячие и самые мощные вулканы. Здесь можно говорить о температурах в 1000К в самой кальдере вулкана. Для этого типа характерны высокая скорость выброса — 1,5 км/с, гигантская высота газового султана – 300-500 км.
Вулкан Пеле принадлежит как раз ко второму типу, имея кальдеру диаметром 1000 км. Отложения в результате извержений этого гиганта занимают огромную площадь — один млн. километров. Не менее интересным выглядит и другой вулканический объект – Патера Ра. С орбиты этот участок поверхности спутника напоминает морское головоногое животное. Змеевидные лавовые потоки, отходящие от места извержения, протянулись на 200-250 км. Тепловые радиометры космических аппаратов не позволяют точно определить природу этих потоков, как и в случае с геологическим объектом Локи. Диаметр его составляет 250 км и по всей вероятности это озеро, наполненное расплавленной серой.
Высокая интенсивность извержений и огромные масштабы катаклизмов не только постоянно меняют рельеф спутника и ландшафт на его поверхности, но и формируют газовую оболочку — подобие атмосферы.
Основной компонент атмосферы спутника Юпитера — диоксид серы. В природе это сернистый газ, не имеющий цвета, однако обладающий резким запахом. В качестве дополнения наряду с диоксидом серы в газовой прослойке Ио выявлены монооксид серы, хлорид натрия, атомы серы и кислорода.
Диоксид серы на Земле является распространенной пищевой добавкой, которая активно применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта Е220.
Тонкая атмосфера спутника Ио неравномерна по своей плотности и толщине. Этим же непостоянством характеризуется и атмосферное давление спутника. Максимальное значение атмосферного давления Ио составляет 3 нбар и наблюдается в районе экватора на полушарии, обращенном к Юпитеру. Минимальные значения атмосферного давления выявлены на ночной стороне спутника.
Султаны раскаленных газов — не единственная визитная карточка спутника Юпитера. Даже при условии наличия сильно разряженной атмосферы, в экваториальной области над поверхностью небесного тела можно наблюдать сияния. Эти атмосферные явления связаны с воздействием космической радиации на заряженные частицы, поступающие в верхние слои атмосферы в процессе извержения вулканов Ио.
Исследования спутника Ио
Детальное исследование планет газовых гигантов и их систем началось в 1973-74 годах с миссий космических автоматических зондов «Пионер-10» и «Пионер-11». Эти экспедиции предоставили ученым первые снимки спутника Ио, на основании которых уже были сделаны более точные расчеты размеров небесного тела и его астрофизических параметров. Следом за «Пионерами» к Юпитеру отправились два американские космических зонда «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Второму аппарату удалось максимально приблизиться к Ио на расстояние 20 тыс. км и сделать более качественные снимки с близкого расстояния. Именно благодаря работе «Вояджеров» астрономы и астрофизики получили информацию о наличии на этом спутнике активной вулканической деятельности.
Миссию первых космических зондов, изучавших космическое пространство около Юпитера, продолжил аппарат НАСА «Галилео», запущенный в 1989 году. Спустя 6 лет корабль добрался до Юпитера, став его искусственным спутником. Параллельно с изучением планеты-гиганта автоматический зонд Галилео сумел передать на Землю данные о поверхности спутника Ио. Во время орбитальных полетов с борта космического зонда в земные лаборатории поступала ценная информация о строении спутника и данные о его внутренней структуре.
После непродолжительного перерыва в 2000 году эстафету в изучении самого уникального спутника Солнечной системы перехватил космический зонд НАСА и ЕКА «Кассини-Гюйгенс». Изучение и обследованием Ио аппарат занимался во время своего долгого путешествия к Титану — спутнику Сатурна. Самые последние данные о спутнике были получены с помощью современного космического зонда «Новые горизонты», пролетевшего вблизи Ио в феврале 2007 года по дороге к поясу Койпера. Новую порцию снимков представили ученым наземные обсерватории и космический телескоп «Хаббл».
В настоящее время на орбите Юпитера работает аппарат НАСА «Юнона». Помимо исследования Юпитера его инфракрасный спектрометр продолжает изучение вулканической деятельности спутника Ио. Данные, передаваемые на Землю, позволяют ученым осуществлять мониторинг действующих вулканов на поверхности этого интереснейшего небесного тела.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Ио, спутник , названный по имени любовницы бога Зевса, представляет собой удивительно интересный и смертельно опасный мир, который скорее можно назвать воплощением ада. Ио относится к четырем галилеевым спутникам, и все они очень отличаются друг от друга, и каждый из них представляет собой особый мир, способный поразить даже очень богатое воображение. Ио тоже не исключение.
Землетрясения и извержения вулканов даже на Земле выглядят устрашающе, а она куда как больше этого небольшого спутника, имеющего диаметр всего в 1131 км. Однако это самый активный в геологическом плане объект Солнечной системы! Всяческие катаклизмы там происходят постоянно, множество вулканов извергаются, а ландшафт постоянно меняется.
