Сведения о спутнике Юпитера Ио

Ио — спутник Юпитера, один из рекордсменов нашей системы. Это самое жаркое небесное тело в околоземном пространстве, не считая самого Солнца.

Спутник Юпитера
Ио — спутник Юпитера с диаметром 3642 км. Credit: NASA Solar System Exploration.

Обнаружение и имя спутника Ио

В начале 1610 г. Галилеем были открыты 4 луны Юпитера, но вначале Ио и Европу он увидел как одну точку. То, что это 2 разных небесных тела, стало понятно на второй после открытия день. Другой европейский астроном — Симон Марий (Мариус) — заверял, что это он первым увидел галилейские спутники в последние дни 1609 г.

Истину сегодня выяснить невозможно, но в качестве официальных названий юпитерианских лун приняты те обозначения, которые предложил Мариус, а ранее они просто носили номера в виде римских цифр. Ио — жрица в храме Геры, возлюбленная Зевса.

Основные параметры спутника Ио

Это уникальная луна в юпитерианском мире. Она имеет наиболее плотную поверхность, на ней расположено множество вулканов, в то же время она содержит и морозные участки.

Размер, масса

Радиус небесного тела — около 1800 км, это четверть от аналогичного размера Земли. Весит Ио 90 квнтлн т (квинтиллион — 10 в 18 степени) — всего 1,5% земной массы. Форма объекта шарообразная, с небольшой приплюснутостью на полюсах: разница полярного и экваториального диаметров составляет 25 км.

Атмосфера спутника Ио

Внутренняя структура Ио
Атмосфера Ио наполнена двуокисью серы из-за магматического океана лавы, расположенного под корой спутника. Credit: Calvin J. Hamilton.

Сателлит обладает слабой атмосферой, состоящей:

  • из чистой серы;
  • из двуокиси серы;
  • из простой окиси серы;
  • из кислорода;
  • из хлористого натрия.

Источник двуокиси серы — непосредственно вулканическая деятельность, а также выделяемые действующими вулканами шлейфы. Каждую секунду здесь выделяется минимум 100 кг этого вещества, но основной его объем задерживается у поверхности. Остальные элементы попадают в атмосферу в результате дегазации вулканов.

Каждый местный год на 2 часа Ио попадает в полную тень Юпитера. Солнечный свет не проникает сюда, воздух не нагревается, а на поверхность спутника выпадает снег из серы. Даже извергающийся вулканами газ моментально замерзает. В это время происходит уникальное явление: атмосферный слой успевает существенно разрушиться, а после наступления утра возрождается — снег тает и выделяет в атмосферу серные соединения.

Давление в воздухе низкое, на ночной стороне оно может упасть в сотни раз по сравнению с освещенным полушарием. Средняя температура на спутнике — -163… -183°С, но возле вулканов жарко: зафиксированный абсолютный максимум составил +1527°С.

Орбита Ио
Орбита спутника Юпитера Ио представляет собой эллипс. Credit: pages.uoregon.edu.

Орбита и вращение спутника

Средняя удаленность Ио от своей центральной планеты — 421,7 тыс. км. Сателлит летит по орбите-эллипсу со скоростью 17 км/с и всегда повернут к Юпитеру одной стороной. На прохождение орбиты и на полный оборот вокруг себя спутник тратит одинаковое время — 42,5 земных часов. Он вращается в резонансе с соседями — Европой (2:1) и Ганимедом (4:1).

Состав и поверхность Ио

Плотность этого небесного тела — больше 3,5 г/куб. см, это самая массивная и плотная из юпитерианских лун. Твердь состоит из силикатных пород (мантия и кора) и железа, чистого и в виде сульфидов (ядро). Этим Ио похожа на планеты земного типа.

Если в ядре спутника преобладает чистое железо, оно может иметь радиус 350-650 км и составлять 20% всей массы небесного тела. Если в его составе также имеются большие объемы серы, радиус ядровой области может составлять 550-900 км. Выше находится мантия, 75% состава которой — это магний и железо. В верхней коре преобладают сера и базальт. Высота литосферы — 12-40 км.

Это одно из самых сухих мест космоса. Любая влага, которая могла бы существовать здесь, давно испарилась, сразу, как только начали действовать вулканы, из-за сильного излучения центральной планеты. И все же кое-где на поверхности небесного тела видны ледяные шапки. Полностью возможность существования простейшей жизни на Ио исследователи не исключают: глубоко внутри коры могут обитать организмы.

Карта поверхности Ио
Красные маркеры — горячие точки и вулканы, синие маркеры — возвышенности и горы на Ио. Credit: NASA,  Galileo.

Карта поверхности

Поверхность Ио практически лишена кратеров. Основные формы рельефа — вулканы, равнины, ямы, застывшие лавовые потоки. Есть здесь и не вулканические горы, их средняя высота 6 км, максимальная — 17,5 км.

Эти образования изолированы от других форм ландшафта, созданы они были в результате сжиманий в верхней коре, вызванных, в свою очередь, глубинными сдвигами. Форма гор может быть различной, чаще всего это плато и наклонные блоки. Есть и щитовые варианты, они всегда низкие — 1-2 км.

Оттенок коры — яркий, ее альбедо достигает 0,65. Окислы серы в составе коры создают светлые территории (серые, белые), чистая сера — желтые, иногда с примесью зеленого. На полюсах имеются красные участки — они образовались вследствие радиационного воздействия на серу.

Причины вулканической активности

На глубине 50 км под корой расположен расплавленный магматический океан с температурой 1200°С и толщиной 40-60 км.

Горячие точки на Ио
Аннотированное изображение источников тепла на Ио. Credit: NASA / JPL-Caltech.

Источниками тепла для него являются:

  • процессы, возникшие в результате орбитального резонанса со спутниками-соседями;
  • удаленность Ио от планеты;
  • эксцентриситет (наклон оси) сателлита, равный 0,0041;
  • физическое состояние и состав недр.

Лава выбрасывается на высоту до 400 км. Серу обнаружили на орбите спутника, ее следы даже достигают соседней Европы.

Для настолько маленького по своим размерам космического тела быть таким активным геологически — явление необычное. В основном, естественные луны — это устойчивые объекты Солнечной системы планетарного типа, и период тектонической активности у них либо уже закончился миллионы лет назад, либо сейчас находится в финальной стадии.

Извержения вулканов здесь такие мощные, что их видно в телескоп с Земли. Во время некоторых из них выделяется до 20 трлн ватт энергии — это в тысячи раз мощнее, чем вулканическая деятельность на нашей планете.

Активные вулканы на спутнике Ио

Все местные вулканические объекты носят имена мифических героев и богов, которые связаны с огнем, Солнцем, кузнечным делом, громом. Для мелких объектов принято использовать термин «купол». Крупнейшим вулканом считается Амирани, открытый в 1979 г. на территории Босфор.

Интересный факт: спутник имеет немало неофициальных названий, характеризующих его не с лучшей стороны, — Адская топка, Космический ад, Вулканическая преисподняя, Кипящий котел и др.

Контакт с магнитосферой Юпитера

Соприкосновение атмосферы Ио и магнитного поля центральной планеты вызывают полярные сияния. Самые яркие из них наблюдаются вдоль экватора. Также результатом их взаимодействия является образование на орбите облака из кислорода, серы, калия и натрия.

Основные исследования

Из-за отсутствия оптических приборов нужной мощности люди долгое время не могли изучать это небесное тело детально. Появившиеся в начале XX в. усовершенствованные телескопы подарили возможность продолжить исследования. Сегодня даже в бинокль с 8-10-кратным увеличением можно наблюдать спутник, если он не сливается с Юпитером.

Простейший телескоп позволяет различить все 4 Галилеевы луны без труда, а, например, рефрактор с качественной 80-миллиметровой линзой даст возможность наблюдать прохождение теней от спутников по юпитерианскому диску. Профессиональный астрономический инструмент предоставит еще больше подробностей, не говоря уже об орбитальном телескопе «Хаббл».

Космические корабли миссии Юнона
Корабль миссии Юнона — это современная автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная специально для изучения Юпитера и его спутника. Credit: NASA.

Впервые к этому спутнику Юпитера в 1973-1974 гг. отправились космические станции «Пионер-10 и 11». Они оценили состав поверхности, определили основные параметры Ио, были обнаружены атмосфера и интенсивные радиационные пояса.

Далее около Ио побывали:

  • в 1979 г. — корабли «Вояджер-1 и 2», сделавшие более качественные снимки, обнаружившие активные вулканы и большие объемы серы на спутнике;
  • в 1995, 1997, 2000 гг. — аппарат «Галилео», еще более внимательно изучивший состав и другие характеристики спутника;
  • в 2000 г. — зонд «Кассини», детально исследовавший полярные сияния;
  • в 2007 г. — станция «Новые Горизонты», передавшая на Землю множество фотоснимков поверхности;
  • в 2011 г. — корабли миссии Юнона, они и сейчас ведут изучение вулканических извержений на сателлите.

На 2022 г. намечен запуск миссии «Juice». Ее аппарат направляется к Ганимеду, но устанавливаться на его орбиту он будет 2 года, за которые сумеет внимательно рассмотреть вулканы Ио. А запланированная на 2021 г. программа «IVO» не была одобрена.

Как место возможной колонизации землян этот спутник не рассматривается — жить здесь нельзя из-за вулканов, и даже спуститься на его поверхность будет проблематично.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector