Najdôležitejšie astronomické objavy v histórii prieskumu vesmíru sú spojené s menom Galileo Galilei. Práve vďaka tomuto talentovanému a pretrvávajúcemu Talianovi sa svet v roku 1610 najprv dozvedel o existencii štyroch mesiacov Jupitera. Spočiatku tieto nebeské objekty získali kolektívny názov - galilejské satelity. Neskôr sa každý z nich dostal pod menom: Io, Europa, Ganymede a Callisto. Každý zo štyroch najväčších satelitov Jupitera je zaujímavý svojou vlastnou cestou, ale je to satelit Io, ktorý stojí medzi ostatnými galilejskými satelitmi. Toto nebeské telo je medzi ostatnými objektmi slnečnej sústavy najviac exotické a nezvyčajné.
Čo je neobvyklé v družici Io?
Už s jedným pozorovaním cez ďalekohľad vyniká satelit Io svojim vzhľadom medzi inými satelitmi Slnečnej sústavy. Namiesto obvyklého šedého a bahnitého povrchu má nebeské telo jasne žltý disk. Už 400 rokov človek nemohol nájsť dôvod tak neobvyklej farby povrchu satelitu Jupiter. Až koncom 20. storočia bolo možné získať informácie o Galilejských satelitoch vďaka letu automatických vesmírnych sondám na obrie Jupitera. Ako sa ukázalo, Io je snáď najaktívnejším aktívnym objektom slnečnej sústavy v geológii. Potvrdil to obrovský počet aktívnych sopiek objavených na družici Jupitera. K dnešnému dňu identifikovali približne 400 ľudí a je to oblasť, ktorá je 12 krát menšia ako oblasť našej planéty.
Plocha satelitu Io je 41,9 m2. kilometre. Zem má plochu 510 miliónov km a na dnešnom povrchu má 522 aktívnych sopiek.
Z hľadiska svojej veľkosti mnohé Io sopky presahujú veľkosť suchozemských sopiek. Podľa intenzity výbuchov, ich trvania a sily prekračuje sopečná činnosť na družici Jupitera obdobné terestriálne ukazovatele.
Niektoré sopky tohto druhu vysielajú obrovské množstvo jedovatých plynov do výšky 300-500 km. V rovnakej dobe je povrch najneobvyklejších satelitov Slnečnej sústavy Io obrovská pláň, v strede ktorej je obrovský pohoria rozdelená obrovskými tokovými lávami. Priemerné výšky horských útvarov na Io sú 6-6,5 km, ale tu sú aj vrcholky hôr, ktoré sú vyššie ako 10 km. Napríklad hora South Boosavla má výšku 17-18 km a je najvyšším vrcholom solárneho systému.
Takmer celý povrch satelitu je výsledkom storočných výbuchov. Podľa inštrumentálnych štúdií realizovaných z vesmírnych sond Voyager-1, Voyager-2 a iných zariadení je hlavným povrchovým materiálom satelitu Io mrazená síra, oxid siričitý a sopečný popol. Prečo mnoho farieb na povrchu satelitu toľko. Je to spôsobené tým, že aktívny vulkanizmus neustále vytvára charakteristický kontrast sfarbenia povrchu satelitu Io. Objekt môže na krátku dobu zmeniť jasnú žltú farbu na bielu alebo čiernu. Výrobky sopečných erupcií tvoria tenké a heterogénne zloženie atmosféry satelitu.
Takáto vulkanická činnosť je spôsobená zvláštnosťami štruktúry nebeského tela, ktoré sú neustále vystavené prílivu gravitácie gravitačného poľa materskej planéty a účinkom iných veľkých satelitov Jupitera, Európy a Ganymede. V dôsledku vplyvu kozmickej gravitácie v hlbinách satelitu vzniká trenie medzi kôrou a vnútornými vrstvami a generuje prirodzené zahrievanie hmoty.
Pre astronómov a geológov, ktorí študujú štruktúru objektov v slnečnej sústave, je Io skutočným a aktívnym testovacím priestorom, kde sa vyskytujú procesy charakteristické pre prvé obdobie vzniku našej planéty. Vedci v mnohých oblastiach vedy starostlivo skúmajú geológiu tohto nebeského tela a robia jedinečný satelit Jupitera Io predmetom dôkladnej pozornosti.
Zaujímavé fakty o družici Io
Najviac geologicky aktívne nebeské teleso v solárnom systéme má priemer 3,630 km. Io rozmery nie sú také veľké v porovnaní s inými satelitmi v slnečnej sústave. Pokiaľ ide o jeho parametre, satelit má skromné štvrté miesto, prechádzajúce obrovské Ganymede, Titan a Callisto. Priemer Io je len 166 km. presahuje priemer satelitu Mesiaca - Zem (3474 km).
Satelit je najbližšie k materskej planéte. Vzdialenosť od Io po Jupiter je len 420 tisíc km. Obeh má takmer správnu formu, rozdiel medzi periheliom a apogéliom je len 3400 km. Objekt sa rozbehne v obežnej obežnej dráhe okolo Jupitera s obrovskou rýchlosťou 17 km / s, čo sa okolo rotuje okolo 42 hodín. Pohyb na obežnej dráhe sa synchronizuje s rotačným obdobím Jupitera, takže Io sa vždy obráti k nemu na tej istej pologuli.
Hlavné astrofyzikálne parametre nebeského tela sú nasledovné:
- Io hmotnosť je 8,93x1022kg, čo je 1,2 násobok hmotnosti Mesiaca;
- hustota satelitu je 3,52 g / cm3;
- zrýchlenie spôsobené gravitáciou na povrchu Io je 1,79 m / s2.
Pri pozorovaní pozície Io na nočnej oblohe je ľahké určiť rýchlosť jeho pohybu. Nebeské telo neustále mení svoju pozíciu voči planétovému disku materskej planéty. Napriek pôsobivému gravitačnému poľa satelitu Io nie je schopné udržiavať neustále hustú a homogénnu atmosféru. Tenký plynový obal okolo mesiaca Jupitera je prakticky kozmické vákuum, nebráni uvoľňovaniu erupčných produktov do vesmíru. To vysvetľuje obrovskú výšku stĺpikov sopečnej ejekcie, ktoré sa vyskytujú na Io. Pri absencii normálnej atmosféry prevažujú nízke teploty na povrchu satelitu až na -183 ° C. Táto teplota však nie je pre celú satelitnú plochu rovnomerná. V infračervených snímkoch získaných z vesmírnej sondy Galileo bola viditeľná heterogénnosť teplotnej vrstvy povrchu Io.
Nízke teploty prevažujú na hlavnej ploche nebeského tela. Na teplotnej mape sú také plochy sfarbené modrou farbou. V niektorých miestach na satelitnom povrchu sú však jasne oranžové a červené škvrny. Jedná sa o oblasti s najväčšou sopečnou činnosťou, kde sú erupcie viditeľné a zreteľne viditeľné na obyčajných obrázkoch. Pele Volcano a Locke Lava Flow sú najhorúcejšie oblasti na povrchu satelitu Io. Teplota v týchto oblastiach sa pohybuje od 100 do 130 ° pod nulou na stupnici Celzia. Malé červené bodky na teplotnej mape sú krátery aktívnych sopiek a miest zlomov v kôre. Tu teplota dosiahne 1200-1300 stupňov Celzia.
Satelitná štruktúra
Nedokážu pristáť na povrchu, vedci teraz aktívne pracujú na modelovaní štruktúry jovského mesiaca. Satelit sa pravdepodobne skladá z kremičitanových hornín zriedených železom, čo je charakteristické pre štruktúru pozemských planét. Potvrdzuje to aj vysoká hustota Io, ktorá je vyššia ako u jeho susedov - Ganymede, Callisto a Európa.
Moderný model založený na údajoch získaných vesmírnymi sondami je nasledovný:
- v strede satelitu železné jadro (sulfid železa) tvorí 20% hmotnosti Io;
- plášť pozostávajúci z minerálov asteroidovej povahy je v polokvapalnom stave;
- kvapalná magma podpovrchová vrstva s hrúbkou 50 km;
- Satelitná litosféra sa skladá zo síry a čadičových zlúčenín, ktoré dosahujú hrúbku 12-40 km.
Pri vyhodnocovaní získaných údajov v simulácii vedci dospeli k záveru, že jadro satelitu Io musí mať polotuhý stav. Ak sú zlúčeniny síry prítomné spolu so železom, jeho priemer môže dosiahnuť 550-1000 km. Ak ide o úplne metalizovanú látku, veľkosť jadra sa môže pohybovať medzi 350-600 km.
Vzhľadom na to, že počas satelitných štúdií nebolo zistené žiadne magnetické pole, v satelitnom jadre neexistujú žiadne konvekčné procesy. V tomto kontexte vzniká prirodzená otázka, aké sú skutočné príčiny takejto intenzívnej sopečnej činnosti, kde sopky z Io získavajú svoju energiu?
Menšia veľkosť satelitu nám neumožňuje povedať, že sa kvôli reakcii rádioaktívneho rozpadu vykonáva zahrievanie čreva nebeského tela. Hlavným zdrojom energie v družici je prívalový efekt jeho kozmických susedov. Pod vplyvom gravitácie Jupitera a susedných satelitov sa Io osciluje a pohybuje sa na vlastnej dráhe. Satelit sa zdá byť hojdajúci, zatiaľ čo sa pohybuje. Tieto procesy vedú k zakriveniu povrchu nebeského tela, čo spôsobuje termodynamické zahriatie litosféry. To možno porovnať s ohybom kovového drôtu, ktorý je v ohýbanom mieste veľmi horúci. V prípade Io sa všetky tieto procesy vyskytujú v povrchovej vrstve plášťa na hranici s litosférou.
Satelit je pokrytý vyššie sedimenty - výsledky sopečnej aktivity. Ich hrúbka sa v miestach s hlavnou lokalizáciou pohybuje v rozpätí 5-25 km. Vo svojej farbe sú to tmavé škvrny, silne kontrastované s jasne žltým povrchom satelitu, spôsobené výpalmi kremičitanu magma. Napriek veľkému počtu aktívnych sopiek celková plocha sopečných kalderov na Io nepresahuje 2% plochy satelitov. Hĺbka sopečných kráterov je zanedbateľná a nepresahuje 50-150 metrov. Reliéf na väčšine nebeského tela je plochý. Len v niektorých oblastiach sú masívne horské pásma, napríklad komplex sopky Pele. Okrem tejto vulkanickej formácie na Io sa odhalí horský masív sopky Pater Ra, horské reťazce a masívy rôznych dĺžok. Väčšina z nich má mená, ktoré sú v zhode s toponymami zeme.
Io sopky a jeho atmosféru
Najzaujímavejšie objekty na družici Io sú jeho sopky. Veľkosť oblastí so zvýšenou sopečnou aktivitou sa pohybuje od 75 do 300 km. Dokonca aj prvý Voyager počas svojho letu zaznamenal výbuch ôsmich sopiek naraz na Io. O niekoľko mesiacov neskôr, snímky z kozmickej lode Voyager v roku 1979 potvrdili informáciu, že erupcie na týchto miestach pokračujú. Na mieste, kde sa nachádza najväčšia sopka Pele, bola zaznamenaná najvyššia povrchová teplota +600 stupňov Kelvina.
Následné štúdie informácií z kozmických sond umožnili astrofyzikom a geológom rozdeliť všetky sopky Io do nasledujúcich typov:
- najpočetnejšie sopky, ktoré majú teplotu 300-400 K. Rýchlosť emisií plynov je 500 m / s a výška emisného stĺpca nepresahuje 100 km;
- Druhý typ obsahuje najhorúcejšie a najsilnejšie sopky. Tu môžete hovoriť o teplotách v 1000 K v kalérii sopky sám. Tento typ je charakterizovaný vysokou rýchlosťou vyhadzovania 1,5 km / s, obrovská výška plynového sultána je 300-500 km.
Pele Volcano patrí k druhému typu, ktorý má kalderu s priemerom 1000 km. Vklady v dôsledku erupcií tohto obra obsadzujú obrovskú plochu - jeden milión kilometrov. Ďalší vulkanický objekt, Pater Ra, je o nič menej zaujímavý. Z obežnej dráhy sa táto časť povrchu satelitu podobá námornej hlavonožke. Serpentínová láva tečie, prebiehajúca od miesta erupcie, natiahnutá na 200-250 km. Tepelné rádiometre vesmírnych vozidiel neumožňujú presne určiť povahu týchto tokov, ako je to s geologickým objektom Loki. Jeho priemer je 250 km a so všetkou pravdepodobnosťou je toto jazero naplnené roztavenou sírou.
