Kõige olulisemad astronoomilised avastused kosmoseuuringute ajaloos on seotud Galileo Galilei nimega. Tänu sellele andekale ja püsivale itaaliale sai 1610. aastal maailma esimene teada Jupiteri nelja kuu olemasolust. Esialgu said need taevased objektid kollektiivse nime - Galilea satelliidid. Hiljem anti neile nimi: Io, Europa, Ganymede ja Callisto. Kõik neli kõige suuremat Jupiteri satelliiti on omal moel huvitavad, kuid teiste Galilea satelliitide seas paistab silma Io satelliit. See taevakeha on päikesesüsteemi teiste objektide seas kõige eksootilisem ja ebatavaline.
Mis on ebatavaline satelliitsoonis?
Juba ühe teleskoobi abil tehtud vaatluse poolest paistab satelliit Io oma välimuse eest teiste päikesesüsteemi satelliitide seas. Tavalise halli ja mudase pinna asemel on taevalikul kehal särav kollane ketas. 400 aastat ei suutnud inimene leida seda ebatavalist värvi Jupiteri satelliidi pinnale. Ainult 20. sajandi lõpus oli tänu automaatse kosmosesondide lendudele hiiglasele Jupiterile võimalik saada teavet Galilea satelliitide kohta. Nagu selgus, on Io ehk geoloogiliselt kõige päikesesüsteemi kõige vulkaaniliselt aktiivne objekt. Seda kinnitas Jupiteri satelliidil avastatud suur hulk aktiivseid vulkaane. Praeguseks on nad kindlaks teinud umbes 400 ja see on piirkonnas, mis on 12 korda väiksem kui meie planeedil.
Satelliidi Io pindala on 41,9 ruutmeetrit. kilomeetreid Maa pindala on 510 miljonit km ja selle pinnal on täna 522 aktiivset vulkaanit.
Suuruse poolest ületavad paljud Io vulkaanid maismaavulkaanide suurust. Vastavalt purskete intensiivsusele, kestusele ja võimsusele ületab vulkaaniline aktiivsus Jupiteri satelliidil sarnaseid maapealseid näitajaid.
Mõned selle satelliidi vulkaanid eraldavad tohutult mürgiseid gaase 300-500 km kõrgusele. Samal ajal on Päikesesüsteemi Io kõige ebatavalisema satelliidi pind suur plain, mille keskel on suur mäeahelik, mis on jagatud suurte laavavoogudega. Mägirajatiste keskmised kõrgused Io-s on 6-6,5 km, kuid siin on ka mägede piigid, mis on üle 10 km kõrgused. Näiteks Lõuna-Boosavla mägi kõrgus on 17-18 km ja see on päikesesüsteemi kõrgeim tipp.
Peaaegu kogu satelliidi pind on sajanditepikkuste purskete tulemus. Voyager-1, Voyager-2 kosmosesondide ja muude seadmete instrumentaalsete uuringute kohaselt on Io satelliidi peamine pinnamaterjal külmutatud väävel, vääveldioksiid ja vulkaaniline tuhk. Miks on satelliidi pinnal palju värvilised alad nii palju. See on tingitud asjaolust, et aktiivne vulkaanism moodustab pidevalt satelliidi Io värvuse iseloomuliku kontrastsuse. Objekt võib oma helekollast värvi lühikeseks ajaks muuta valgeks või mustaks. Vulkaanipursked tooted moodustavad satelliidi atmosfääri õhukese ja heterogeense koostise.
Sellist vulkaanilist aktiivsust põhjustavad taevakeha struktuuri iseärasused, mis on pidevalt avatud emaka planeedi gravitatsiooniväli ja teiste suurte Jupiteri, Euroopa ja Ganymede satelliitide mõju. Kosmilise gravitatsiooni mõju tõttu satelliidi sügavusele tekib kooriku ja sisemise kihi vahel hõõrdumine, mis tekitab materjali loomulikku kuumenemist.
Astronoomide ja geoloogide jaoks, kes uurivad päikesesüsteemi objektide struktuuri, on Io reaalne ja aktiivne testimiskoht, kus toimub meie planeedi kujunemise varajase perioodi protsessid. Tänapäeval uurivad teadlased paljudes teadusvaldkondades hoolikalt selle taevakeha geoloogiat, muutes Jupiteri Io unikaalse satelliidi tähelepanelikuks.
Huvitavad faktid satelliidi kohta
Päikesesüsteemi kõige geoloogiliselt aktiivsem taevakeha läbimõõt on 3,630 km. Io mõõtmed ei ole suured võrreldes teiste päikesesüsteemi satelliitidega. Oma parameetrite poolest võtab satelliit tagasihoidliku neljanda koha, läbides tohutu Ganymede, Titani ja Callisto. Io läbimõõt on vaid 166 km. ületab Kuu-Maa satelliidi läbimõõdu (3474 km).
Satelliit on ema planeedile kõige lähemal. Kaugus Io-st Jupiterini on vaid 420 tuhat km. Orbiidil on peaaegu õige vorm, vahe periheli ja apogeliumi vahel on vaid 3400 km. Objekt torkab Jupiteri ümber ringikujulises ringis 17 km / s suurel kiirusel, tehes selle ümber 42 Maa-tunnis. Liikumine orbiidil on sünkroniseeritud Jupiteri pöörlemisperioodiga, nii et Io pööratakse alati tema poole poole sama poolkeraga.
Taevakeha peamised astrofüüsilised parameetrid on järgmised:
- Io mass on 8,93x1022 kg, mis on 1,2 korda suurem kui Kuu mass;
- satelliidi tihedus on 3,52 g / cm3;
- gravitatsioonist tingitud kiirendus Io pinnal on 1,79 m / s2.
Jälgides Io positsiooni öösel taevas, on lihtne kindlaks teha tema liikumise kiirust. Taevakeha muudab pidevalt oma positsiooni emaplaadi planeedilõigu suhtes. Vaatamata satelliidi üsna muljetavaldavale gravitatsiooniväljale ei suuda Io säilitada pidevalt tihedat ja homogeenset atmosfääri. Õhuke gaasiümbris Jupiteri kuu ümber on praktiliselt kosmiline vaakum, mis ei takista purunemissaaduste vabanemist kosmosesse. See selgitab Io-s esinevate vulkaaniliste väljatõmbejõudude tohutut kõrgust. Normaalse atmosfääri puudumisel on satelliidi pinnal madal temperatuur kuni -183 ° C. Kuid see temperatuur ei ole kogu satelliidi pinnale ühtlane. Galileo ruumiandurilt saadud infrapunakujutistes oli nähtav Io pinna temperatuuri kihi heterogeensus.
Taevakeha põhivaldkonnas valitseb madal temperatuur. Temperatuuri kaardil on sellised alad sinise värvusega. Mõnes kohas satelliitpinnal on aga erksad oranžid ja punased laigud. Need on suurima vulkaanilise aktiivsusega alad, kus pursked on nähtavad ja nähtavad tavalistel piltidel. Pele Volcano ja Locke Lava Flow on kuumimad alad Io satelliidi pinnal. Nende piirkondade temperatuur on Celsiuse skaalal 100-130 ° nullist madalam. Väikesed punased täpid temperatuuri kaardil on aktiivsete vulkaanide ja luumurdude kratrid. Siin jõuab temperatuur 1200-1300 kraadi Celsiuse järgi.
Satelliitstruktuur
Pinnale maandumiseks ei ole teadlased nüüd aktiivselt tegelenud Jovia kuu struktuuri modelleerimisega. Arvatavasti koosneb satelliit rauda lahjendatud silikaatidest, mis on iseloomulik maapealsete planeetide struktuurile. Seda kinnitab Io suur tihedus, mis on kõrgem kui tema naabritel - Ganymede, Callisto ja Euroopas.
Kaasaegne mudel, mis põhineb kosmosesondide abil saadud andmetel, on järgmine:
- satelliidi keskel, raua südamik (raudsulfiid), mis moodustab 20% Io massist;
- asteroidi laadi mineraalidest koosnev vaip on poolvedelas olekus;
- 50 km paksune vedel magma aluspind;
- Satelliit litosfäär koosneb väävli- ja basaltühenditest, mille paksus on 12-40 km.
