Svarīgākie astronomiskie atklājumi kosmosa izpētes vēsturē ir saistīti ar Galileo Galilei nosaukumu. Tas bija pateicoties šim talantīgajam un noturīgajam itāļiem, ka pasaule 1610. gadā pirmo reizi uzzināja par Jupitera četru mēnešu pastāvēšanu. Sākotnēji šie debess priekšmeti saņēma kolektīvu nosaukumu - Galilijas satelītus. Vēlāk katram no viņiem tika dots nosaukums: Io, Europa, Ganymede un Callisto. Katrs no četriem lielākajiem Jupitera satelītiem ir interesants savā veidā, bet tas ir Io satelīts, kas izceļas starp citiem Galilijas satelītiem. Šis debess ķermenis ir eksotiskākais un neparastākais starp citiem Saules sistēmas objektiem.
Kas ir neparasts satelīta Io?
Jau ar vienu novērojumu, izmantojot teleskopu, satelīts Io izceļas ar savu izskatu starp citiem Saules sistēmas satelītiem. Parastās pelēkās un dubļainās virsmas vietā debesu ķermenim ir spilgti dzeltens disks. 400 gadus cilvēks nevarēja atrast Jupitera satelīta virsmas šādu neparastu krāsu. Tikai 20. gadsimta beigās, pateicoties automātiskās kosmosa zondes lidojumiem uz milzu Jupiteru, bija iespējams iegūt informāciju par Galilijas satelītiem. Kā izrādījās, Io ir vulkāniski aktīvākais saules sistēmas objekts ģeoloģijas ziņā. To apstiprināja milzīgais aktīvo vulkānu skaits, kas tika atklāti Jupitera satelītā. Līdz šim viņi apzināja aptuveni 400, un tas atrodas apgabalā, kas ir 12 reizes mazāks par mūsu planētas teritoriju.
Satelīta Io platība ir 41,9 kvadrātmetri. kilometriem Zemes virsmas laukums ir 510 miljoni km, un tās virspusē šodien ir 522 aktīvi vulkāni.
Runājot par lielumu, daudzi Io vulkāni pārsniedz zemes vulkānu izmēru. Saskaņā ar izvirdumu intensitāti, to ilgumu un jaudu vulkāniskā aktivitāte Jupitera satelītā pārsniedz līdzīgus zemes rādītājus.
Daži šī satelīta vulkāni izdala milzīgu daudzumu indīgu gāzu augstumā 300-500 km. Tajā pašā laikā visneparastākā Saules sistēmas Io satelīta virsma ir milzīgs līdzenums, kura centrā atrodas milzīgs kalnu grēdas, ko dala milzīgas lavas plūsmas. Kalnu veidojumu vidējie augstumi Io ir 6-6,5 km, bet šeit ir arī kalnu virsotnes, kas ir augstākas par 10 km. Piemēram, dienvidu Boosavla kalna augstums ir 17-18 km, un tā ir augstākā saules sistēmas virsotne.
Gandrīz visa satelīta virsma ir gadsimtu senu izvirdumu rezultāts. Saskaņā ar Voyager-1, Voyager-2 kosmosa zondēm un citām ierīcēm veiktajiem instrumentālajiem pētījumiem Io satelīta galvenais materiāls ir saldēts sērs, sēra dioksīds un vulkāniskie pelni. Kāpēc daudzas krāsas zonas uz satelīta virsmas ir tik daudz. Tas ir saistīts ar to, ka aktīvais vulkānisms pastāvīgi veido raksturīgo kontrastu satelīta Io virsmas krāsojumam. Objekts īsā laikā var mainīt spilgti dzelteno krāsu uz baltu vai melnu. Vulkānu izvirdumu produkti veido plānu un neviendabīgu satelīta atmosfēras sastāvu.
Šādu vulkānisko darbību izraisa debess ķermeņa struktūras īpatnības, kas pastāvīgi ir pakļautas mātes planētas gravitācijas lauka plūdmaiņu un citu lielo Jupitera, Eiropas un Ganjēda satelītu iedarbībai. Kosmiskās gravitācijas ietekme satelīta zarnās izraisa berzi starp garozu un iekšējiem slāņiem, radot dabisku vielas sildīšanu.
Astronomiem un ģeologiem, kuri pēta objektu struktūru saules sistēmā, Io ir reāla un aktīva testēšanas vieta, kur notiek procesi, kas raksturīgi mūsu planētas veidošanās sākumposmam. Zinātnieki daudzās zinātnes jomās šodien rūpīgi pēta šī debess ķermeņa ģeoloģiju, padarot unikālo Jupitera Io satelītu uzmanības centrā.
Interesanti fakti par satelītu Io
Saules sistēmas ģeoloģiski aktīvākais debess ķermenis ir 3,630 km diametrā. Io izmēri nav tik lieli, salīdzinot ar citiem saules sistēmas satelītiem. Runājot par parametriem, satelīts ieņem nelielu ceturto vietu, kas virzās uz priekšu milzīgo Ganimedu, Titānu un Callisto. Io diametrs ir tikai 166 km. pārsniedz Mēness - Zemes satelīta diametru (3474 km).
Satelīts ir vistuvāk mātei. Attālums no Io līdz Jupiteram ir tikai 420 tūkstoši kilometru. Orbītā ir gandrīz pareizā forma, starpība starp periheli un apogeli ir tikai 3400 km. Objekts skriežas ap apļveida orbītu ap Jupiteru ar milzīgu ātrumu 17 km / s, padarot pilnīgu rotāciju ap to 42 Zemes stundās. Kustība orbītā ir sinhronizēta ar Jupitera rotācijas periodu, tāpēc Io vienmēr vēršas pie viņa ar to pašu puslodi.
Debess ķermeņa galvenie astrofiziskie parametri ir šādi:
- Io masa ir 8,93x1022 kg, kas ir 1,2 reizes lielāka par Mēness masu;
- satelīta blīvums ir 3,52 g / cm3;
- paātrinājums gravitācijas dēļ uz Io virsmas ir 1,79 m / s2.
Novērojot Io stāvokli nakts debesīs, ir viegli noteikt viņa kustības ātrumu. Debess ķermenis pastāvīgi maina savu stāvokli attiecībā pret planētas planētu. Neskatoties uz satelīta diezgan iespaidīgo gravitācijas lauku, Io nespēj uzturēt vienmērīgu un viendabīgu atmosfēru. Plāna gāzu aploksne ap Jupitera mēness ir praktiski kosmiska vakuums, neaizkavē izvirduma produktu izlaišanu kosmosā. Tas izskaidro vulkānisko izmešanas pīlāru milzīgo augstumu, kas rodas Io. Ja nav normālas atmosfēras, zemas temperatūras dominē uz satelīta virsmas, līdz -183 ° C. Tomēr šī temperatūra nav vienāda visai satelīta virsmai. Infrasarkanajos attēlos, kas iegūti no Galileo kosmosa zondes, bija redzama Io virsmas temperatūras slāņa neviendabīgums.
Zema temperatūra dominē debess ķermeņa galvenajā zonā. Temperatūras kartē šādas zonas ir zilā krāsā. Tomēr dažās vietās uz satelīta virsmas ir spilgti oranži un sarkani plankumi. Tās ir vulkāniskās aktivitātes, kurās izvirdumi ir redzami un skaidri redzami parastos attēlos. Pele Volcano un Locke Lava Flow ir karstākie apgabali Io satelīta virsmā. Temperatūra šajās zonās svārstās no 100-130 ° zem nulles Celsija skalā. Mazie sarkanie punkti temperatūras kartē ir aktīvo vulkānu un lūzumu vietu krāteri garozā. Šeit temperatūra sasniedz 1200-1300 grādus pēc Celsija.
Satelītu struktūra
Nevar izkraut uz virsmas, un tagad zinātnieki aktīvi strādā pie Jovijas mēness struktūras modelēšanas. Iespējams, ka satelītu veido silikāta ieži, kas atšķaidīti ar dzelzi, kas ir raksturīga sauszemes planētu struktūrai. To apstiprina Io augstais blīvums, kas ir augstāks nekā tās kaimiņiem - Ganimede, Callisto un Eiropai.
Modernais modelis, kas balstīts uz kosmosa zondu datiem, ir šāds:
- satelīta centrā - dzelzs kodols (dzelzs sulfīds), kas veido 20% no Io masas;
- apvalks, kas sastāv no asteroīdu dabas minerāliem, ir daļēji šķidrā stāvoklī;
- šķidruma magma virsmas slānis 50 km biezumā;
- Satelīta litosfēru veido sēra un bazalta savienojumi, kuru biezums ir 12-40 km.
