Сведения о спутнике юпитера ио

Содержание

Поверхность спутника Ио

Замечательные цвета в вулканическом кратере Патера на спутнике Юпитера Ио, снимок космического корабля НАСА Галилео.

Ио имеет множество вулканов (около 400). Это наиболее геологически активное тело Солнечной системы. В процессе сжатия коры Ио образовалось около ста гор. Вершины некоторых, к примеру, Южная Боосавла, превышает пик Эвереста в два раза. На поверхности спутника располагаются обширные равнины. Поверхность его имеет уникальные свойства. Она содержит множество оттенков цветов: белого, красного, черного, зеленого. Такая особенность обусловлена регулярными потоками лавы, которые могут быть простираться до 500 километров. Ученые предполагают, что теплая поверхность планеты и возможность наличия воды делают возможным зарождения живой материи и дальнейшее ее обитание на спутнике.

Снег из серы

Каждый день можно любоваться серным снегом. В течение двух часов каждый год луна проводит в гигантской тени планеты. Это приводит к блокировке солнечных лучей и Ио не получает свою порцию тепла. Снижение температуры приводит к тому, что двуокись серы выпадает на поверхностный слой в виде серного снега. Высвобожденный из вулканов газ также замерзает.

Более того, во время этих теневых пролетов лунная атмосфера как бы разрушается. Но с первыми солнечными лучами атмосферный слой восстанавливается, ведь выпавший снег трансформируется в газ (сублимация). Так что атмосфера Ио пребывает в бесконечном цикле коллапса и возрождения.

Спутник Ио

Ближайшим спутником планеты Юпитер является Ио, он находится на рассеянии 350 тыс.км от поверхности планеты. Естественный спутник Ио вращается с бешеной скоростью вокруг вокруг Юпитера, делая оборот вокруг него за 42,5 часа. Из-за этого его тяжело наблюдать в телескоп т.к. почти каждую ночь он находится на разных сторонах Юпитера относительно наблюдателей на Земле.

Хотя Ио большой спутник имеющий диаметр 3640км, но из-за близости к планете на него действуют огромные гравитационные силы Юпитера, из-за чего образуются приливные силы создающие огромное трение внутри спутника, поэтому происходит разогрев как недр Ио, так и его поверхности. Некоторые части спутника нагреты до трехсот градусов Цельсия, на Ио обнаружено двенадцать вулканов, извергающих магму на высоту до трехсот километров.

Помимо Юпитера на Ио воздействуют силы притяжения других спутников Юпитера, ближайших к нему. Основное влияние оказывает спутник Европа, обеспечивая его дополнительный разогрев. В отличие от Земных вулканов, имеющих долгое время “сна” и относительно короткий период извержений, вулканы раскаленного спутника непрерывно активны. Постоянно вытекающее расплавленное магма образует реки и озера. Самое крупное расплавленное озеро имеет в диаметре двадцать километров и в нем есть остров застывшей серы.

Вулканическая активность на спутниках — это крайне редкое явление в Солнечной системе и Ио в нашей системе несомненный фаворит по данному показателю.

Поверхность спутника имеет целую палитру цветов, ведь сера, находящиеся на поверхности, имеет разнообразные оттенки при разных нагревах и при соединениях с другими веществами, а так же имеет свойство при остывании сохранять цвет. На спутнике Ио нет льда или воды. По предположениям ученых это произошло от того, что Юпитер, на стадии зарождения, был очень горячим и жидкость, находящееся на поверхности, просто испарилась. Атмосфера на спутнике разряженная. Имеются следы диоксида серы и других газов.

Спутник имеет сильные электрические разряды мощностью до 1000 гигаватт. Электрический ток покидает спутник с большой скоростью, за секунду несколько килограммов. Это происходит благодаря ионизированным атомам, которые образуются на спутнике за счет извержения. В следствие этого происходят сильные радиовсплески которые доходят даже до Земли. Вдоль орбиты создается плазменный тор из заряженных частиц из-за быстрого вращения магнитного поля Юпитера. Затем эти частицы покидают тор и образуют необычную магнитную сферу вокруг Юпитера, которая повышает уровень радиации вокруг планеты.

Характеристики

В настоящее время на поверхности спутника можно обнаружить следующие явления:

• вулканы;
• горы;
• плато;
• альбедо.

Общее число таких объектов достигает 225 единиц. Радиус составляет 1821,6 км, показатель массы равняется 8,93*10^22 кг. Эти небольшие показатели позволяют ему находиться на последних строчках в Солнечной системе по размеру. Расстояние до основной планеты составляет 421 700 км, однако ввиду значения эксцентриситета оно может достигать отметки в 422 000 км и более.

Среди всех объектов, исследованных Галилеем, этот спутник является самым внутренним. Он постоянно повернут к Юпитеру одной стороной. Остальные характеристики мини-планеты выглядят следующим образом:

• дата, в которую произошло открытие – 8 января 1610 год;
• значение апоцентра – 420 000 км;
• период, за который происходит обращение объекта – 1,769 (139 суток);
• наклонение соответственно к экватору и эклиптике – 0,05 и 0,21 градусов;
• уровень плотности – 3,528 г/см3;
• усредненный параметр Альбедо – 0,63.

Ио – спутник Юпитера, который на преодоление орбитального пути затрачивает время, равное 42,5 ч при условии резонанса 2 к 1 по отношению к Европе и 4 к 1 в сравнении с Ганимедом.

Модель возможного внутреннего строения Ио с ядром, состоящим из железа или сульфида железа (выделено серым цветом), силикатной корой (выделено коричневым) и частично расплавленной силикатной мантией между ними (выделено оранжевым)

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

Немного любопытных фактов об Ио

Землетрясения и извержения вулканов даже на Земле выглядят устрашающе, а она куда как больше этого небольшого спутника, имеющего диаметр всего в 1131 км. Однако это самый активный в геологическом плане объект Солнечной системы! Всяческие катаклизмы там происходят постоянно, множество вулканов извергаются, а ландшафт постоянно меняется.

Ио из всех галилеевых спутников расположен ближе всех к Юпитеру – расстояние от него всего 422 тысячи километров, немного больше, чем от Земли до Луны. Сформировался же он в основном из силикатных пород и железа, имеет горячее железное ядро. Кстати, в этом его отличие от большинства других спутников, которые обычно представляют собой мертвый кусок камня или льда.

Под действием Юпитера и других крупных спутников Ио буквально корежит, а недра его постоянно разогреваются. Если небольшая Луна вызывает своей гравитацией на Земле приливы и отливы, то можно представить, какие катаклизмы вызывает на Ио такой гигант, как Юпитер.

Галилеевы спутники Юпитера. Ио — справа.

Вот лишь несколько самых любопытных фактов:

Ио, спутник Юпитера, при своем небольшом размере имеет очень большие горы. Гора Южная Боосавла вдвое выше земной Джомолунгмы. И такие горы появляются из-за сжатия коры спутника.

На Ио постоянно происходят извержения вулканов, из-за приливного действия Юпитера и других спутников. Вулканы извергают серу и её соединения на высоту до 500 км. Мало того, следы серы с Ио обнаруживаются и на орбите спутника, и даже на других спутниках, например, на Европе, она имеется прямо на ледяной поверхности.

Извержения вулканов на Ио, спутнике Юпитера

Извержения вулканов порождают потоки лавы, растекающиеся на 500 км от вулканов. Из-за преимущественно серного состава поверхность Ио имеет причудливые цвета. А благодаря обильному истечению лавы и пеплу ландшафт его постоянно меняется. Плюс регулярные землетрясения могут воздвигнуть горы там, где их до этого не было, и сравнять там, где они были.

Эти же извержения создают тонкую атмосферу вокруг Ио, в которой, кстати, иногда бывают и полярные сияния.

