De vigtigste astronomiske opdagelser i historien om rumforskning er forbundet med navnet Galileo Galilei. Det var takket være denne talentfulde og vedholdende italiener, at verden i 1610 først lærte om eksistensen af de fire måner Jupiter. Disse himmelske objekter modtog oprindeligt et kollektivt navn - Galileanske satellitter. Senere fik hver af dem navn: Io, Europa, Ganymede og Callisto. Hver af Jupiters fire største satellitter er interessant på sin egen måde, men det er Io-satellitten, der skiller sig ud blandt de andre galileiske satellitter. Denne himmellegeme er den mest eksotiske og usædvanlige blandt andre objekter af solsystemet.
Hvad er usædvanligt i satellitten Io?
Allerede med en observation gennem et teleskop står satellitten Io ud for sit udseende blandt andre satellitter i solsystemet. I stedet for den sædvanlige grå og mudrede overflade har den himmelske krop en lys gul skive. I 400 år kunne man ikke finde årsagen til en sådan usædvanlig farve på overfladen af Jupiter-satellitten. Først i slutningen af det 20. århundrede var det muligt at indhente oplysninger om de galileiske satellitter takket være de automatiske rumprober til jæger Jupiter. Som det viste sig, er Io måske det mest vulkanskt aktive formål med solsystemet i geologi. Dette blev bekræftet af det enorme antal aktive vulkaner, der blev opdaget på Jupiters satellit. Hidtil har de identificeret omkring 400, og det er på området, hvilket er 12 gange mindre end området på vores planet.
Satellitets overfladeareal er 41,9 kvadratmeter. kilometer. Jorden har et overfladeareal på 510 millioner km, og på dens overflade er der i dag 522 aktive vulkaner.
Med hensyn til dens størrelse overstiger mange IO-vulkaner størrelsen af jordbaserede vulkaner. Ifølge udbrudets intensitet, deres varighed og magt overstiger den vulkanske aktivitet på Jupiters satellit de tilsvarende jordbaserede indikatorer.
Nogle vulkaner i denne satellit udsender en enorm mængde giftige gasser til en højde på 300-500 km. På samme tid er overfladen af Solar System Io's mest usædvanlige satellit en stor slette, i midten af hvilket der er et stort bjergkæde deles af store lavastrømme. Den gennemsnitlige højde af bjergformationerne på Io er 6-6,5 km, men der er også bjergtoppe her mere end 10 km høj. For eksempel har bjerget South Boosavla en højde på 17-18 km og er den højeste top i solsystemet.
Næsten hele overfladen af satellitten er resultatet af århundreder gamle udbrud. Ifølge instrumentelle undersøgelser, der udføres fra Voyager-1, Voyager-2-rumproberne og andre enheder, er det primære overflademateriale i Io-satellitten frosset svovl, svovldioxid og vulkanisk aske. Hvorfor multi-farvede områder på overfladen af satellitten så meget. Dette skyldes det faktum, at aktiv vulkanisme konstant danner den karakteristiske kontrast af farvningen af overfladen af satellitten Io. Et objekt kan ændre sin lyse gule farve til hvid eller sort i kort tid. Produkterne fra vulkanudbrud danner en tynd og heterogen sammensætning af atmosfæren i satellitten.
En sådan vulkansk aktivitet er forårsaget af egenskaberne i den himmelske krops struktur, som konstant udsættes for tidevandsvirkningen af moderplanets gravitationsfelt og virkningerne af andre store satellitter fra Jupiter, Europa og Ganymede. Som et resultat af indflydelsen af kosmisk tyngdekraft i satellitens dybde opstår friktion mellem skorsten og de indvendige lag, der frembringer naturlig opvarmning af materiale.
For astronomer og geologer, der studerer strukturen af objekter i solsystemet, er Io en reel og aktiv testplads, hvor processer der er karakteristiske for den tidlige periode af dannelsen af vores planet forekommer. Forskere inden for mange videnskabelige områder i dag studerer grundigt denne himmelske krops geologi, hvilket gør Jupiter Io's unikke satellit til genstand for nøje opmærksomhed.
Interessante fakta om satellitten Io
Den mest geologisk aktive himmellegeme i solsystemet har en diameter på 3.630 km. Ios dimensioner er ikke så store i forhold til andre satellitter i solsystemet. Med hensyn til dets parametre tager satellitten et beskedent fjerde sted, der passerer den enorme Ganymede, Titan og Callisto. Diameteren af Io er kun 166 km. overstiger diameteren af månen - jord satellitten (3474 km).
Satellitten er tættest på moderplaneten. Afstanden fra Io til Jupiter er kun 420 tusind km. Omgangen har næsten den korrekte form, forskellen mellem perihelion og apogelium er kun 3400 km. Objektet rushes i en cirkulær kredsløb omkring Jupiter med en enorm hastighed på 17 km / s, hvilket gør en fuldstændig rotation rundt om det i 42 jord timer. Bevægelsen i kredsløb er synkroniseret med rotationsperioden for Jupiter, så Io vender altid til ham af samme halvkugle.
De vigtigste astrofysiske parametre i en himmellegeme er som følger:
- Ios masse er 8,93 x 1022 kg, hvilket er 1,2 gange Månens masse;
- densiteten af satellitten er 3,52 g / cm3;
- accelerationen på grund af tyngdekraften på overfladen af Io er 1,79 m / s2.
At observere positionen af Io i nattehimmelen, er let at bestemme bevægelsens hastighed. Den himmelske krop skifter konstant sin position i forhold til planetens planeten. På trods af satellitets temmelig imponerende gravitationsfelt kan Io ikke opretholde en konstant tæt og homogen atmosfære. Den tynde gaskuvert omkring Jupiters måne er praktisk talt kosmisk vakuum, forhindrer ikke udslip af udbrudsprodukter i det ydre rum. Dette forklarer den enorme højde af vulkanudkastningspolerne, der forekommer på Io. I mangel af en normal atmosfære hersker lave temperaturer på satellitens overflade ned til -183 ° C. Imidlertid er denne temperatur ikke ensartet for hele satellitoverfladen. I de infrarøde billeder, der blev opnået fra Galileo rumsonden, var heterogeniteten af temperaturlaget på Io-overfladen synlig.
Lavtemperaturer hersker på hovedområdet af en himmellegeme. På temperaturkortet er sådanne områder farvet blå. Men på nogle steder på satellitoverfladen er der lyse orange og røde pletter. Dette er de områder af største vulkanske aktivitet, hvor udbrud er synlige og tydeligt synlige på almindelige billeder. Pele Volcano og Locke Lava Flow er de hotteste områder på overfladen af Io satellitten. Temperaturen i disse områder varierer fra 100-130 ° under nul på Celsius skalaen. De små røde prikker på temperaturkortet er kratere af aktive vulkaner og brudsteder i skorstenen. Her når temperaturen 1200-1300 grader Celsius.
Satellitstruktur
Kan ikke lande på overfladen, forskere arbejder nu aktivt på at modellere strukturen i den joviske måne. Formentlig består satellitten af silicatklipper fortyndet med jern, hvilket er karakteristisk for de jordbaserede planets struktur. Dette bekræftes af den høje densitet af Io, hvilket er højere end dets naboer - Ganymede, Callisto og Europe.
Den moderne model, der er baseret på data opnået ved rumprober, er som følger:
- i midten af satellitten udgør jernkernen (jernsulfid) 20% af massen af Io;
- mantlen, der består af mineraler af asteroide natur, er i en halvflydende tilstand;
- flydende magma overflade lag 50 km tykt;
- Satellitlitosfæren består af svovl- og basaltforbindelser, der når en tykkelse på 12-40 km.
Vurderingen af de data, der blev opnået i simuleringen, konkluderede forskerne, at satellitten Io-kernen skal have en halvflydende tilstand. Hvis svovlforbindelser er til stede sammen med jern, kan diameteren nå 550-1000 km. Hvis det er et fuldt metalliseret stof, kan størrelsen af kernen variere mellem 350-600 km.
På grund af det faktum, at der ikke blev registreret magnetfelt under satellitstudier, er der ingen konvektionsprocesser i satellitkernen. På denne baggrund opstår der et naturligt spørgsmål, hvad er de egentlige årsager til en sådan intens vulkanaktivitet, hvor trækker vulkanerne deres energi ud?
Satellitens mindre størrelse tillader os ikke at sige, at opvarmning af tarmene i en himmellegeme udføres på grund af reaktionen af radioaktivt henfald. Den vigtigste energikilde inden for satellitten er tidevandsvirkningen af sine kosmiske naboer. Under indflydelse af tyngdekraften hos Jupiter og nabostatellitter svinger Io, bevæger sig i sin egen bane. Satellitten ser ud til at svinge, oplever en stærk librering (ensartet rocking), mens den bevæger sig. Disse processer fører til krumning af overfladen af en himmellegeme, der forårsager termodynamisk opvarmning af litosfæren. Dette kan sammenlignes med bøjningen af en metaltråd, som ved bøjningsstedet er meget varmt. I tilfælde af Io forekommer alle disse processer i overfladelaget af mantlen på grænsen til litosfæren.
Satellitten er dækket over af sedimenter - resultaterne af vulkansk aktivitet. Deres tykkelse varierer i størrelsesordenen 5-25 km på steder af hovedlokalisering. I deres farve er disse mørke pletter stærkt i modsætning til den lyse gule overflade af satellitten forårsaget af udslip af silicat magma. På trods af det store antal aktive vulkaner overstiger det samlede areal af vulkanske calderas på Io ikke over 2% af satellitoverfladen. Dybden af vulkanske kratere er ubetydelig og overstiger ikke 50-150 meter. Lettet på det meste af det himmelske legeme er fladt. Kun i nogle områder er der massive bjergkæder, for eksempel komplekset af Pele vulkanen. Udover denne vulkanske formation på Io, afsløres bjergmassivet i Pater Ra vulkanen, bjergkæder og massiver af forskellige længder. De fleste af dem har navne, der er forenelige med jord-toponymer.
Ios vulkaner og dets atmosfære
De mest interessante objekter på satellitten Io er dens vulkaner. Størrelsen af områder med øget vulkansk aktivitet varierer fra 75 til 300 km. Selv den første Voyager under sit fly registrerede udbruddet af otte vulkaner straks på Io. Et par måneder senere bekræftede billederne fra Voyager rumfartøjet i 1979 de oplysninger, som udbrudene på disse punkter fortsætter. På det sted, hvor den største vulkan Pele er placeret, blev den højeste overfladetemperatur registreret, +600 grader Kelvin.
Efterfølgende undersøgelser af information fra rumprober tillod astrofysikere og geologer at opdele alle IO-vulkaner i følgende typer:
- de mest talrige vulkaner, som har en temperatur på 300-400 K. Gasemissionshastigheden er 500 m / s, og emissionen af kolonnen er højst 100 km;
- Den anden type omfatter de hotteste og mest kraftfulde vulkaner. Her kan du tale om temperaturer i 1000K i selve vulkanens caldera. Denne type er kendetegnet ved en høj udkastningshastighed på 1,5 km / s, den gigantiske højde af gas sultanen er 300-500 km.
Pele Volcano tilhører den anden type, der har en caldera med en diameter på 1000 km. Indskud som følge af udbruddet af denne kæmpe besætter et stort område - en million kilometer. Et andet vulkansk objekt, Pater Ra, ser ikke mindre interessant ud. Fra omkreds ligner denne del af satellitens overflade en marine blæksprutte. Serpentine lavastrømme, der strækker sig fra udbruddet, strækkes 200-250 km. Termiske radiometre i rumfartøjer tillader ikke at bestemme naturen af disse strømme præcist som det er tilfældet med Loki's geologiske formål. Dens diameter er 250 km og sandsynligvis er denne sø fyldt med smeltet svovl.
Udbrudets høje intensitet og katastrofernes enorme omfang ændrer ikke kun satellit- og landskabets lettelse på overfladen, men udgør også en gaskuvert - en slags atmosfære.
Den vigtigste komponent i atmosfæren i Jupiter satellit er svovldioxid. I naturen er det en svovldioxidgas uden farve, men med stærk lugt. Foruden svovldioxid blev svovlmonoxid, natriumchlorid, svovlatomer og oxygenatomer detekteret i Io-gas-mellemlaget.
Svovldioxid på jorden er et almindeligt fødevaretilsætningsstof, som i vid udstrækning anvendes i fødevareindustrien som konserveringsmiddel E220.
Den tynde atmosfære af satellitten Io er ujævn i dens tæthed og tykkelse. Satellitets atmosfæriske tryk er også karakteriseret ved denne uoverensstemmelse. Den maksimale værdi af atmosfærisk tryk Io er 3 nbar og observeres i området for ækvator i halvkuglen, der vender mod Jupiter. Minimumsværdier for atmosfærisk tryk findes på nattsiden af satellitten.
Sultanerne af varme gasser er ikke det eneste visitkort af Jupiter's satellit. Selv om der er en stærkt spredt atmosfære, kan auroras observeres i ækvatorialområdet over overfladen af en himmellegeme. Disse atmosfæriske fænomener er forbundet med effekten af kosmisk stråling på ladede partikler, der kommer ind i den øvre atmosfære under udbruddet af Io vulkaner.
Io satellitforskning
En detaljeret undersøgelse af planeternes gigantiske giganter og deres systemer begyndte i 1973-74 med missionerne fra Pioner-10 og Pioneer-11 rumproberne. Disse ekspeditioner gav forskere de første billeder af Io-satellitten, på grundlag af hvilke der blev foretaget mere nøjagtige beregninger af størrelsen af den himmelske krop og dens astrofysiske parametre. Bag pionererne sætter to amerikanske rumprober, Voyager 1 og Voyager 2, sig til Jupiter. Den anden enhed lykkedes at komme så tæt på Io som muligt i en afstand på 20 tusind km og lave bedre billeder på nært hold. Det var takket være Voyagers arbejde, at astronomer og astrofysikere fik information om tilstedeværelsen af aktiv vulkansk aktivitet på denne satellit.
Opgaven af de første rumprober, som studerede det ydre rum nær Jupiter, blev videreført af NASA Galileo rumfartøjet, der blev lanceret i 1989. Efter 6 år nåede skibet Jupiter og blev sin kunstige satellit. Parallelt med studiet af den gigantiske planet var den automatiske sonde Galileo i stand til at transmittere data på overfladen af satellitten Io til Jorden. Under orbitalflyvninger fra rumproben modtog terrestriske laboratorier værdifulde oplysninger om strukturen af satellitten og dataene på dens interne struktur.
Efter en kort pause i 2000 aflyste NASA og ESA Cassini-Huygens rumføler stafetten i studiet af den mest unikke satellit af solsystemet. Undersøgelsen og undersøgelsen af Io-apparatet var forlovet under hans lange rejse til Titan - Saturnets satellit. De seneste satellitdata blev opnået ved hjælp af New Horizons moderne rumprobe, som fløj tæt på Io i februar 2007 på vej til Kuiperbæltet. En ny serie af billeder præsenteret for forskere jordobservatorier og Hubble Space Telescope.
I øjeblikket arbejder NASAs Juno rumfartøjer i Jupiter's kredsløb. Ud over undersøgelsen af Jupiter fortsætter dets infrarøde spektrometer med at studere satellits Io's vulkanske aktivitet. De data, der sendes til Jorden, giver forskere mulighed for at overvåge aktive vulkaner på overfladen af denne interessante himmellegeme.