Novērtējot simulācijā iegūtos datus, zinātnieki secināja, ka satelīta Io kodolam jābūt daļēji šķidrā stāvoklī. Ja sēra savienojumi ir kopā ar dzelzi, tā diametrs var sasniegt 550-1000 km. Ja tā ir pilnīgi metalizēta viela, kodola lielums var būt no 350 līdz 600 km.
Sakarā ar to, ka satelīta pētījumos nav konstatēts magnētiskais lauks, satelīta kodolā nav konvekcijas procesu. Ņemot to vērā, rodas dabisks jautājums, kādas ir tik intensīvās vulkāniskās darbības cēloņi, kur Io vulkāni izmanto savu enerģiju?
Satelīta nelielais izmērs neļauj mums teikt, ka debess ķermeņa zarnu sildīšana notiek radioaktīvās sabrukšanas reakcijas dēļ. Galvenais satelīta enerģijas avots ir tās kosmisko kaimiņu paisuma efekts. Jupitera un kaimiņu satelītu smaguma ietekmē Io svārstās, pārvietojoties savā orbītā. Satelīts, šķiet, ir šūpošanās, piedzīvojot spēcīgu vibrāciju (vienmērīgu šūpošanu), kamēr tas pārvietojas. Šie procesi noved pie debess ķermeņa virsmas izliekuma, izraisot litosfēras termodinamisko sildīšanu. To var salīdzināt ar metāla stieples līkumu, kas līkuma vietā ir ļoti karsts. Io gadījumā visi šie procesi notiek apvalka virsmas slānī uz robežas ar litosfēru.
Satelītu iepriekš aptver sedimenti - vulkāniskās darbības rezultāti. Galvenās lokalizācijas vietās to biezums svārstās no 5-25 km. To krāsa ir tumši plankumi, kas stipri kontrastē ar spilgti dzelteno satelīta virsmu, ko izraisa silikāta magma. Neskatoties uz aktīvo vulkānu lielo skaitu, Io vulkānisko kalderu kopējā platība nepārsniedz 2% no satelīta virsmas. Vulkānisko krāteru dziļums ir nenozīmīgs un nepārsniedz 50-150 metrus. Reljefs lielākajā daļā debess ķermeņa ir plakans. Tikai dažās vietās ir milzīgi kalnu grēdas, piemēram, Pele vulkāna komplekss. Papildus šim vulkāniskajam veidojumam uz Io atklājas Pater Ra vulkāna kalnu masīvs, kalnu ķēdes un dažāda garuma masīvi. Lielākajai daļai no tiem ir vārdi, kas atbilst zemes virsrakstiem.
Io vulkāni un tās atmosfēra
Visbiežāk interesanti objekti uz satelīta Io ir tā vulkāni. Platība ar paaugstinātu vulkānisko aktivitāti ir no 75 līdz 300 km. Pat pirmais Voyager lidojuma laikā ierakstīja astoņu vulkānu izvirdumu uz Io. Pēc dažiem mēnešiem Voyager kosmosa kuģa 1979. gadā uzņemtie attēli apstiprināja informāciju, ka šajās vietās turpinās izvirdumi. Vietā, kur atrodas lielākais vulkāns Pele, tika reģistrēta augstākā virsmas temperatūra, +600 grādi Kelvina.
Turpmākie kosmosa zondes informācijas pētījumi ļāva astrofizistiem un ģeologiem sadalīt visus Io vulkānus šādos veidos:
- vairāki vulkāni, kuru temperatūra ir 300-400 K. Gāzes emisijas līmenis ir 500 m / s, un emisijas kolonnas augstums nepārsniedz 100 km;
- Otrais veids ietver karstākos un spēcīgākos vulkānus. Šeit jūs varat runāt par temperatūru 1000K vulkāna kalderā. Šim tipam raksturīgs augsts izplūdes ātrums 1,5 km / s, gāzu sultāna milzīgais augstums ir 300-500 km.
Pele Volcano pieder pie otrā tipa, ar kalderu ar diametru 1000 km. Noguldījumi šī milzu izvirdumu dēļ aizņem milzīgu platību - vienu miljonu kilometru. Vēl viens vulkānisks objekts, Pater Ra, izskatās ne mazāk interesants. No orbītas šī satelīta virsmas daļa atgādina jūras galvkāju. Serpentīna lavas plūsmas, kas stiepjas no izvirduma vietas, stiepās par 200-250 km. Kosmosa transportlīdzekļu siltuma radiometri neļauj precīzi noteikt šo plūsmu raksturu, kā tas ir Loki ģeoloģiskajam objektam. Tās diametrs ir 250 km, un, visticamāk, šis ezers ir piepildīts ar izkausētu sēru.
Lielā izvirdumu intensitāte un milzīgais kataklizmu apjoms ne tikai nepārtraukti maina satelīta reljefu un ainavu uz tās virsmas, bet arī veido gāzes vāku - sava veida atmosfēru.
Jupitera satelīta atmosfēras galvenā sastāvdaļa ir sēra dioksīds. Dabā tā ir sēra dioksīda gāze bez krāsas, bet ar spēcīgu smaržu. Papildus sēra dioksīdam Io gāzes starpslāņos tika konstatēts sēra monoksīds, nātrija hlorīds, sēra atomi un skābekļa atomi.
Sēra dioksīds uz Zemes ir kopējā pārtikas piedeva, ko plaši izmanto pārtikas rūpniecībā kā konservantu E220.
Satelīta Io plānā atmosfēra blīvumā un biezumā ir nevienmērīga. Satelīta atmosfēras spiedienu raksturo arī šī neatbilstība. Atmosfēras spiediena Io maksimālā vērtība ir 3 nbar un tiek novērota puslodes reģionā pussalā, saskaroties ar Jupiteru. Minimālās atmosfēras spiediena vērtības ir atrodamas satelīta nakts pusē.
Karstu gāzu sultāni nav vienīgā Jupitera satelīta vizītkarte. Pat ar stipras izkliedētas atmosfēras klātbūtni, auroras var novērot pussalas apgabalā virs debess ķermeņa virsmas. Šīs atmosfēras parādības ir saistītas ar kosmiskā starojuma ietekmi uz uzlādētajām daļiņām, kas iekļūst augšējā atmosfērā Io vulkānu izvirduma laikā.
Io satelītu pētījumi
Detalizēts gāzes miltu un to sistēmu planētu pētījums sākās 1973.-74. Gadā ar Pioner-10 un Pioneer-11 kosmosa zondi. Šīs ekspedīcijas nodrošināja zinātniekiem pirmos Io satelīta attēlus, uz kuru pamata tika veikti precīzāki aprēķini par debess ķermeņa lielumu un tā astrofiziskajiem parametriem. Aiz pionieriem divi amerikāņu kosmosa zondes - Voyager 1 un Voyager 2 - devās uz Jupitru. Otrajai vienībai izdevās pēc iespējas tuvāk Io, sasniedzot 20 tūkstošus kilometru un padarot labākus attēlus tuvu. Pateicoties Voyagers darbam, astronomi un astrofizisti ieguva informāciju par aktīvās vulkāniskās aktivitātes klātbūtni šajā satelītā.
Pirmo kosmosa zondi, kas studēja kosmosu Jupitera tuvumā, turpināja NASA Galileo kosmosa kuģis, ko uzsāka 1989. gadā. Pēc 6 gadiem kuģis sasniedza Jupiteru, kļūstot par tā mākslīgo satelītu. Līdztekus milzu planētas izpētei, automātiskā zonde Galileo varēja nosūtīt datus uz satelīta Io virsmu uz Zemi. Orbitālo lidojumu laikā no kosmosa zondes sauszemes laboratorijas saņēma vērtīgu informāciju par satelīta struktūru un datiem par tās iekšējo struktūru.
Pēc īsa pārtraukuma 2000.gadā NASA un ESA Cassini-Huygens kosmosa zonde pārtrauca soli, pētot unikālo Saules sistēmas satelītu. Io aparāta izpēte un pārbaude tika veikta ilga ceļojuma laikā uz Titānu - Saturnas satelītu. Jaunākie satelītu dati tika iegūti, izmantojot New Horizons moderno kosmosa zondi, kas 2007. gada februārī lidoja pie Io, ceļā uz Kuiper jostu. Jauna attēlu sērija, kas iepazīstināta ar zinātniekiem zemes novērošanas centriem un Habla kosmiskā teleskopam.
Pašlaik NASA Juno kosmosa kuģis darbojas Jupitera orbītā. Papildus Jupitera pētījumam, tā infrasarkanais spektrometrs turpina pētīt satelīta Io vulkānisko aktivitāti. Zemes nosūtītie dati ļauj zinātniekiem uzraudzīt aktīvos vulkānus uz šīs interesantas debess ķermeņa virsmas.