Ио из всех галилеевых спутников расположен ближе всех к Юпитеру – расстояние от него всего 422 тысячи километров, немного больше, чем от Земли до Луны. Сформировался же он в основном из силикатных пород и железа, имеет горячее железное ядро. Кстати, в этом его отличие от большинства других спутников, которые обычно представляют собой мертвый кусок камня или льда.
Под действием Юпитера и других крупных спутников Ио буквально корежит, а недра его постоянно разогреваются. Если небольшая Луна вызывает своей гравитацией на Земле приливы и отливы, то можно представить, какие катаклизмы вызывает на Ио такой гигант, как Юпитер.
Галилеевы спутники Юпитера. Ио - справа.
Вот лишь несколько самых любопытных фактов:
Ио, спутник Юпитера, при своем небольшом размере имеет очень большие горы. Гора Южная Боосавла вдвое выше земной Джомолунгмы. И такие горы появляются из-за сжатия коры спутника.
На Ио постоянно происходят извержения вулканов, из-за приливного действия Юпитера и других спутников. Вулканы извергают серу и её соединения на высоту до 500 км. Мало того, следы серы с Ио обнаруживаются и на орбите спутника, и даже на других спутниках, например, на , она имеется прямо на ледяной поверхности.
Извержения вулканов на Ио, спутнике Юпитера
Извержения вулканов порождают потоки лавы, растекающиеся на 500 км от вулканов. Из-за преимущественно серного состава поверхность Ио имеет причудливые цвета. А благодаря обильному истечению лавы и пеплу ландшафт его постоянно меняется. Плюс регулярные землетрясения могут воздвигнуть горы там, где их до этого не было, и сравнять там, где они были.
Эти же извержения создают тонкую атмосферу вокруг Ио, в которой, кстати, иногда бывают и полярные сияния.
Извержение в патерах Тваштара, снятое аппаратом «Новые горизонты» в 2007 году.
Температура на поверхности – около -200 градусов, зато на вершинах вулканов может достигать 3000 градусов. Снег из диоксида серы – типичное явление.
Так что спутник Юпитера Ио – очень зловещий, опасный, но по-своему красивый и очень любопытный мир. Это мир огня и серы, как типичный ад, только в реальности.
Кроме Ио и Земли, действующих вулканов пока не обнаружено нигде в Солнечной системе.
Открытие Ио, спутника Юпитера
Когда Галилео Галилей 7 января 1610 года навел свой самодельный телескоп на Юпитер, он обнаружил всего три спутника. Ио и Европа слились в один объект, и Галилей не смог их рассмотреть. Однако уже на следующий день он ясно увидел, что спутников все-таки четыре, поэтому датой открытия Ио считается 8 января 1610 года.
Кстати, Галилей назвал этот спутник Юпитером I, и лишь немного позднее Симон Марий дал ему нынешнее название, поддержав предложение Иоганна Кеплера называть все спутники Юпитера в честь любовниц бога Зевса (Юпитера). Правда, названия эти тогда не прижились, и лишь в середине 20 века спутник Ио снова стали так называть – до этого он так и был Юпитером I.
Любопытно, что, согласно мифам, Зевс изнасиловал юную Ио, а потом превратил её в корову, чтобы про сей факт не узнала жена – Гера.
Наблюдение Ио
После открытия этого спутника два века подряд ни один астроном не смог увидеть на нем никаких деталей. Лишь на рубеже 19-20 веков появились достаточно мощные инструменты, которые позволили что-то увидеть. Плюс спектрографические и другие исследования помогли кое-что узнать о природе Ио и подтвердить вулканическую активность. Основные данные и качественные фотографии были получены лишь благодаря космическим зондам и телескопу
Обычный любитель астрономии, вооруженный гораздо более скромными инструментами, увидит Ио лишь как звезду. Кстати, уже в 8-10-кратный бинокль Ио можно прекрасно увидеть, когда спутник находится на достаточном расстоянии от Юпитера и не сливается с ним. В телескоп, даже довольно скромный, различить все 4 галилеевых спутника вообще не представляет труда.
80-мм рефрактор с качественной оптикой позволяет наблюдать прохождение теней от спутников по диску Юпитера. Более крупный инструмент даст возможность увидеть разницу в резкости этих теней. Можно видеть этот процесс более крупным планом, что довольно интересное занятие. Иногда удается увидеть двойное или даже тройное прохождение теней. Так же можно увидеть оттенок спутника – у Ио он желтый благодаря обилию серы.
Во время противостояния можно увидеть одновременно прохождение самого спутников и их теней по диску Юпитера. Наблюдать их на фоне неба гораздо сложнее, из-за неполной фазы и темного фона.
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.