De belangrijkste astronomische ontdekkingen in de geschiedenis van de ruimteverkenning worden geassocieerd met de naam Galileo Galilei. Het was dankzij deze getalenteerde en volhardende Italiaan dat de wereld in 1610 voor het eerst hoorde over het bestaan van de vier manen van Jupiter. Aanvankelijk ontvingen deze hemelse objecten een verzamelnaam - Galileïsche satellieten. Later kreeg elk van hen een naam: Io, Europa, Ganymede en Callisto. Elk van de vier grootste satellieten van Jupiter is op zijn eigen manier interessant, maar het is de Io-satelliet die opvalt tussen de andere Galileïsche satellieten. Dit hemellichaam is het meest exotische en ongewone onder andere objecten van het zonnestelsel.
Wat is ongebruikelijk in de satelliet Io?
Al met één observatie door een telescoop, onderscheidt de satelliet Io zich door zijn verschijning tussen andere satellieten van het zonnestelsel. In plaats van het gebruikelijke grijze en modderige oppervlak heeft het hemellichaam een felgele schijf. Gedurende 400 jaar kon de mens de reden voor zo'n ongewone kleur van het oppervlak van de Jupiter-satelliet niet vinden. Pas aan het einde van de 20e eeuw was het dankzij de vluchten van automatische ruimtesondes naar reus Jupiter mogelijk om informatie te verkrijgen over de Galileïsche satellieten. Zoals later bleek, is Io misschien het meest vulkanisch actieve object van het zonnestelsel in termen van geologie. Dit werd bevestigd door het enorme aantal actieve vulkanen dat op de satelliet van Jupiter werd ontdekt. Tot op heden identificeerden ze ongeveer 400 en het is op het gebied, dat 12 keer kleiner is dan het gebied van onze planeet.
Het oppervlak van de satelliet Io is 41,9 vierkante meter. kilometers. De aarde heeft een oppervlakte van 510 miljoen km en op het oppervlak van vandaag zijn er 522 actieve vulkanen.
In termen van zijn grootte overschrijden veel Io-vulkanen de grootte van aardse vulkanen. Volgens de intensiteit van de uitbarstingen, hun duur en kracht, overtreft de vulkanische activiteit op de satelliet van Jupiter de vergelijkbare terrestrische indicatoren.
Sommige vulkanen van deze satelliet zenden een enorme hoeveelheid giftige gassen uit naar een hoogte van 300-500 km. Tegelijkertijd is de oppervlakte van de meest ongewone satelliet van het Zonnestelsel Io een uitgestrekte vlakte, met in het midden een enorme bergketen, gescheiden door enorme lavastromen. De gemiddelde hoogten van de bergformaties op Io zijn 6 - 6,5 km, maar er zijn ook bergtoppen hier, meer dan 10 km hoog. Bijvoorbeeld, de berg Zuid-Boosavla heeft een hoogte van 17-18 km en is de hoogste top van het zonnestelsel.
Bijna het gehele oppervlak van de satelliet is het resultaat van eeuwenoude uitbarstingen. Volgens instrumentele onderzoeken uitgevoerd met de Voyager-1, Voyager-2 ruimtesondes en andere apparaten, is het belangrijkste oppervlaktemateriaal van de Io-satelliet bevroren zwavel, zwaveldioxide en vulkanische as. Waarom zoveelkleurige gebieden op het oppervlak van de satelliet. Dit komt door het feit dat actief vulkanisme constant het karakteristieke contrast vormt van de inkleuring van het oppervlak van de satelliet Io. Een object kan de felgele kleur tijdelijk veranderen in wit of zwart. De producten van vulkaanuitbarstingen vormen een dunne en heterogene samenstelling van de atmosfeer van de satelliet.
Dergelijke vulkanische activiteit wordt veroorzaakt door de eigenaardigheden van de structuur van het hemellichaam, die voortdurend wordt blootgesteld aan de getijwerking van het zwaartekrachtsveld van de moederplaneet en de effecten van andere grote satellieten van Jupiter, Europa en Ganymedes. Als gevolg van de invloed van kosmische zwaartekracht in de diepten van de satelliet, ontstaat wrijving tussen de korst en de binnenste lagen, waardoor natuurlijke opwarming van de materie wordt opgewekt.
Voor astronomen en geologen die de structuur van objecten in het zonnestelsel bestuderen, is Io een echte en actieve proeftuin, waar processen voorkomen die kenmerkend zijn voor de vroege periode van de vorming van onze planeet. Wetenschappers in vele wetenschapsgebieden bestuderen de geologie van dit hemellichaam zorgvuldig, waardoor de unieke satelliet van Jupiter Io het voorwerp van aandacht wordt.
Interessante feiten over de satelliet Io
Het meest geologisch actieve hemellichaam in het zonnestelsel heeft een diameter van 3.630 km. Io's afmetingen zijn niet zo groot in vergelijking met andere satellieten in het zonnestelsel. Volgens zijn parameters neemt de satelliet een bescheiden vierde plaats in, waarbij hij de gigantische Ganymedes, Titan en Callisto laat vallen. De diameter van Io is slechts 166 km. overschrijdt de diameter van de maan - aarde satelliet (3474 km).
De satelliet ligt het dichtst bij de moederplaneet. De afstand van Io naar Jupiter is slechts 420.000 km. De baan heeft bijna de juiste vorm, het verschil tussen perihelium en apogelium is slechts 3400 km. Het object snelt in een cirkelvormige baan rond Jupiter met een enorme snelheid van 17 km / sec, en maakt er een complete rotatie omheen in 42 uur aarde. Beweging in een baan is gesynchroniseerd met de rotatieperiode van Jupiter, dus Io wordt altijd naar hem toe gedraaid door dezelfde hemisfeer.
De belangrijkste astrofysische parameters van een hemellichaam zijn als volgt:
- Io's massa is 8,93x1022kg, wat 1,2 keer de massa van de maan is;
- de dichtheid van de satelliet is 3,52 g / cm3;
- de versnelling als gevolg van de zwaartekracht op het oppervlak van Io is 1.79 m / s2.
Met het observeren van de positie van Io in de nachtelijke hemel, is het gemakkelijk om de snelheid van zijn beweging te bepalen. Het hemellichaam verandert voortdurend van positie ten opzichte van de planetaire schijf van de moederplaneet. Ondanks het vrij indrukwekkende zwaartekrachtveld van de satelliet, is Io niet in staat om een constant dichte en homogene atmosfeer te handhaven. De dunne gasomhulling rond de maan van Jupiter is praktisch kosmisch vacuüm en belet niet dat er uitbarstingsproducten vrijkomen in de ruimte. Dit verklaart de enorme hoogte van de vulkaanuitstootpilaren die op Io voorkomen. Bij afwezigheid van een normale atmosfeer heerst lage temperatuur op het oppervlak van de satelliet, tot -183 ° C. Deze temperatuur is echter niet uniform voor het hele satellietoppervlak. In de infraroodbeelden verkregen van de Galileo ruimtesonde was de heterogeniteit van de temperatuurlaag van het Io-oppervlak zichtbaar.
Lage temperaturen heersen op het hoofdgebied van een hemellichaam. Op de temperatuurkaart zijn dergelijke gebieden blauw gekleurd. Op sommige plaatsen op het satellietoppervlak zijn er echter helderoranje en rode vlekken. Dit zijn de gebieden met de grootste vulkanische activiteit, waar uitbarstingen zichtbaar zijn en duidelijk zichtbaar zijn op gewone afbeeldingen. Pele Volcano en Locke Lava Flow zijn de heetste gebieden op het oppervlak van de Io-satelliet. De temperatuur in deze gebieden varieert van 100-130 ° onder nul op de schaal van Celsius. De kleine rode stippen op de temperatuurkaart zijn kraters van actieve vulkanen en breukplaatsen in de korst. Hier bereikt de temperatuur 1200-1300 graden Celsius.
Satellietstructuur
Niet in staat om op het oppervlak te landen, wetenschappers zijn nu actief bezig met het modelleren van de structuur van de Joviaanse maan. Vermoedelijk bestaat de satelliet uit silicaatgesteenten verdund met ijzer, wat kenmerkend is voor de structuur van de aardse planeten. Dit wordt bevestigd door de hoge dichtheid van Io, die hoger is dan die van zijn buren - Ganymede, Callisto en Europa.
Het moderne model, gebaseerd op gegevens verkregen door ruimtesondes, is als volgt:
- in het midden van de satelliet vormt de ijzeren kern (ijzersulfide) 20% van de massa van Io;
- de mantel, bestaande uit mineralen van asteroïde aard, bevindt zich in een semi-vloeibare toestand;
- ondergrond van vloeibaar magma 50 km dik;
- De satellietlithosfeer bestaat uit zwavel en basaltverbindingen met een dikte van 12-40 km.
Bij het beoordelen van de gegevens die in de simulatie zijn verkregen, concludeerden de wetenschappers dat de satelliet Io-kern een semi-vloeibare toestand moet hebben. Als zwavelverbindingen samen met ijzer aanwezig zijn, kan de diameter daarvan 550-1000 km bereiken. Als het een volledig gemetalliseerde substantie is, kan de grootte van de kern variëren tussen 350 - 600 km.
Vanwege het feit dat er geen magnetisch veld werd gedetecteerd tijdens satellietstudies, zijn er geen convectieprocessen in de satellietkern. Tegen deze achtergrond rijst een natuurlijke vraag, wat zijn de ware oorzaken van zo'n intense vulkanische activiteit, waar trekken Io-vulkanen hun energie aan?
De kleine omvang van de satelliet laat ons niet toe om te zeggen dat de verwarming van de ingewanden van een hemellichaam wordt uitgevoerd als gevolg van de reactie van radioactief verval. De belangrijkste energiebron in de satelliet is het getijde-effect van zijn kosmische buren. Onder invloed van de zwaartekracht van Jupiter en de naburige satellieten oscilleert Io, bewegend in zijn eigen baan. De satelliet lijkt te slingeren en ervaart een sterke libratie (gelijkmatig schommelen) terwijl hij beweegt. Deze processen leiden tot de kromming van het oppervlak van een hemellichaam en veroorzaken thermodynamische verwarming van de lithosfeer. Dit kan worden vergeleken met de bocht van een metalen draad, die op de plek van de bocht erg heet is. In het geval van Io komen al deze processen voor in de oppervlaktelaag van de mantel aan de rand van de lithosfeer.
De satelliet is bedekt door sedimenten - de resultaten van vulkanische activiteit. Hun dikte varieert in het bereik van 5-25 km op plaatsen met hoofdlocalisatie. In hun kleur zijn dit donkere vlekken, sterk in contrast met het felgele oppervlak van de satelliet, veroorzaakt door de uitstorting van silicaatmagma. Ondanks het grote aantal actieve vulkanen, is het totale oppervlak van vulkanische caldera op Io niet groter dan 2% van het satellietoppervlak. De diepte van vulkanische kraters is onbeduidend en bedraagt niet meer dan 50-150 meter. Het reliëf op het grootste deel van het hemellichaam is vlak. Alleen in sommige gebieden zijn er enorme bergketens, bijvoorbeeld het complex van de Pele-vulkaan. Naast deze vulkanische formatie op Io, worden het bergmassief van de Pater Ra-vulkaan, bergketens en massieven van verschillende lengtes onthuld. De meesten van hen hebben namen die overeenstemmen met wereldtoponiemen.
Io's vulkanen en zijn atmosfeer
De meest interessante objecten op de satelliet Io zijn de vulkanen. De grootte van gebieden met verhoogde vulkanische activiteit varieert van 75 tot 300 km. Zelfs de eerste Voyager tijdens zijn vlucht registreerde de uitbarsting van acht vulkanen tegelijkertijd op Io. Een paar maanden later bevestigden de foto's die het Voyager-ruimtevaartuig in 1979 maakte de informatie dat de uitbarstingen op deze punten doorgaan. Op de plaats waar de grootste vulkaan Pele zich bevindt, werd de hoogste oppervlaktetemperatuur geregistreerd, +600 graden Kelvin.
Latere studies van informatie uit ruimtesondes stonden astrofysici en geologen toe om alle Io-vulkanen in de volgende typen te verdelen:
- de meest talrijke vulkanen, die een temperatuur van 300 - 400 K hebben. De uitstoot van gas bedraagt 500 m / s en de hoogte van de emissiekolom is niet meer dan 100 km;
- Het tweede type bevat de heetste en krachtigste vulkanen. Hier kun je het hebben over temperaturen in 1000K in de caldera van de vulkaan zelf. Dit type wordt gekenmerkt door een hoge uitwerpsnelheid van 1,5 km / s, de gigantische hoogte van de gas sultan is 300-500 km.
Pele Volcano behoort tot het tweede type, met een caldera met een diameter van 1000 km. Deposito's als gevolg van de uitbarstingen van deze reus bezetten een enorm gebied - een miljoen kilometer. Een ander vulkanisch object, Pater Ra, ziet er niet minder interessant uit. Vanuit een baan lijkt dit gedeelte van het oppervlak van de satelliet op een zeekoppop. Kronkelige lavastromen, die zich uitstrekken vanaf de plek van de uitbarsting, uitgestrekt over 200-250 km. Thermische radiometers van ruimtevoertuigen laten niet toe om de aard van deze stromingen nauwkeurig te bepalen, zoals het geval is met het geologische object van Loki. De diameter is 250 km en naar alle waarschijnlijkheid is dit meer gevuld met gesmolten zwavel.
De hoge intensiteit van de uitbarstingen en de enorme omvang van de catastrofes veranderen niet alleen constant het reliëf van de satelliet en het landschap op het aardoppervlak, maar vormen ook een gasomhulsel - een soort atmosfeer.
Het belangrijkste onderdeel van de atmosfeer van de satelliet van Jupiter is zwaveldioxide. In de natuur is het een zwaveldioxidegas zonder kleur, maar met een sterke geur. Naast zwaveldioxide werden zwavelmonoxide, natriumchloride, zwavelatomen en zuurstofatomen gedetecteerd in de Io-gas-tussenlaag.
Zwaveldioxide op aarde is een veelgebruikt voedingsmiddeladditief dat in de voedingsmiddelenindustrie veel wordt gebruikt als conserveringsmiddel E220.
De dunne atmosfeer van de satelliet Io is ongelijk qua dichtheid en dikte. De atmosferische druk van de satelliet wordt ook gekenmerkt door deze inconsistentie. De maximale waarde van de atmosferische druk Io is 3 nbar en wordt waargenomen in het gebied van de evenaar in het halfrond, tegenover Jupiter. Minimale atmosferische waarden zijn te vinden aan de nachtzijde van de satelliet.
De sultans van hete gassen zijn niet het enige visitekaartje van de satelliet van Jupiter. Zelfs met de aanwezigheid van een sterk verspreide atmosfeer, kunnen aurora's worden waargenomen in het equatoriale gebied boven het oppervlak van een hemellichaam. Deze atmosferische verschijnselen worden geassocieerd met het effect van kosmische straling op geladen deeltjes die de bovenste atmosfeer binnenkomen tijdens de uitbarsting van Io-vulkanen.
Io satellietonderzoek
Een gedetailleerde studie van de planeten van gasreuzen en hun systemen begon in 1973-74 met de missies van de Pioner-10 en Pioneer-11 ruimtesondes. Deze expedities voorzagen wetenschappers van de eerste beelden van de Io-satelliet, op basis waarvan nauwkeuriger berekeningen werden gemaakt van de grootte van het hemellichaam en zijn astrofysische parameters. Achter de Pioneers vertrokken twee Amerikaanse ruimtesondes, Voyager 1 en Voyager 2, naar Jupiter. De tweede eenheid slaagde erin zo dicht mogelijk bij Io te komen op een afstand van 20 duizend km en betere foto's van dichtbij te maken. Het was dankzij het werk van Voyagers dat astronomen en astrofysici informatie verkregen over de aanwezigheid van actieve vulkanische activiteit op deze satelliet.
De missie van de eerste ruimtesondes, die de ruimte in de buurt van Jupiter bestudeerden, werd voortgezet door het ruimteschip NASA Galileo, dat in 1989 werd gelanceerd. Na 6 jaar bereikte het schip Jupiter en werd het zijn kunstmatige satelliet. Parallel aan de studie van de gigantische planeet, was de automatische sonde Galileo in staat om gegevens over te brengen op het oppervlak van de satelliet Io naar de aarde. Tijdens orbitale vluchten van de ruimtesonde ontvingen terrestrische laboratoria waardevolle informatie over de structuur van de satelliet en gegevens over de interne structuur.
Na een korte pauze in 2000 onderschepten de NASA en de ESA Cassini-Huygens ruimtesonde het stokje in de studie van de meest unieke satelliet van het zonnestelsel. De studie en het onderzoek van het Io-apparaat vond plaats tijdens zijn lange reis naar Titan - de satelliet van Saturnus. De meest recente satellietgegevens werden verkregen met behulp van de New Horizons moderne ruimtesonde, die in februari 2007 op weg naar de Kuipergordel in de buurt van Io vloog. Een nieuwe reeks afbeeldingen gepresenteerd aan wetenschappers, grondobservatoria en de Hubble-ruimtetelescoop.
Momenteel opereert het Juno-ruimtevaartuig van NASA in de baan van Jupiter. Naast de studie van Jupiter blijft de infraroodspectrometer de vulkanische activiteit van de satelliet Io bestuderen. De gegevens die aan de aarde worden doorgegeven, stellen wetenschappers in staat actieve vulkanen te volgen op het oppervlak van dit interessante hemellichaam.
