Najvažnija astronomska otkrića u povijesti istraživanja svemira povezana su s imenom Galileo Galilei. Zahvaljujući tom talentiranom i upornom Talijancu, svijet je 1610. godine prvi put saznao za postojanje četiriju Jupiterovih mjeseca. U početku, ovi nebeski objekti dobili su zajedničko ime - Galilejski sateliti. Kasnije je svako od njih dobilo ime: Io, Europa, Ganymede i Callisto. Svaki od četiri najveća satelita Jupitera zanimljiv je na svoj način, ali to je Io satelit koji se ističe među ostalim Galilejskim satelitima. Ovo nebesko tijelo je najekstotičnije i neobično među ostalim objektima Sunčevog sustava.
Što je neobično u satelitskom Io?
Već s jednim promatranjem kroz teleskop, satelit Io ističe se svojim izgledom među ostalim satelitima Sunčevog sustava. Umjesto uobičajene sive i blatne površine, nebesko tijelo ima svijetlo žuti disk. Za 400 godina čovjek nije mogao pronaći razlog za tako neobičnu boju površine Jupiterovog satelita. Tek je krajem 20. stoljeća zahvaljujući letovima automatskih svemirskih sondi do Jupitera bilo moguće dobiti informacije o Galilejskim satelitima. Pokazalo se da je Io geološki možda najkarakterističniji objekt Sunčevog sustava. To je potvrdio ogroman broj aktivnih vulkana otkrivenih na satelitu Jupitera. Do danas su identificirali oko 400 i nalazi se na području koje je 12 puta manje od područja našeg planeta.
Površina satelita Io iznosi 41,9 četvornih metara. kilometara. Zemlja ima površinu od 510 milijuna km, a na njezinoj površini danas ima 522 aktivna vulkana.
Po veličini, mnogi Io vulkani premašuju veličinu kopnenih vulkana. Prema intenzitetu erupcija, njihovom trajanju i snazi, vulkanska aktivnost na Jupiterovom satelitu nadmašuje slične zemaljske pokazatelje.
Neki vulkani ovog satelita emitiraju veliku količinu otrovnih plinova na nadmorskoj visini od 300-500 km. Istodobno, površina najneobičnijih satelita Sunčevog sustava Io je prostrana ravnica u čijem se središtu nalazi ogroman planinski lanac, podijeljen ogromnim lavinskim tokovima. Prosječne visine planinskih formacija na Io su 6-6,5 km, ali ovdje ima i planinskih vrhova, više od 10 km. Na primjer, planina Boosavla ima visinu od 17-18 km i najviši je vrh Sunčevog sustava.
Gotovo cijela površina satelita rezultat je višestoljetnih erupcija. Prema instrumentalnim istraživanjima provedenim na svemirskim sondama Voyager-1, Voyager-2 i drugim uređajima, glavni površinski materijal satelita Io je smrznuti sumpor, sumporni dioksid i vulkanski pepeo. Zašto je višebojnih područja na površini satelita toliko. Razlog tome je činjenica da aktivni vulkanizam konstantno oblikuje karakterističan kontrast obojenosti površine satelita Io. Objekt može kratko promjeniti svoju svijetlo žutu boju u bijelu ili crnu. Proizvodi vulkanskih erupcija tvore tanak i heterogeni sastav atmosfere satelita.
Takvu vulkansku aktivnost uzrokuju osobitosti strukture nebeskog tijela, koje je stalno izloženo plimnom djelovanju gravitacijskog polja matične planete i djelovanju drugih velikih satelita Jupitera, Europe i Ganimeda. Kao posljedica utjecaja kozmičke gravitacije u dubinama satelita, dolazi do trenja između kore i unutarnjih slojeva, stvarajući prirodno zagrijavanje materije.
Astronomima i geolozima koji proučavaju strukturu objekata u Sunčevom sustavu, Io je stvarno i aktivno poligon za testiranje, gdje se odvijaju procesi karakteristični za rano razdoblje formiranja našeg planeta. Znanstvenici iz mnogih područja znanosti danas pomno proučavaju geologiju ovog nebeskog tijela, čineći jedinstveni Jupiterov satelit satelitom pozornosti.
Zanimljivosti o satelitu Io
Geološki najsnažnije nebesko tijelo u Sunčevom sustavu ima promjer od 3.630 km. Dimenzije Io-a nisu tako velike u usporedbi s drugim satelitima u Sunčevom sustavu. Po svojim parametrima satelit zauzima skromno četvrto mjesto, prolazeći naprijed ogromne Ganymede, Titan i Callisto. Promjer Io je samo 166 km. prelazi promjer satelita Mjesec - Zemlja (3474 km).
Satelit je najbliži matičnoj planeti. Udaljenost od Io do Jupitera je samo 420 tisuća km. Orbita ima gotovo ispravnu formu, razlika između perihelija i apogelija je samo 3400 km. Predmet juri u kružnoj orbiti oko Jupitera s velikom brzinom od 17 km / s, čime se okreće oko 42 sata na Zemlji. Kretanje u orbiti sinkronizirano je s periodom rotacije Jupitera, tako da je Io uvijek okrenut prema istoj hemisferi.
Glavni astrofizički parametri nebeskog tijela su sljedeći:
- Masa Io-a je 8,93x1022kg, što je 1,2 puta više od Mjesečeve mase;
- gustoća satelita je 3,52 g / cm3;
- ubrzanje zbog gravitacije na površini Io iznosi 1.79 m / s2.
Promatrajući položaj Io na noćnom nebu, lako je odrediti brzinu njegova kretanja. Nebesko tijelo stalno mijenja svoj položaj u odnosu na planetarni disk matične planete. Unatoč prilično impresivnom gravitacijskom polju satelita, Io ne može održavati stalno gustu i homogenu atmosferu. Tanki plinski omotač oko mjeseca Jupitera praktički je kozmički vakuum, ne sprječava oslobađanje proizvoda erupcije u svemir. To objašnjava ogromnu visinu stupova vulkanskog izbacivanja koji se javljaju na Io. U odsutnosti normalne atmosfere, na površini satelita prevladavaju niske temperature sve do -183 ° C. Međutim, ova temperatura nije jednaka za cijelu satelitsku površinu. U infracrvenim snimkama dobivenim iz Galileove prostorne sonde, vidljiva je heterogenost temperaturnog sloja površine Io.
Na glavnom području nebeskog tijela prevladavaju niske temperature. Na temperaturnoj karti takva područja su obojena plavom bojom. Međutim, na nekim mjestima na površini satelita postoje svijetle narančaste i crvene točke. To su područja najveće vulkanske aktivnosti, gdje su erupcije vidljive i jasno vidljive na običnim slikama. Pele Volcano i Locke Lava Flow najtoplija su područja na površini Io satelita. Temperatura u tim područjima varira od 100-130 ° ispod nule na skali Celzijusa. Male crvene točkice na karti temperature su krateri aktivnih vulkana i mjesta loma u kori. Ovdje temperatura doseže 1200-1300 stupnjeva Celzija.
Struktura satelita
Zbog nemogućnosti slijetanja na površinu, znanstvenici sada aktivno rade na modeliranju strukture Jovian Mjeseca. Satelit se vjerojatno sastoji od silikatnih stijena razrijeđenih željezom, što je karakteristično za strukturu zemaljskih planeta. To potvrđuje i visoka gustoća Io-a, koja je viša od gustoće njezinih susjeda - Ganimeda, Kalista i Europe.
Suvremeni model, temeljen na podacima dobivenim od svemirskih sondi, je sljedeći:
- u središtu satelita, željezna jezgra (željezni sulfid), što čini 20% mase Io;
- plašt, koji se sastoji od minerala asteroidne prirode, nalazi se u polutečnom stanju;
- podzemni sloj tekuće magme debljine 50 km;
- Satelitska litosfera sastoji se od sumpornih i bazaltnih spojeva, koji dosežu debljinu od 12 do 40 km.
Procjenjujući podatke dobivene simulacijom, znanstvenici su zaključili da jezgra satelita mora imati polutekuće stanje. Ako su spojevi sumpora prisutni zajedno s željezom, njegov promjer može doseći 550-1000 km. Ako je to potpuno metalizirana tvar, veličina jezgre može varirati između 350-600 km.
Zbog činjenice da tijekom satelitskih ispitivanja nije detektirano magnetsko polje, u satelitskoj jezgri nema konvekcijskih procesa. U tom kontekstu, postavlja se prirodno pitanje, koji su pravi uzroci tako intenzivne vulkanske aktivnosti, gdje Io vulkani crpe svoju energiju?
Manja veličina satelita ne dopušta nam da kažemo da se zagrijavanje crijeva nebeskog tijela provodi zbog reakcije radioaktivnog raspada. Glavni izvor energije unutar satelita je plimni učinak njegovih kozmičkih susjeda. Pod utjecajem gravitacije Jupitera i susjednih satelita, Io oscilira, krećući se u vlastitoj orbiti. Čini se da se satelit pomiče, doživljava jaku libraciju (ujednačenu ljuljanje) dok se kreće. Ovi procesi dovode do zakrivljenosti površine nebeskog tijela, uzrokujući termodinamičko zagrijavanje litosfere. To se može usporediti s zavojem metalne žice, koja je na mjestu savijanja vrlo vruća. U slučaju Io, svi ti procesi odvijaju se u površinskom sloju plašta na granici s litosferom.
Satelit je iznad pokriven sedimentima - rezultati vulkanske aktivnosti. Njihova debljina varira u rasponu od 5-25 km na mjestima glavne lokalizacije. U njihovoj boji to su tamne mrlje, snažno kontrastirane svijetlo žutoj površini satelita, uzrokovane izljevima silikatne magme. Unatoč velikom broju aktivnih vulkana, ukupna površina vulkanskih kaldera na Io ne prelazi 2% površine satelita. Dubina vulkanskih kratera je beznačajna i ne prelazi 50-150 metara. Reljef na većini nebeskog tijela je ravan. Samo u nekim područjima postoje masivni planinski lanci, primjerice kompleks vulkana Pele. Osim ove vulkanske formacije na Io, otkriva se i planinski masiv vulkana Pater Ra, planinski lanci i masivi raznih duljina. Većina njih ima imena koja su suglasna s toponimima zemlje.
Io-ovi vulkani i njegova atmosfera
Najzanimljiviji objekti na satelitu Io su njegovi vulkani. Veličina područja s povećanom vulkanskom aktivnošću kreće se od 75 do 300 km. Čak je i prvi Voyager tijekom leta zabilježio erupciju osam vulkana odjednom na Io. Nekoliko mjeseci kasnije, slike snimljene letjelicom Voyager 1979. potvrdile su informaciju da se erupcije na tim mjestima nastavljaju. Na mjestu gdje se nalazi najveći vulkan Pele, zabilježena je najviša temperatura površine, +600 stupnjeva Kelvina.
Naknadne studije informacija iz svemirskih sondi omogućile su astrofizičarima i geolozima da podijele sve Io vulkane na sljedeće vrste:
- najbrojniji vulkani, koji imaju temperaturu od 300-400 K. Brzina emisije plinova je 500 m / s, a visina emisijske kolone ne prelazi 100 km;
- Drugi tip uključuje najtoplije i najsnažnije vulkane. Ovdje možete govoriti o temperaturama u 1000K u kalderi samog vulkana. Ovaj tip karakterizira visoka brzina izbacivanja od 1,5 km / s, a divovska visina plinskog sultana je 300-500 km.
Pele Volcano pripada drugom tipu, s kalderom promjera 1000 km. Depoziti uslijed erupcija ovog divovca zauzimaju ogromno područje - milijun kilometara. Još jedan vulkanski objekt, Pater Ra, ne izgleda manje zanimljiv. Iz orbite ovaj dio površine satelita podsjeća na morski glavonožac. Protok serpentinske lave, koji se proteže od mjesta erupcije, proteže se na 200-250 km. Termalni radiometri svemirskih vozila ne omogućuju točno određivanje prirode tih tokova, kao što je to slučaj s geološkim objektom Lokija. Promjer mu je 250 km i po svoj prilici jezero je ispunjeno rastaljenim sumporom.
Visoki intenzitet erupcija i golemi razmjeri kataklizmi ne samo da stalno mijenjaju reljef satelita i krajolika na njegovoj površini, već također tvore plinski omotač - neku vrstu atmosfere.
Glavna komponenta atmosfere satelita Jupitera je sumporni dioksid. U prirodi je to sumporni dioksid bez boje, ali s jakim mirisom. Osim sumpornog dioksida, detektirani su sumporni monoksid, natrijev klorid, atomi sumpora i atomi kisika u međusloju Io plina.
Sumporni dioksid na Zemlji je uobičajen prehrambeni aditiv, koji se u prehrambenoj industriji često koristi kao konzervans E220.
Tanka atmosfera satelita Io je neujednačena po svojoj gustoći i debljini. Atmosferski tlak satelita također je obilježen ovom nedosljednošću. Maksimalna vrijednost atmosferskog tlaka Io je 3 nbar i promatrana je u području ekvatora u polukugli, prema Jupiteru. Minimalne vrijednosti atmosferskog tlaka nalaze se na noćnoj strani satelita.
Sultani vrelih plinova nisu jedina posjetnica Jupiterovog satelita. Čak i uz prisutnost jako raspršene atmosfere, aurore se mogu promatrati u ekvatorijalnom području iznad površine nebeskog tijela. Ove atmosferske pojave povezane su s djelovanjem kozmičkog zračenja na nabijene čestice koje ulaze u gornju atmosferu tijekom erupcije Io vulkana.
Io satelitsko istraživanje
Detaljna studija planeta plinovitih divova i njihovih sustava započela je 1973.-74. S misijama svemirskih sondi Pioner-10 i Pioneer-11. Ove ekspedicije pružile su znanstvenicima prve slike Io satelita, na temelju kojih su napravljeni točniji izračuni veličine nebeskog tijela i njegovih astrofizičkih parametara. Iza pionira, dvije američke svemirske sonde, Voyager 1 i Voyager 2, krenule su prema Jupiteru. Druga jedinica uspjela je stići što je moguće bliže Io na udaljenosti od 20 tisuća km i napraviti bolju sliku iz blizine. Zahvaljujući radu Voyagera, astronomi i astrofizičari dobili su informacije o prisutnosti aktivne vulkanske aktivnosti na ovom satelitu.
Misija prvih svemirskih sondi, koje su proučavale svemir u blizini Jupitera, nastavljena je NASA-inom svemirskom letjelicom Galileo, pokrenutom 1989. godine. Nakon 6 godina, brod je stigao do Jupitera i postao njegov umjetni satelit. Paralelno s proučavanjem divovske planete, automatska sonda Galileo je uspjela prenijeti podatke na površini satelita Io na Zemlju. Tijekom orbitalnih letova iz svemirske sonde, kopneni laboratoriji dobili su vrijedne informacije o strukturi satelita i podatke o njegovoj unutarnjoj strukturi.
Nakon kratke pauze 2000. godine, NASA i ESA Cassini-Huygens svemirska sonda presreli su palicu u proučavanju najjedinstvenijeg satelita Sunčevog sustava. Proučavanje i ispitivanje aparata Io obavljeno je tijekom njegovog dugog putovanja u Titan - saturnski satelit. Najnoviji satelitski podaci dobiveni su korištenjem suvremene svemirske sonde New Horizons, koja je u veljači 2007. preletjela Io na putu do Kuiperovog pojasa. Nova serija slika predstavljena je znanstvenicima na kopnenim opservatorijima i svemirskom teleskopu Hubble.
Trenutno, NASA-ina letjelica Juno djeluje u Jupiterovoj orbiti. Osim proučavanja Jupitera, njegov infracrveni spektrometar i dalje proučava vulkansku aktivnost satelita Io. Podaci koji se prenose na Zemlju omogućuju znanstvenicima praćenje aktivnih vulkana na površini ovog zanimljivog nebeskog tijela.
