Най-важните астрономически открития в историята на космическите изследвания са свързани с името на Галилео Галилей. Именно благодарение на този талантлив и постоянен италианец светът през 1610 г. за първи път научи за съществуването на четирите луни на Юпитер. Първоначално тези небесни обекти получиха общо име - галилееви спътници. По-късно на всеки от тях е дадено име: Йо, Европа, Ганимед и Калисто. Всеки от четирите най-големи спътника на Юпитер е интересен по свой собствен начин, но той е спътник Йо, който се откроява сред останалите спътници на Галилея. Това небесно тяло е най-екзотичното и необичайно сред другите обекти на Слънчевата система.
Какво е необичайно в спътника Io?
Вече с едно наблюдение през телескоп, спътникът Iо се откроява с появата си сред другите спътници на Слънчевата система. Вместо обичайната сива и кална повърхност, небесното тяло има ярко жълт диск. В продължение на 400 години човекът не можа да намери причината за такъв необичаен цвят на повърхността на спътника Юпитер. Едва в края на 20-ти век, благодарение на полетите на автоматичните космически сонди към гигантския Юпитер, беше възможно да се получи информация за спътниците на Галилея. Оказа се, че Йо е може би най-вулканично активният обект на слънчевата система по отношение на геологията. Това беше потвърдено от огромния брой активни вулкани, открити на спътника на Юпитер. Към днешна дата те са идентифицирали около 400 и се намират в района, който е 12 пъти по-малък от района на нашата планета.
Площта на спътника Io е 41,9 квадратни метра. километри. Земята е с площ от 510 милиона километра, а на нейната повърхност днес има 522 активни вулкана.
По големина много вулкани Йо превишават размера на земните вулкани. Според интензивността на изригванията, тяхната продължителност и сила, вулканичната активност на спътника на Юпитер надвишава подобни земни показатели.
Някои вулкани от този сателит излъчват огромно количество отровни газове на височина от 300-500 км. В същото време, повърхността на най-необичайния спътник на Слънчевата система Йо е огромна равнина, в центъра на която има огромна планинска верига, разделена от огромни потоци лава. Средните височини на планинските формации на Йо са 6-6,5 км, но тук има и планински върхове, високи над 10 км. Например, планината Южна Боосавла е с височина 17-18 км и е най-високият връх на Слънчевата система.
Почти цялата повърхност на спътника е резултат от вековни изригвания. Според инструментални проучвания, проведени от космическите сонди Voyager-1, Voyager-2 и други устройства, основният повърхностен материал на спътника Io е замразена сяра, серен диоксид и вулканична пепел. Защо многоцветни зони на повърхността на спътника толкова много. Това се дължи на факта, че активният вулканизъм постоянно формира характерния контраст на оцветяването на повърхността на спътника Io. Един обект може да промени ярко жълтия си цвят на бял или черен за кратко време. Продуктите от вулканични изригвания образуват тънък и разнороден състав на атмосферата на спътника.
Такава вулканична дейност се дължи на особеностите на структурата на небесното тяло, което е постоянно изложено на приливното действие на гравитационното поле на майчината планета и въздействието на други големи спътници на Юпитер, Европа и Ганимед. В резултат на влиянието на космическата гравитация в дълбините на спътника се появява триене между земната кора и вътрешните слоеве, което генерира естествено нагряване на материята.
За астрономи и геолози, които изучават структурата на обектите в Слънчевата система, Йо е истинско и активно тестово поле, където се срещат процеси, характерни за ранния период на формиране на нашата планета. Учените от много области на науката днес внимателно изучават геологията на това небесно тяло, правейки уникалния спътник на Юпитер Io обект на голямо внимание.
Интересни факти за спътника Io
Най-геологично активното небесно тяло в Слънчевата система е с диаметър 3,630 км. Размерите на Йо не са толкова големи в сравнение с другите спътници в Слънчевата система. По отношение на параметрите си, спътникът заема скромно четвърто място, минавайки напред огромните Ганимед, Титан и Калисто. Диаметърът на Йо е само 166 км. превишава диаметъра на лунния спътник (3474 км).
Сателитът е най-близо до майчината планета. Разстоянието от Йо до Юпитер е само 420 хил. Км. Орбитата има почти правилна форма, разликата между перихелия и апогелия е само 3400 км. Обектът се втурва в кръгова орбита около Юпитер с огромна скорост от 17 км / сек, като завършва около 42 земни часа. Движението в орбита е синхронизирано с периода на ротация на Юпитер, така че Йо винаги се обръща към него от същото полукълбо.
Основните астрофизични параметри на небесното тяло са следните:
- Масата на Йо е 8,93x1022 кг, което е 1,2 пъти повече от масата на Луната;
- плътността на спътника е 3,52 g / cm3;
- ускорението на гравитацията на повърхността на Io е 1.79 m / s2.
Наблюдавайки позицията на Йо на нощното небе, е лесно да се определи бързината на неговото движение. Небесното тяло непрекъснато променя позицията си спрямо планетарния диск на майчината планета. Въпреки доста внушителното гравитационно поле на спътника, Йо не е в състояние да поддържа постоянно плътна и хомогенна атмосфера. Тънката газова обвивка около Луната на Юпитер е практически космически вакуум, не пречи на освобождаването на продукти от изригване в космоса. Това обяснява огромната височина на стълбовете на вулканичното изхвърляне, които се случват на Йо. При липса на нормална атмосфера на повърхността на спътника преобладават ниски температури до -183 ° C. Въпреки това, тази температура не е еднаква за цялата сателитна повърхност. В инфрачервените изображения, получени от космическата сонда на Галилео, се вижда хетерогенността на температурния слой на повърхността на Йо.
Ниските температури преобладават в основната зона на небесното тяло. На температурната карта такива зони са оцветени в синьо. На някои места обаче на сателитната повърхност има ярко оранжеви и червени петна. Това са областите с най-голяма вулканична дейност, където изригванията са видими и ясно видими на обикновените изображения. Вулканът Пеле и Лока Лава са най-горещите зони на повърхността на спътника Йо. Температурата в тези зони варира от 100-130 ° под нулата по скалата на Целзий. Малките червени точки на температурната карта са кратери на активни вулкани и места на фрактури в земната кора. Тук температурата достига 1200-1300 градуса по Целзий.
Спътникова структура
Неспособни да кацнат на повърхността, учените сега активно работят върху моделирането на структурата на Юпитеанската луна. Предполага се, че спътникът се състои от силикатни скали, разредени с желязо, което е характерно за структурата на земните планети. Това се потвърждава от високата плътност на Йо, която е по-висока от тази на нейните съседи - Ганимед, Калисто и Европа.
Модерният модел, базиран на данни, получени от космически сонди, е както следва:
- в центъра на спътника - желязното ядро (железен сулфид), което представлява 20% от масата на йо;
- мантията, състояща се от минерали с астероидна природа, е в полутечно състояние;
- повърхностен слой с течна магма с дебелина 50 км;
- Спътниковата литосфера се състои от серни и базалтови съединения, достигащи дебелина от 12-40 км.
Оценявайки данните, получени в симулацията, учените стигнали до заключението, че сателитното ядро трябва да има полутечно състояние. Ако серните съединения присъстват заедно с желязото, диаметърът му може да достигне 550-1000 км. Ако е напълно метализирано вещество, размерът на ядрото може да варира между 350-600 km.
Поради факта, че по време на сателитни изследвания не е открито магнитно поле, в сателитното ядро няма конвекционни процеси. На този фон възниква естествен въпрос, какви са истинските причини за такава интензивна вулканична дейност, откъде вулканите Йо извличат енергията си?
Незначителният размер на спътника не ни позволява да кажем, че нагряването на недрата на небесното тяло се извършва поради реакцията на радиоактивен разпад. Основният източник на енергия в сателита е приливният ефект на неговите космически съседи. Под влияние на гравитацията на Юпитер и съседните спътници, Йо осцилира, движейки се в собствената си орбита. Сателитът изглежда се люлее, преживява силна либрация (равномерно разклащане), докато се движи. Тези процеси водят до изкривяване на повърхността на небесното тяло, което води до термодинамично нагряване на литосферата. Това може да се сравни с огъването на метална жица, която на мястото на огъване е много гореща. В случая на Йо всички тези процеси се случват в повърхностния слой на мантията на границата с литосферата.
Сателитът е покрит от седименти - резултатите от вулканичната дейност. Дебелината им варира от 5 до 25 км в местата на основната локализация. В техния цвят това са тъмни петна, силно контрастиращи с яркожълтата повърхност на спътника, причинена от изливането на силикатна магма. Въпреки големия брой активни вулкани, общата площ на вулканичните калдери на Йо не надвишава 2% от площта на сателитната повърхност. Дълбочината на вулканичните кратери е незначителна и не превишава 50-150 метра. Релефът на по-голямата част от небесното тяло е плосък. Само в някои райони има масивни планински вериги, например комплексът от вулкана Пеле. В допълнение към тази вулканична формация на Йо, се открива планинския масив на вулкана Патер Ра, планински вериги и масиви с различна дължина. Повечето от тях имат имена, съответстващи на земните топоними.
Вулканите на Йо и нейната атмосфера
Най-интересните обекти на спътника Йо са неговите вулкани. Размерът на районите с повишена вулканична активност варира от 75 до 300 км. Дори първият Вояджър по време на полета си записва изригването на осем вулкана на Йо. Няколко месеца по-късно снимките, направени от космическия кораб "Вояджър" през 1979 г., потвърждават информацията, че изригванията в тези точки продължават. На мястото, където се намира най-големият вулкан Пеле, се отбелязва най-високата повърхностна температура - +600 градуса по Келвин.
Последващите изследвания на информацията от космическите сонди позволиха на астрофизиците и геолозите да разделят всички вулкани на Йо на следните видове:
- най-многобройните вулкани, които имат температура от 300-400 К. Скоростта на емисиите на газ е 500 m / s, а височината на емисионната колона не надвишава 100 km;
- Вторият тип включва най-горещите и най-мощните вулкани. Тук може да се говори за температури в 1000K в калдерата на самия вулкан. Този тип се характеризира с висока скорост на изхвърляне от 1.5 km / s, а гигантската височина на газовия султан е 300-500 km.
Вулканът Пеле принадлежи към втория тип, с калдера с диаметър от 1000 км. Депозитите в резултат на изригванията на този гигант заемат огромна площ - един милион километра. Друг вулканичен обект, Pater Ra, изглежда не по-малко интересен. От орбита тази част от повърхността на спътника прилича на морски главоноги. Serpentine лава потоци, които се простират от мястото на изригване, протегна за 200-250 км. Термичните радиометри на космическите апарати не позволяват точно да се определи естеството на тези потоци, какъвто е случаят с геоложкия обект на Локи. Диаметърът му е 250 км и по всяка вероятност това езеро е пълно с разтопена сяра.
Високата интензивност на изригванията и огромният мащаб на катаклизмите не само постоянно променят релефа на сателита и пейзажа върху неговата повърхност, но и образуват газова обвивка - вид атмосфера.
Основният компонент на атмосферата на спътника на Юпитер е серен диоксид. В природата това е газ серен диоксид без цвят, но със силна миризма. В допълнение към серен диоксид, се установяват серен монооксид, натриев хлорид, серни атоми и кислородни атоми в Io газ междинния слой.
Серен диоксид на Земята е обща хранителна добавка, която се използва широко в хранителната промишленост като консервант Е220.
Тънката атмосфера на спътника Йо е неравномерна по своята плътност и дебелина. Атмосферното налягане на сателита също се характеризира с тази несъответствие. Максималната стойност на атмосферното налягане Io е 3 nbar и се наблюдава в областта на екватора в полусферата, обърната към Юпитер. Минималните стойности на атмосферното налягане се намират в нощната страна на спътника.
Султаните от горещи газове не са единствената визитна картичка на спътника на Юпитер. Дори и с наличието на силно разпръсната атмосфера, аврорите могат да се наблюдават в екваториалната област над повърхността на небесното тяло. Тези атмосферни явления са свързани с ефекта на космическото лъчение върху заредени частици, влизащи в горната атмосфера по време на изригването на вулканите Йо.
Изследвания на сателитните технологии
Детайлно проучване на планетите на газовите гиганти и техните системи започна през 1973-74 г. с мисиите на космическите сонди на Pioner-10 и Pioneer-11. Тези експедиции предоставиха на учените първите изображения на спътника Йо, на базата на които бяха направени по-точни изчисления за размера на небесното тяло и неговите астрофизични параметри. Зад пионерите две американски космически сонди Voyager 1 и Voyager 2 тръгнаха към Юпитер. Втората единица успя да достигне възможно най-близо до Йо на разстояние от 20 хиляди километра и да направи по-добри снимки на близко разстояние. Благодарение на работата на „Вояджърс“ астрономите и астрофизиците са получили информация за наличието на активна вулканична активност на този спътник.
Мисията на първите космически сонди, които са изучавали космоса близо до Юпитер, е продължена от космическия апарат НАСА Галилео, лансиран през 1989 година. След 6 години корабът достига до Юпитер и става негов изкуствен спътник. Паралелно с изучаването на гигантската планета, автоматичната сонда Галилео успява да предаде данни по повърхността на спътника Йо на Земята. По време на орбитални полети от космическата сонда, наземните лаборатории получиха ценна информация за структурата на спътника и данни за неговата вътрешна структура.
След кратка почивка през 2000 г. космическата сонда на НАСА и ЕКА Касини-Хюйгенс прихванаха палката в изследването на най-уникалния спътник на Слънчевата система. Проучването и изследването на апарата на Йо се извършва по време на неговото дълго пътуване до Титан - спътника на Сатурн. Най-новите сателитни данни са получени с помощта на съвременната космическа сонда New Horizons, която е полетяла близо до Йо през февруари 2007 г. по пътя към пояса на Кайпер. Нова партида от изображения, представена на учени от обсерваториите и космическия телескоп Хъбъл.
В момента космическият кораб на Джуно на НАСА работи в орбитата на Юпитер. В допълнение към изследването на Юпитер, неговият инфрачервен спектрометър продължава да изучава вулканичната активност на спътника Io. Данните, предавани на Земята, позволяват на учените да наблюдават активни вулкани на повърхността на това интересно небесно тяло.