Vysoká intenzita erupcií a obrovská škála katastrof nielen neustále mení reliéf satelitu a krajiny na jeho povrchu, ale vytvára aj plynový obal - akúsi atmosféru.
Hlavnou zložkou atmosféry družice Jupitera je oxid siričitý. V prírode ide o plyn na báze oxidu siričitého bez farby, ale so silným zápachom. Okrem oxidu siričitého sa v medzivrstve Io plynu detegoval oxid uholnatý, chlorid sodný, atómy síry a atómy kyslíka.
Oxid siričitý na Zemi je bežnou prídavnou látkou v potravinách, ktorá sa v potravinárskom priemysle bežne používa ako konzervačná látka E220.
Tenká atmosféra satelitu Io je nerovnomerná v hustote a hrúbke. Atmosférický tlak satelitu je tiež charakterizovaný touto nekonzistenciou. Maximálna hodnota atmosférického tlaku Io je 3 nbar a je pozorovaná v oblasti rovníka v hemisfére, obrátenej k Jupiterovi. Minimálne hodnoty atmosférického tlaku sa nachádzajú na nočnej strane satelitu.
Sultány horúcich plynov nie sú jedinou vizitkou družice Jupitera. Dokonca aj pri prítomnosti silne rozptýlenej atmosféry sa v rovníkovej oblasti nad povrchom nebeského tela môžu pozorovať polárne žiary. Tieto atmosferické javy sú spojené s účinkom kozmického žiarenia na nabité častice, ktoré vstupujú do hornej atmosféry počas erupcie sopiek Io.
Io satelitný výskum
Podrobná štúdia o planétach plynových gigantov a ich systémov začala v rokoch 1973-74 s misiami kozmických sond Pioneer-10 a Pioneer-11. Tieto expedície poskytli vedcom prvé snímky satelitu Io, na základe čoho boli presnejšie výpočty veľkosti nebeského tela a jeho astrofyzikálnych parametrov. Za priekopníkmi nastúpili do Jupitera dve americké vesmírne sondy Voyager 1 a Voyager 2. Druhá jednotka sa podarilo dosiahnuť čo najbližšie k Io vo vzdialenosti 20 tisíc km a lepšie snímky z blízkeho dosahu. Vďaka práci Voyagerov získali astronómovia a astrofyzikanti informácie o prítomnosti aktívnej vulkanickej aktivity na tomto družine.
Poslanie prvej vesmírnej sondy, ktorá študovala vesmír v blízkosti Jupitera, pokračovala v kozmickej lodi NASA Galileo, ktorá sa začala v roku 1989. Po 6 rokoch loď dosiahla Jupiter a stala sa jej umelým satelitom. Súčasne so štúdiom obrovskej planéty bola automatická sonda Galileo schopná prenášať dáta na povrchu družice Io na Zemi. Počas orbitálnych letov z vesmírnej sondy získali pozemné laboratóriá cenné informácie o štruktúre satelitu a údajoch o jeho vnútornej štruktúre.
Po krátkej prestávke v roku 2000 vesmírna sonda NASA a ESA Cassini-Huygens zachytila obušok v štúdiu najuniverzálnejšej družice Slnečnej sústavy. Štúdium a skúmanie prístroja Io sa uskutočnilo počas dlhej cesty do Titanu - satelitu Saturnu. Najnovšie satelitné dáta boli získané pomocou modernej kozmickej sondy New Horizons, ktorá vo februári 2007 ležala pri Io na ceste ku Kuiperovmu pásu. Nová šarža obrázkov prezentovaná vedeckým observatóriám a Hubbleovmu vesmírnemu teleskopu.
V súčasnosti kozmická loď Juno NASA pôsobí na obežnej dráhe Jupitera. Okrem štúdia Jupitera pokračuje jeho infračervený spektrometer aj štúdiu sopečnej aktivity družice Io. Údaje prenášané na Zemi umožňujú vedcom sledovať aktívne sopky na povrchu tohto zaujímavého nebeského tela.
