Планета ио спутник юпитера

Ио — спутник Юпитера


Ио — самый близкий к Юпитеру галилеевский спутник. Диаметр Ио — 3642 км. Ио обращается вокруг Юпитера за 1,769137786 дня. при среднем радиусе орбиты 421700 км. Орбитальная скорость Ио — 17,334 км/с. Ускорение свободного падения на поверхности Ио — 1,796 м/с2 (0,183 g).

Ио занимает третье по размеру место среди спутников Юпитера. Ио меньше Каллисто, но больше другого спутника — Европы.
По расположению, Ио является пятым по счёту спутником от Юпитера. Из более близких четёрых, в телескоп с Земли видна только Амальтея.

Ио имеет металлическое ядро, жидкую мантию и кору толщиной 10-40 км. Отличительная особенность Ио — сильная вулканическая деятельность, там расположено около 400 вулканов. Предполагается, что такая активность вызвана сильными приливными действиями со стороны Юпитера и, возможно Ганимеда и Европы. Кора Ио постоянно сжимается и растягивается, что вызывает извержения вулканов и образование гор. Взаимное трение слоёв является и источником внутреннего тепла на Ио.
Вследствие этого, поверхность Ио молодая, без кратеров. Несмотря на вулканизм, температура спокойной поверхности всего 90-120°К. Хотя расплавленных озёр лавы на Ио нет, но есть озёра жидкой серы и провалы глубиной в километры… есть и обширные равнины замёрзшей серы.
Вещество (сера и её соединения, кислород, хлорид натрия…) выбрасываемое вулканами Ио, ионизируется под действием ультрафиолета от Солнца. Эти ионы выходят за пределы атмосферы Ио и растягиваются вдоль его орбиты, образуя «плазменный тор Ио» с сильной радиацией. Предполагается, что из-за этого тора плазма Юпитера не выходит за пределы орбиты Ио и накапливается в нём… впрочем, это только теория.
В общем, Ио — довольно «негостепреимное» место для колонистов: вулканы, землетрясения, ядовитые газы, радиация…

 Николай Курдяпин, kosmoved.ru или расскажите друзьям:

Спутник Ио — один из крупных лун Юпитера галилейской группы. Это уникальный объект, на котором находиться более четырехсот активных вулканов. Поверхность спутника вызывает особый интерес у исследователей. Из всех небесных тел Солнечной системы, вулканическая деятельность прослеживается только на Земле и на спутнике Юпитера.

История открытия

Впервые, луны газового гиганта были замечены Галилео Галилеем в 1610 году. Он рассмотрел на орбите Юпитера сразу четыре небесных тела. Ио — это первый спутник среди галилейской группы. Галилей не называл свои открытия, а дал им порядковые номера.

Симон Мариус, который обнаружил луны в 1614 году, предложил назвать их мифическими именами. Ио относилась к потомкам Геракла. Она была жрицей в храме, а также любовницей бога Зевса.

Характеристики

Первый спутник имеет шарообразную форму. Радиус небесного тела полюсах составляет 1817 км, на экваторе — 1830 км. Меньшая окружность объяснятся приплюснутостью шара на полюсных участках. Из-за воздействия гравитационных сил материнской планеты, а также соседних лун Европы и Ганимеда, Ио имеет необычную форму.

Плотность первого спутника немного меньше, чем у Марса и составляет 3,55 г/м3. Показатели плотности других лун газового гиганта уменьшаются по мере удаленности от него. К примеру, у самого удаленного спутника Каллисто — 1,83 г/м3.

Периоды обращения вокруг Юпитера и собственной оси у Ио совпадают. Из-за чего, он всегда повернут к газовому гиганту одной стороной. В перигелии луна приближается к материнской планете на 422 000 км и удалятся на 423 000 км. Полный оборот вокруг Юпитера, он осуществляет за 42 земных часа.

Поверхность Ио

Первая луна газового гиганта заметно отличается от своих соседей. Сверху он покрыт отложениями из-за вулканической активности. Они похожи на темные пятна на фоне ярко-желтой поверхности.

Здесь нет воды, но имеются ледяные залежи. На спутнике много активных вулканов, но общее количество кальдер составляет не более двух процентов. Максимальная глубина кратеров — 150 м. Большую часть поверхности луны занимают равнины. Горные цепи в шесть километров наблюдаются южной стороне. Максимальная высота не превышает 17,5. Горные участки изолированы, представлены в виде наклонных блоков и плато. Их образование объясняется сжиманием литосферы,

Атмосфера

Частые извержения, мощные катаклизмы изменяют не только поверхность луны, но и формируют тонкий слой атмосферы. Здесь она состоит из диоксида серы, кислорода, хлорида натрия. Газовая оболочка неравномерна по плотности и толщине. Ввиду этого, давление здесь также существенно различается. На ночной стороне оно минимальное, а на экваторе максимальное. Наиболее плотные участки атмосферы наблюдаются в вулканической зоне, где она пополняется диоксидом серы из-за извержений.

Вследствие воздействия космической радиации и газовой оболочки спутника образовываются полярные сияния.

Самая низкая температура здесь составляет 184°, а самая высокая — 1527°.

Изучение вулканической активности на спутнике Юпитера Ио

Наиболее привлекательными объектами для исследований на луне газового гиганта являются вулканы. Впервые сюда были отправлены космические зонды “Пионер 10” и “Пионер 11”. С их помощью, ученым удалось определить размеры и получить первые снимки уникального светила. Извержения были замечены аппаратом “Вояджер-1″ в 1979 году. После нескольких месяцев наблюдений, активность вулканов продолжалась. Это открытие стало причиной продолжить изучение поверхности первого спутника.

С помощью космических зондов, астрономы определили, что здесь присутствуют вулканы двух видов:

  1. С температурой выше трехсот градусов. В этом случае, скорость выброса газов составляет 500 м/с, а высота столба не превышает ста километров.
  2. Мощные объекты с температурой в 1000°. Выброс газа происходит со скоростью 1,5 км/с, а высота столба достигает 500 км.

После двух аппаратов “Вояджер”, к орбите газового гиганта был отправлен корабль НАСА “Галилео”. Он был запущен в 1989 году и достиг своей цели спустя шесть лет. Зонд передавал на Землю подробные данные о поверхности и структуре первой луны.

В 2000 году в космическое пространство был отправлен новый аппарат НАСА “Кассини- Гюгенс” для получения информации о строении самого уникального спутника в Солнечной системе.

Спустя семь лет, корабль “Новые горизонт” по пути к Поясу Койпера, посетил первую луну Юпитера и передал свежие снимки.

В данный момент на орбите газового гиганта находиться аппарат “Юнона”, с помощью которого изучается уникальная поверхность спутника. Полученные данные помогут ученым в исследовании периодичности извержений.

Наземное наблюдение не прекращаются.

Интересные факты

  1. На равнинах первой луны Юпитера, температура воздуха может быть ниже двухсот градусов. А в области вулканических вершин она повышается до трех тысяч.
  2. Здесь часто наблюдается снег из диоксида серы.
  3. Из-за частых землетрясений, потоков лав и пепла, рельеф небесного тела не постоянен. Места, где наблюдались горы могут преобразоваться в равнину и наоборот.
  4. В момент образования, на Ио могла быть вода. Но мощные излучения материнской планеты устранили жидкость.

Спутник Ио — самый активный и самый загадочный объект Солнечной системы

С именем Галилео Галилея связаны наиболее важные астрономические открытия в истории изучения космоса. Именно благодаря этому талантливому и настойчивому итальянцу, мир в 1610 году впервые узнал о существовании четырех спутников Юпитера. Первоначально эти небесные объекты получили собирательное название — галилеевы спутники. Позже, каждому из них присвоили свое название: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Каждый из четырех крупнейших спутников Юпитера по своему интересен, однако именно спутник Ио выделяется среди других галилеевых спутников. Это небесное тело является самым экзотическим и необычным среди других объектов Солнечной системы.

Галилеевы спутники

Что необычного в спутнике Ио?

Уже при одном наблюдении в телескоп спутник Ио своим внешним видом выделяется среди других спутников Солнечной системы. Вместо обычной серой и мутной поверхности небесное тело имеет диск ярко-желтого цвета. В течение 400 лет человек не мог найти причину такой необычной расцветки поверхности юпитерианского спутника. Только в конце XX века, благодаря полетам автоматических космических зондов к гиганту Юпитеру, удалось получить информацию о галилеевых спутниках. Как оказалось, Ио является едва ли не самым вулканически активным объектом Солнечной системы в плане геологии. Подтверждением тому стало огромное количество действующих вулканов, обнаруженных на спутнике Юпитера. На сегодняшний день их выявлено около 400 и это на площади, которая в 12 раз меньше площади нашей планеты.

Вулканы на Ио

Площадь поверхности спутника Ио составляет 41,9 кв. километров. Земля имеет площадь поверхности 510 млн. км, и на ее поверхности сегодня находится 522 действующих вулкана.

По своим размерам многие вулканы Ио превышают размеры земных вулканов. По интенсивности извержений, их продолжительности и мощности, вулканическая деятельность на спутнике Юпитера превосходит аналогичные земные показатели.

Некоторые вулканы этого спутника выбрасывают огромное количество ядовитых газов на высоту 300-500 км. При этом сама поверхность самого необычного спутника Солнечной системы Ио представляет собой обширную равнину, в центре которой присутствует огромный горный массив, разделенный огромными лавовыми потоками. Средние высоты горных образований на Ио составляют 6-6,5 км, однако здесь так же встречаются горные пики, высотой более 10 км. К примеру, гора Южная Боосавла имеет высоту 17-18 км и является самой высоким пиком Солнечной системы.

Почти вся поверхность спутника – это результаты многовековых извержений. По данным инструментальных исследований, проводимых с борта космических зондов «Вояджер-1», «Вояджер-2» и других аппаратов, основной материал поверхности спутника Ио – замороженная сера, диоксид серы и вулканический пепел. Почему разноцветных участков на поверхности спутника так много. Это объясняется тем, что активный вулканизм постоянно формирует характерную контрастность расцветки поверхности спутника Ио. Объект может в течение короткого промежутка времени сменить свою ярко-желтую расцветку на белый или черный цвет. Продукты вулканических извержений формируют тонкую и неоднородную по составу атмосферу спутника.

Поверхность Ио

Подобная вулканическая активность вызвана особенностями строения небесного тела, которое постоянно подвергается приливному действию гравитационного поля материнской планеты и воздействию со стороны других крупных спутников Юпитера, Европы и Ганимеда. В результате влияния космической гравитации в недрах спутника между корой и внутренними слоями возникает трение, порождающее естественный нагрев материи.

Для астрономов и геологов, занимающихся изучением строения объектов Солнечной системы, Ио представляет собой реальный и действующий полигон, где сегодня происходят процессы, характерные для раннего периода формирования нашей планеты. Ученые во многих областях науки сегодня тщательно изучают геологию этого небесного тела, делая уникальный спутник Юпитера Ио объектом пристального внимания.

Ио и Юпитер

Интересные факты о спутнике Ио

Самое геологически активное небесное тело Солнечной системы имеет диаметр 3630 км. Размеры Ио не такие уж большие, в сравнении с другими спутниками Солнечной системы. По своим параметрам спутник занимает скромное четвертое место, пропуская вперед огромных Ганимеда, Титана и Каллисто. Диаметр Ио только на 166 км. превышает диаметр Луны — спутника Земли (3474 км).

Ио и Земля

Спутник ближе всех расположен к материнской планете. Расстояние от Ио до Юпитера составляет всего 420 тыс. км. Орбита имеет практически правильную форму, разница между перигелием и апогелием составляет всего 3400 км. Объект несется по круговой орбите вокруг Юпитера с огромной скоростью 17 км/с, совершая полный оборот вокруг него за 42 земных часа. Движение по орбите осуществляется синхронно с периодом вращения Юпитера, поэтому Ио всегда повернуто к нему одним и тем же полушарием.

Основные астрофизические параметры небесного тела следующие:

  • масса Ио составляет 8,93х1022кг, что в 1,2 раза больше массы Луны;
  • плотность спутника составляет 3,52 г/см3;
  • величина ускорения свободного падения на поверхности Ио равна 1,79 м/с2.

Наблюдая за положением Ио в ночном небе, легко определить стремительность его движения. Небесное тело постоянно меняет свое положение относительно планетарного диска материнской планеты. Несмотря на довольно внушительное собственное гравитационное поле спутника, Ио не в состоянии содержать постоянно плотную и однородную атмосферу. Тонкая газовая оболочка вокруг луны Юпитера — практически космический вакуум, не препятствует выбросу продуктов извержения в космическое пространство. Этим и объясняется огромная высота столбов вулканических выбросов, происходящих на Ио. В отсутствие нормальной атмосферы на поверхности спутника преобладают низкие температуры, до -183° С. Однако такая температура не является однородной для всей поверхности спутника. На инфракрасных снимках, полученных с космического зонда «Галилео», была видна неоднородность температурного слоя поверхности Ио.

Ио в системе Юпитера

На основной площади небесного тела преобладают низкие температуры. На температурной карте такие области окрашены в синий цвет. Однако в ряде мест на поверхности спутника имеются ярко-оранжевые и красные пятна. Это районы наибольшей вулканической активности, где на обычных снимках извержения видны и хорошо просматриваемы. Вулкан Пеле и лавовый поток Локе — самый горячие области на поверхности спутника Ио. Температура в этих областях варьируется в пределах 100-130° ниже нуля по шкале Цельсия. Маленькие красные точки на температурной карте — кратеры действующих вулканов и места разломов в коре. Здесь температура достигает значений 1200-1300 градусов Цельсия.

Снимок температуры поверхности Ио

Структура спутника

Не имея возможности высадиться на поверхность, ученые сегодня активно работают над моделированием структуры юпитерианской луны. Предположительно спутник состоит из силикатных пород, разбавленных железом, что свойственно строению планет земной группы. Это подтверждает и высокая плотность Ио, которая выше чем у ее соседей — Ганимеда, Каллисто и Европы.

Строение Ио

Современная модель, составленная на основе данных, полученных космическими зондами, выглядит следующим образом:

  • в центре спутника железное ядро (сульфид железа), составляющее 20% массы Ио;
  • мантия, состоящая из минералов астероидной природы, находится в полужидком состоянии;
  • жидкий подповерхностный слой магмы толщиной 50 км;
  • литосфера у спутника состоит из соединений серы и базальта, достигая толщины 12-40 км.

Оценивая данные, полученные при моделировании, ученые пришли к выводу, что у спутника Ио ядро должно иметь полужидкое состояние. Если в нем присутствуют вместе с железом соединения серы, его диаметр может достигать 550-1000 км. Если же это полностью металлизированная субстанция, размеры ядра могут колебаться в пределах 350-600 км.

Влияние Юпитера и его спутников на Ио

Ввиду того, что при исследованиях спутника не было обнаружено магнитного поля, процессы конвекции в ядре спутника отсутствуют. На этом фоне возникает естественный вопрос, каковы же истинные причины такой интенсивной вулканической деятельности, откуда вулканы Ио черпают свою энергию?

Незначительные размеры спутника не позволяют говорить о том, что разогрев недр небесного тела осуществляется за счет реакции радиоактивного распада. Основной источник энергии внутри спутника – приливное воздействие своих космических соседей. Под действием гравитации Юпитера и соседних спутников Ио совершает колебания, двигаясь по собственной орбите. Спутник словно раскачивается, испытывая во время движения сильную либрацию (равномерное покачивание). Эти процессы приводят к искривлению поверхности небесного тела, вызывая термодинамический нагрев литосферы. Это можно сравнить с изгибом металлической проволоки, которая в месте сгиба сильно нагревается. В случае с Ио все перечисленные процессы происходят в поверхностном слое мантии на границе с литосферой.

Отложения на поверхности Ио

Спутник покрыт сверху отложениями — результатами вулканической деятельности. Их толщина варьируется в диапазоне 5-25 км в местах основной локализации. По своему цвету, это темные пятна, сильно контрастирующие с ярко-желтой поверхностью спутника, вызванные излияниями силикатной магмы. Несмотря на большое число действующих вулканов, общая площадь вулканических кальдер на Ио не превышает 2% от площади поверхности спутника. Глубина вулканических кратеров незначительна и не превышает 50-150 метров. Рельеф на большей части небесного тела равнинный. Только на некоторых участках присутствуют массивные горные цепи, например, комплекс вулкана Пеле. Помимо этого вулканического образования на Ио выявлены горный массив вулкана Патера Ра, горные цепи и массивы различной протяженностью. У большинства из них имеются названия, созвучные земным топонимам.

Вулканы спутника Ио и его атмосфера

Самыми любопытными объектами на спутнике Ио являются его вулканы. Размеры областей с повышенной вулканической активностью колеблются в диапазоне от 75 до 300 км. Еще первый «Вояджер» во время своего полета зафиксировал на Ио процесс извержения сразу восьми вулканов. Через несколько месяцев снимки, сделанные космическим кораблем «Вояджер» в 1979 году, подтвердили информацию, что извержения в указанных точках продолжаются. На том месте, где располагается самый крупный вулкан Пеле, была зафиксирована самая высокая температура на поверхности, +600 градусов по Кельвина.

Вулкан Пеле

Последующие изучения информации с космических зондов позволили ученым-астрофизикам и геологам разделить все вулканы Ио по следующим типам:

  • самые многочисленные вулканы, которые имеют температуру 300-400 К. Скорость выброса газов составляет 500 м/с, а высота столба выбросов не превышает 100 км;
  • ко второму типу относятся самые горячие и самые мощные вулканы. Здесь можно говорить о температурах в 1000К в самой кальдере вулкана. Для этого типа характерны высокая скорость выброса — 1,5 км/с, гигантская высота газового султана – 300-500 км.

Вулкан Пеле принадлежит как раз ко второму типу, имея кальдеру диаметром 1000 км. Отложения в результате извержений этого гиганта занимают огромную площадь — один млн. километров. Не менее интересным выглядит и другой вулканический объект – Патера Ра. С орбиты этот участок поверхности спутника напоминает морское головоногое животное. Змеевидные лавовые потоки, отходящие от места извержения, протянулись на 200-250 км. Тепловые радиометры космических аппаратов не позволяют точно определить природу этих потоков, как и в случае с геологическим объектом Локи. Диаметр его составляет 250 км и по всей вероятности это озеро, наполненное расплавленной серой.

Патера Локи

Высокая интенсивность извержений и огромные масштабы катаклизмов не только постоянно меняют рельеф спутника и ландшафт на его поверхности, но и формируют газовую оболочку — подобие атмосферы.

Основной компонент атмосферы спутника Юпитера — диоксид серы. В природе это сернистый газ, не имеющий цвета, однако обладающий резким запахом. В качестве дополнения наряду с диоксидом серы в газовой прослойке Ио выявлены монооксид серы, хлорид натрия, атомы серы и кислорода.

Диоксид серы на Земле является распространенной пищевой добавкой, которая активно применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта Е220.

Тонкая атмосфера спутника Ио неравномерна по своей плотности и толщине. Этим же непостоянством характеризуется и атмосферное давление спутника. Максимальное значение атмосферного давления Ио составляет 3 нбар и наблюдается в районе экватора на полушарии, обращенном к Юпитеру. Минимальные значения атмосферного давления выявлены на ночной стороне спутника.

Атмосфера Ио в инфракрасном излучении

Султаны раскаленных газов — не единственная визитная карточка спутника Юпитера. Даже при условии наличия сильно разряженной атмосферы, в экваториальной области над поверхностью небесного тела можно наблюдать сияния. Эти атмосферные явления связаны с воздействием космической радиации на заряженные частицы, поступающие в верхние слои атмосферы в процессе извержения вулканов Ио.

Исследования спутника Ио

Детальное исследование планет газовых гигантов и их систем началось в 1973-74 годах с миссий космических автоматических зондов «Пионер-10» и «Пионер-11». Эти экспедиции предоставили ученым первые снимки спутника Ио, на основании которых уже были сделаны более точные расчеты размеров небесного тела и его астрофизических параметров. Следом за «Пионерами» к Юпитеру отправились два американские космических зонда «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Второму аппарату удалось максимально приблизиться к Ио на расстояние 20 тыс. км и сделать более качественные снимки с близкого расстояния. Именно благодаря работе «Вояджеров» астрономы и астрофизики получили информацию о наличии на этом спутнике активной вулканической деятельности.

«Галилео» на орбите Юпитера

Миссию первых космических зондов, изучавших космическое пространство около Юпитера, продолжил аппарат НАСА «Галилео», запущенный в 1989 году. Спустя 6 лет корабль добрался до Юпитера, став его искусственным спутником. Параллельно с изучением планеты-гиганта автоматический зонд Галилео сумел передать на Землю данные о поверхности спутника Ио. Во время орбитальных полетов с борта космического зонда в земные лаборатории поступала ценная информация о строении спутника и данные о его внутренней структуре.

«Кассини-Гюйгенс» возле Юпитера

После непродолжительного перерыва в 2000 году эстафету в изучении самого уникального спутника Солнечной системы перехватил космический зонд НАСА и ЕКА «Кассини-Гюйгенс». Изучение и обследованием Ио аппарат занимался во время своего долгого путешествия к Титану — спутнику Сатурна. Самые последние данные о спутнике были получены с помощью современного космического зонда «Новые горизонты», пролетевшего вблизи Ио в феврале 2007 года по дороге к поясу Койпера. Новую порцию снимков представили ученым наземные обсерватории и космический телескоп «Хаббл».

В настоящее время на орбите Юпитера работает аппарат НАСА «Юнона». Помимо исследования Юпитера его инфракрасный спектрометр продолжает изучение вулканической деятельности спутника Ио. Данные, передаваемые на Землю, позволяют ученым осуществлять мониторинг действующих вулканов на поверхности этого интереснейшего небесного тела.

Автор статьи: Военный историк. Люблю писать на военные темы, описывать исторические события, известные сражения.

На спутнике Юпитера обнаружен неизвестный ранее вулкан

Данные, собранные космическим аппаратом NASA «Juno» с использованием прибора Jovian InfraRed Auroral Mapper (JIRAM), определили новый источник тепла вблизи южного полюса Ио, который может указывать на ранее невидимый вулкан на луне Юпитера. Инфракрасные данные собраны 16 декабря 2017 года, когда «Juno» находился на расстоянии около 470 000 километров от спутника.

«Новое горячее пятно Ио удалено примерно на 300 километров от ближайшего ранее идентифицированного очага. Мы не исключаем движение или изменение ранее обнаруженной горячей точки, но трудно представить, что можно переместиться на такое расстоянии и по-прежнему считаться одной и той же особенностью», – говорит Алессандро Мура из Национального института астрофизики в Риме (Италия).

Изображение показывает местоположение нового источника тепла вблизи южного полюса Ио. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Команда «Juno» продолжит анализ данных за 16 декабря, а также материалов JIRAM, которые будут собираться во время будущих (и даже более близких) пролетов мимо Ио. Прошедшие миссии NASA, посетившие систему Юпитера, наряду с наземными наблюдениями обнаружили более 50 действующих вулканов на Ио. Ученые считают, что около 250 очагов еще ждут своего открытия.

Космический аппарат «Juno» преодолел почти 235 миллионов километров с момента выхода на орбиту Юпитера 4 июля 2016 года. Тринадцатый научный подход к газовому гиганту состоится 16 июля 2018 года.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *