Најважнија астрономска открића у историји истраживања свемира повезана су с именом Галилео Галилеи. Захваљујући овом талентованом и упорном италијанском, свет је 1610. године први пут сазнао за постојање четири месеца Јупитера. У почетку, ови небески објекти су добили колективно име - Галилејски сателити. Касније је свако од њих добило име: Ио, Еуропа, Ганимед и Калисто. Сваки од четири највећа сателита Јупитера је интересантан на свој начин, али то је Ио сателит који се истиче међу осталим Галилејским сателитима. Ово небеско тело је најобичније и најнеобичније међу другим објектима Сунчевог система.
Шта је необично у сателитском Ио?
Већ са једним посматрањем кроз телескоп, сателит Ио се истиче по свом изгледу међу осталим сателитима Сунчевог система. Уместо уобичајене сиве и блатне површине, небеско тело има светло жути диск. Четири стотине година човек није могао да нађе разлог за тако необичну боју површине Јупитеровог сателита. Тек крајем двадесетог века, захваљујући летовима аутоматских свемирских сонди до гигантског Јупитера, било је могуће добити информације о Галилејским сателитима. Како се испоставило, Ио је можда најкарактеристичнији објекат Сунчевог система у смислу геологије. То је потврдио огроман број активних вулкана откривених на сателиту Јупитера. До данас су идентификовали око 400 и налази се на подручју које је 12 пута мање од подручја наше планете.
Површина сателита Ио износи 41,9 квадратних метара. километрима Земља има површину од 510 милиона км, а на њеној површини данас има 522 активна вулкана.
По величини, многи Ио вулкани превазилазе величину копнених вулкана. Према интензитету ерупција, њиховом трајању и снази, вулканска активност на сателиту Јупитера превазилази сличне земаљске показатеље.
Неки вулкани овог сателита емитују велику количину отровних гасова на надморској висини од 300-500 км. Истовремено, површина најнеобичнијег сателита Сунчевог система Ио је пространа равница, у чијем центру се налази огроман планински ланац, подељен огромним токовима лаве. Просечне висине планинских формација на Ио су 6-6,5 км, али овде има и планинских врхова, више од 10 км. На пример, планина Јужна Боосавла има висину од 17-18 км и највиши је врх Сунчевог система.
Скоро цијела површина сателита резултат је вишестољетних ерупција. Према инструменталним истраживањима спроведеним од Воиагер-1, Воиагер-2 свемирских сонди и других уређаја, главни површински материјал Ио сателита је замрзнути сумпор, сумпор диоксид и вулкански пепео. Због чега су површине разнобојне на површини сателита толико. То је због чињенице да активни вулканизам константно формира карактеристичан контраст обојености површине сателита Ио. Објект може да промени своју светло жуту боју на белу или црну за кратко време. Производи вулканских ерупција формирају танку и хетерогену композицију атмосфере сателита.
Оваква вулканска активност је проузрокована специфичностима структуре небеског тела, које је стално изложено плимном дејству гравитационог поља матичне планете и дејству других великих сателита Јупитера, Европе и Ганимеда. Као резултат утицаја космичке гравитације у утробу сателита, долази до трења између коре и унутрашњих слојева, што узрокује природно загревање материје.
Астрономима и геолозима који проучавају структуру објеката у Сунчевом систему, Ио је реално и активно полигонско поље, на коме се одвијају процеси карактеристични за рани период формирања наше планете. Научници из многих области науке данас пажљиво проучавају геологију овог небеског тела, чинећи јединствени сателит Јупитера Ио предметом блиске пажње.
Занимљиве чињенице о сателиту Ио
Геолошки активно небеско тело у Сунчевом систему има пречник од 3.630 км. Димензије Ио-а нису толико велике у поређењу са другим сателитима у Сунчевом систему. По својим параметрима, сателит заузима скромно четврто место, прелазећи огромне Ганимеде, Титан и Цаллисто. Пречник Ио је само 166 км. прелази пречник сателита Месец - Земља (3474 км).
Сателит је најближи матичној планети. Удаљеност од Ио до Јупитера је само 420 хиљада км. Орбита има скоро исправну форму, разлика између перихелија и апогелија је само 3400 км. Објект се креће у кружној орбити око Јупитера са великом брзином од 17 км / с, што доводи до потпуне ротације око њега у 42 сата на Земљи. Кретање у орбити је синхронизовано са периодом ротације Јупитера, тако да је Ио увек окренут ка њему од стране исте хемисфере.
Главни астрофизички параметри небеског тела су следећи:
- Маса Ио-а је 8.93к1022кг, што је 1.2 пута већа од масе Месеца;
- густина сателита је 3,52 г / цм3;
- убрзање због гравитације на површини Ио износи 1.79 м / с2.
Посматрајући положај Ио на ноћном небу, лако је одредити брзину његовог кретања. Небеско тело стално мења свој положај у односу на планетарни диск матичне планете. Упркос импресивном гравитационом пољу сателита, Ио није у стању да одржава стално густу и хомогену атмосферу. Танки гасни омотач око Јупитеровог месеца практично је космички вакуум, не спречава ослобађање производа ерупције у свемир. Ово објашњава огромну висину стубова вулканског избацивања који се јављају на Ио. У одсуству нормалне атмосфере, на површини сателита превладавају ниске температуре све до -183 ° Ц. Међутим, ова температура није једнака за целу површину сателита. У инфрацрвеним снимцима добијеним из Галилеове просторне сонде, видљива је хетерогеност температурног слоја површине Ио.
На главном подручју небеског тела превладавају ниске температуре. На температурној мапи таква подручја су обојена плаво. Међутим, на неким мјестима на површини сателита постоје свијетле наранчасте и црвене точке. То су подручја највеће вулканске активности, гдје су ерупције видљиве и јасно видљиве на обичним сликама. Пеле Волцано и Лоцке Лава Флов су најтоплија подручја на површини Ио сателита. Температура у овим областима варира од 100-130 ° испод нуле на скали Целзијуса. Мале црвене тачке на мапи температуре су кратери активних вулкана и места лома у кори. Овде температура достиже 1200-1300 степени Целзијуса.
Структура сателита
Неспособни да се спусте на површину, научници сада активно раде на моделирању структуре Јовиан Месеца. Претпоставља се да се сателит састоји од силикатних стијена разријеђених жељезом, што је карактеристично за структуру земаљских планета. То потврђује висока густина Ио, која је већа од густине њених суседа - Ганимеда, Калиста и Европе.
Савремени модел, заснован на подацима добијеним од свемирских сонди, је следећи:
- у центру сателита, жељезно језгро (жељезни сулфид), које чини 20% масе Ио;
- огртач, који се састоји од минерала астероидне природе, је у полутечном стању;
- подземни слој течне магме дебљине 50 км;
- Сателитска литосфера се састоји од сумпорних и базалтних једињења, која достижу дебљину од 12-40 км.
Процењујући податке добијене у симулацији, научници су закључили да језгро сателита мора имати полу-течно стање. Ако су сумпорна једињења присутна заједно са гвожђем, његов пречник може достићи 550-1000 км. Ако је то потпуно метализирана супстанца, величина језгра може варирати између 350-600 км.
Због чињенице да током сателитских истраживања није детектовано магнетно поље, у сателитском језгру не постоје процеси конвекције. У том контексту, поставља се природно питање, који су прави узроци тако интензивне вулканске активности, гдје Ио вулкани црпе своју енергију?
Мања величина сателита нам не дозвољава да кажемо да се загријавање цријева небеског тијела проводи због реакције радиоактивног распада. Главни извор енергије унутар сателита је плимни учинак његових космичких сусједа. Под утицајем гравитације Јупитера и суседних сателита, Ио осцилира, крећући се у својој орбити. Чини се да се сателит помиче, доживљава јаку либрацију (равномјерно љуљање) док се креће. Ови процеси доводе до закривљености површине небеског тела, узрокујући термодинамичко загревање литосфере. Ово се може упоредити са савијањем металне жице, која је на месту савијања веома врела. У случају Ио, сви ови процеси се одвијају у површинском слоју плашта на граници са литосфером.
Сателит је покривен изнад седимената - резултати вулканске активности. Њихова дебљина варира у распону од 5-25 км на мјестима главне локализације. У својој боји, то су тамне тачке, снажно контрастиране светло жутој површини сателита, изазване изливима силикатне магме. Упркос великом броју активних вулкана, укупна површина вулканских калдера на Ио не прелази 2% површине сателита. Дубина вулканских кратера је незнатна и не прелази 50-150 метара. Рељеф на већини небеског тела је раван. Само у неким областима постоје масивни планински ланци, на пример, комплекс вулкана Пеле. Поред ове вулканске формације на Ио, открива се планински масив вулкана Патер Ра, планинских ланаца и масива различитих дужина. Већина њих има имена која су сагласна са земљаним топонимима.
Ио-ови вулкани и његова атмосфера
Најзанимљивији објекти на сателиту Ио су његови вулкани. Величина подручја са повећаном вулканском активношћу креће се од 75 до 300 км. Чак је и први Воиагер током лета забиљежио ерупцију осам вулкана одједном на Ио. Неколико мјесеци касније, слике снимљене летелицом Воиагер 1979. године потврдиле су информацију да се ерупције у тим точкама настављају. На мјесту гдје се налази највећи вулкан Пеле, забиљежена је највиша површинска температура, +600 ступњева Келвина.
Накнадне студије информација из свемирских сонди омогућиле су астрофизичарима и геолозима да поделе све Ио вулкане на следеће типове:
- најбројнији вулкани, који имају температуру од 300-400 К. Брзина емисије гаса је 500 м / с, а висина емисије колоне не прелази 100 км;
- Други тип укључује најтоплије и најмоћније вулкане. Овде можете говорити о температурама у 1000К у калдери самог вулкана. Овај тип карактерише висока брзина избацивања од 1,5 км / с, а гигантска висина гасног султана је 300-500 км.
Вулкан Пеле припада другом типу, који има калдеру пречника 1000 км. Депозити као резултат ерупција овог гиганта заузимају огромну површину - милион километара. Још један вулкански објекат, Патер Ра, изгледа мање занимљиво. Из орбите овај део површине сателита подсећа на морски цефалопод. Проток серпентинске лаве, који се протеже од места ерупције, протеже се на 200-250 км. Термални радиометри свемирских возила не дозвољавају прецизно одређивање природе тих токова, као што је то случај са геолошким објектом Локи. Пречник му је 250 км и највероватније је ово језеро испуњено растопљеним сумпором.
Висок интензитет ерупција и огромна скала катаклизми не само да константно мењају рељеф сателита и пејзажа на његовој површини, већ и обликују гасни омотач - врсту атмосфере.
Главна компонента атмосфере сателита Јупитера је сумпор диоксид. У природи је то сумпорни диоксид без боје, али са јаким мирисом. Поред сумпор-диоксида, детектовани су сумпор-моноксид, натријум-хлорид, атоми сумпора и атоми кисеоника.
Сумпор диоксид на Земљи је уобичајен прехрамбени адитив, који се широко користи у прехрамбеној индустрији као конзерванс Е220.
Танка атмосфера сателита Ио је неуједначена по густини и дебљини. Атмосферски притисак сателита карактерише и ова недоследност. Максимална вредност атмосферског притиска Ио је 3 нбар и посматрана је у области екватора у хемисфери, према Јупитеру. Минималне вриједности атмосферског тлака налазе се на ноћној страни сателита.
Султани врелих гасова нису једина посјетница Јупитеровог сателита. Чак и уз присуство јако распршене атмосфере, ауроре се могу посматрати у екваторијалном подручју изнад површине небеског тела. Ове атмосферске појаве повезане су са дејством космичког зрачења на набијене честице које улазе у горњу атмосферу током ерупције вулкана Ио.
Ио сателитско истраживање
Детаљна студија планета гасних дивова и њихових система почела је 1973-74 са задацима Пионер-10 и Пионеер-11 свемирских сонди. На тим експедицијама научници су добили прве слике Ио сателита, на основу којих су направљене прецизније рачунице величине небеског тела и његових астрофизичких параметара. Иза пионира, двије америчке свемирске сонде, Воиагер 1 и Воиагер 2, кренуле су ка Јупитеру. Друга јединица је успела да се што је могуће ближе Ио на удаљености од 20 хиљада километара и направи боље фотографије у непосредној близини. Захваљујући раду Воиагера, астрономи и астрофизичари су добили информације о присуству активне вулканске активности на овом сателиту.
Мисија првих свемирских сонди, која је проучавала свемир у близини Јупитера, настављена је НАСА Галилео летелицом, лансираном 1989. године. После 6 година, брод је стигао до Јупитера и постао његов вештачки сателит. Паралелно са проучавањем џиновске планете, аутоматска сонда Галилео је успела да пренесе податке на површину сателита Ио на Земљу. Током орбиталних летова из свемирске сонде, земаљске лабораторије добиле су вриједне информације о структури сателита и податке о његовој унутрашњој структури.
После кратке паузе 2000. године, НАСА и ЕСА Цассини-Хуигенс свемирска сонда пресрели су палицу у проучавању најјединственијег сателита Сунчевог система. Проучавање и испитивање апарата Ио било је ангажовано током његовог дугог путовања у Титан - сатурн Сател. Најновији сателитски подаци су добијени коришћењем модерне свемирске сонде Нев Хоризонс, која је у фебруару 2007. године прелетела Ио на путу ка Куиперовом појасу. Нова серија слика представљена је научницима на терену, опсерваторијима и свемирском телескопу Хуббле.
Тренутно, НАСА-ин летелица Јуно ради на Јупитеровој орбити. Поред проучавања Јупитера, његов инфрацрвени спектрометар наставља да проучава вулканску активност сателита Ио. Подаци који се преносе на Земљу омогућавају научницима да надгледају активне вулкане на површини овог занимљивог небеског тела.