Simulatsiooni käigus saadud andmete hindamisel järeldasid teadlased, et satelliit-Io-südamik peab olema poolvedelas olekus. Kui väävliühendid esinevad koos rauaga, võib selle läbimõõt olla 550-1000 km. Kui tegemist on täielikult metalliseeritud ainega, võib tuuma suurus olla vahemikus 350–600 km.
Kuna satelliidiuuringute käigus ei leitud magnetvälja, siis satelliitsüdamikus ei ole konvektsiooniprotsesse. Selle taustal tekib loomulik küsimus, millised on sellise intensiivse vulkaanilise tegevuse tõelised põhjused, kus Io vulkaanid oma energiat toovad?
Satelliidi väike suurus ei võimalda öelda, et taevakeha soole kuumutamine toimub radioaktiivse lagunemise reaktsiooni tõttu. Satelliidi sees on peamine energiaallikas kosmiliste naabritega loodete mõju. Jupiteri ja naabersatelliitide gravitatsiooni mõjul osutab Io oma orbiidil liikudes. Satelliit näib paistetavat, liikudes liigub tugevalt (ühtlane kiik). Need protsessid viivad taevakeha pinna kumeruseni, põhjustades litosfääri termodünaamilist kuumutamist. Seda saab võrrelda metalltraadi painutusega, mis painutuspaigas on väga kuum. Io puhul esinevad kõik need protsessid vaheseina pinnal litosfääriga.
Satelliit on ülalpool setted - vulkaanilise tegevuse tulemused. Nende paksus varieerub peamise lokaliseerimise kohtades vahemikus 5-25 km. Nende värv on need tumedad laigud, mis on tugevalt kontrastitud satelliidi helekollase pinnaga, mis on põhjustatud silikaatmagma puhangutest. Hoolimata aktiivsete vulkaanide suurest arvust ei ületa Io vulkaaniliste kalderite kogupind 2% satelliidi pindalast. Vulkaaniliste kraatrite sügavus on ebaoluline ja ei ületa 50-150 meetrit. Maksimaalne taevakeha reljeef on tasane. Ainult mõnes piirkonnas on suured mägipiirkonnad, näiteks Pele'i vulkaanikompleks. Lisaks sellele vulkaanilisele kujunemisele Io-s avaneb Pater Ra vulkaani mägimass, mägede ahelad ja erineva pikkusega massiivid. Enamikul neist on nimesid, mis on kooskõlas maa toponüümidega.
Io vulkaanid ja selle atmosfäär
Kõige huvitavamad objektid satelliidil on selle vulkaanid. Suurenenud vulkaanilise aktiivsusega alade suurus on 75 kuni 300 km. Isegi esimene Voyager oma lennu ajal salvestas kaheksa vulkaanipurse Io. Paar kuud hiljem kinnitasid Voyageri kosmoselaeva pildid 1979. aastal, et nende punktide pursked jätkuvad. Koht, kus asub suurim vulkaan Pele, registreeriti kõrgeim pinnatemperatuur, +600 kraadi Kelvini.
Kosmoseantureid käsitleva teabe hilisemad uuringud võimaldasid astrofüüsikutel ja geoloogidel jagada kõik Io vulkaanid järgmistesse tüüpidesse:
- kõige arvukamad vulkaanid, mille temperatuur on 300-400 K. Gaasiheitmete kiirus on 500 m / s ja heitekolonni kõrgus ei ületa 100 km;
- Teine tüüp hõlmab kõige kuumemaid ja võimsamaid vulkaane. Siin saate rääkida temperatuuridest 1000K vulkaanis endas. Seda tüüpi iseloomustab suur väljutamiskiirus 1,5 km / s, gaasi sultani hiiglaslik kõrgus on 300-500 km.
Pele Volcano kuulub teist tüüpi, millel on 1000 km läbimõõduga kaldera. Selle hiiglase purskete tagajärjel tekkinud hoiused asuvad tohutult - üks miljon kilomeetrit. Teine vulkaaniline objekt, Pater Ra, ei ole nii huvitav. Orbiidilt meenutab see osa satelliidi pinnast merejalgseid. Serpentiini lava voolud, mis ulatuvad väljatuleku kohast, ulatuvad 200-250 km. Kosmosesõidukite termilised radiomeetrid ei võimalda täpselt kindlaks määrata nende voolude olemust, nagu see on Loki geoloogilise objekti puhul. Selle läbimõõt on 250 km ja tõenäoliselt on see järv sulatatud väävliga täidetud.
Lõhkete suur intensiivsus ja kataklüsmide tohutu ulatus ei muuda pidevalt satelliidi ja maastiku reljeefi oma pinnal, vaid moodustavad ka gaasiümbrise - mingi atmosfääri.
Jupiteri satelliidi atmosfääri peamine komponent on vääveldioksiid. Looduses on tegemist vääveldioksiidiga, millel ei ole värvi, kuid millel on tugev lõhn. Lisaks vääveldioksiidile leiti Io gaasi vahekihis väävlioksiidi, naatriumkloriidi, väävli aatomeid ja hapniku aatomeid.
Maas olev vääveldioksiid on tavaline toidulisand, mida kasutatakse toiduainetööstuses säilitusainena E220.
Satelliidi Io õhuke atmosfäär on selle tiheduses ja paksuses ebaühtlane. Sellist ebajärjekindlust iseloomustab ka satelliidi atmosfäärirõhk. Atmosfäärirõhu Io maksimaalne väärtus on 3 nbar ja seda täheldatakse pooleldi ekvaatori piirkonnas Jupiteri ees. Minimaalsed atmosfäärirõhu väärtused leitakse satelliidi öösel.
Kuuma gaasi sultanid ei ole ainus Jupiteri satelliidi visiitkaart. Isegi kui on tugevalt hajutatud atmosfäär, võib auroraid täheldada taevakeha pinnast kõrgemal asuvas ekvaatoris. Need atmosfäärilised nähtused on seotud kosmilise kiirguse mõjuga laetud osakesedele, mis sisenevad Io vulkaanide purse ajal ülemisse atmosfääri.
Io satelliit-uuringud
Üksikasjalik uurimus gaasi hiiglaste ja nende süsteemide planeetide kohta algas 1973-74 Pioner-10 ja Pioneer-11 kosmose sondide missioonidega. Need ekspeditsioonid andsid teadlastele Io satelliidi esimesed pildid, mille põhjal tehti täpsemad arvutused taevakeha suurusest ja selle astrofüüsilistest parameetritest. Pioneeride taga läksid kaks Ameerika kosmosesondit, Voyager 1 ja Voyager 2, Jupiterile. Teisel üksusel õnnestus 20 tuhande kilomeetri kaugusel Io-le nii lähedal kui võimalik ja teha paremaid pilte lähedalt. Tänu Voyagersi tööle said astronoomid ja astrofüüsikud teavet selle satelliidi aktiivse vulkaanilise aktiivsuse kohta.
Jupiteri lähedal kosmoses õppinud esimeste kosmosesondide missiooni jätkas 1989. aastal käivitatud NASA Galileo kosmoselaev. 6 aasta pärast jõudis laev Jupiterisse, muutudes selle kunstlikuks satelliidiks. Paralleelselt hiiglasliku planeedi uuringuga suutis automaatne sond Galileo edastada satelliidi Io pinnale andmeid Maale. Kosmosemõõturist pärinevate orbitaal lendude ajal said maapealsed laborid väärtuslikku teavet satelliidi struktuuri ja selle sisemise struktuuri kohta.
Pärast lühikest pausi 2000. aastal võtsid NASA ja ESA Cassini-Huygens kosmose proovivõttur päikesesüsteemi kõige ainulaadsema satelliidi uurimisel kinni. Io aparaadi uurimine ja uurimine toimus tema pika teekonna jooksul Satanni satelliidile Titani. Viimased satelliidiandmed saadi tänapäeva kosmosesondiga New Horizons, mis lendas 2007. aasta veebruaris Io lähedal Kuiperi vöö poole. Uus partii kujutisi tutvustatakse teadlastele vaatluskeskustele ja Hubble'i kosmoseteleskoopile.
Praegu tegutseb NASA Juno kosmoselaev Jupiteri orbiidil. Lisaks Jupiteri uuringule jätkab selle infrapunaspektromeeter satelliidi Io vulkaanilise aktiivsuse uurimist. Maale edastatud andmed võimaldavad teadlastel jälgida selle huvitava taevakeha pinnal aktiivseid vulkaane.