Извержение в патерах Тваштара, снятое аппаратом «Новые горизонты» в 2007 году.

Температура на поверхности – около -200 градусов, зато на вершинах вулканов может достигать 3000 градусов. Снег из диоксида серы – типичное явление.

Так что спутник Юпитера Ио – очень зловещий, опасный, но по-своему красивый и очень любопытный мир. Это мир огня и серы, как типичный ад, только в реальности.

Кроме Ио и Земли, действующих вулканов пока не обнаружено нигде в Солнечной системе.

Проведенные и проводимые исследования

Самым первым около спутника пролетел аппарат «Пионер-10». Произошло это в 1973 году. Следующий пуск пришелся на «Пионер-11» ровно спустя год. С помощью проведенных миссий появилась возможность оценивания уровня массивности, плотности, состава и атмосферы объекта.

В 1979 г. после отправления двух Вояджеров с соответствующими порядковыми номерами 1 и 2 ученые смогли получить высококачественные снимки объекта, на которых был виден цветной ландшафт, а также большое количество серы и вулканический характер поверхности. В 1995 г., 7 декабря к Юпитеру был отправлен аппарат под названием Галилео, которому удалось отследить извержение и разобраться в составе хребтов.

В 2000 г. устройство Кассини приблизилось к юпитерианской системе максимально близко, что поспособствовало поиску нового шлейфа и объяснению сияний. В 2007 г. исследования проводились с помощью техники «Новые горизонты», которая отыскала источники струй. В 2011 г. начал выполнение своей функции аппарат «Юнона», который продолжает отслеживать состояние планеты и ее спутников до сих пор.

Таким образом, Ио – спутник Юпитера, который, несмотря на относительную изученность рассматриваемого субъекта, продолжает представлять интерес для специалистов, поскольку таит в себе немало уникальных и интересных загадок.

Контакт с магнитосферой Юпитера

Ио влияет на создание планетарной магнитосферы. Юпитер вырывает материал из лунной атмосферы на скорости 1 тонна в секунду. Большая часть оказывается на орбите вокруг планеты, формируя нейтральное облако, где присутствует кислород, сера, натрий и калий.

Магнитное поле токов Юпитера с плазменным тором Ио

Линии планетарного магнитного поля, пересекающие луну, объединяют атмосферу Ио и нейтральное облако с полярным атмосферным слоем Юпитера. Из-за этого формируется ток, который и создает сияния.

Линии, проходящие мимо лунной ионосферы, также приводят к электрическому току, способному генерировать до 400000 вольт. Из тока возникает индуцированное магнитное поле. Подобное нашли и в других галилейских спутниках.

Всегда ли, глядя на снимок, мы можем с уверенностью сказать, где это?

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.

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.

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.

Характеристики

В настоящее время на поверхности спутника можно обнаружить следующие явления:

• вулканы;
• горы;
• плато;
• альбедо.

Общее число таких объектов достигает 225 единиц. Радиус составляет 1821,6 км, показатель массы равняется 8,93*10^22 кг. Эти небольшие показатели позволяют ему находиться на последних строчках в Солнечной системе по размеру. Расстояние до основной планеты составляет 421 700 км, однако ввиду значения эксцентриситета оно может достигать отметки в 422 000 км и более.

Среди всех объектов, исследованных Галилеем, этот спутник является самым внутренним. Он постоянно повернут к Юпитеру одной стороной. Остальные характеристики мини-планеты выглядят следующим образом:

• дата, в которую произошло открытие – 8 января 1610 год;
• значение апоцентра – 420 000 км;
• период, за который происходит обращение объекта – 1,769 (139 суток);
• наклонение соответственно к экватору и эклиптике – 0,05 и 0,21 градусов;
• уровень плотности – 3,528 г/см3;
• усредненный параметр Альбедо – 0,63.

Ио – спутник Юпитера, который на преодоление орбитального пути затрачивает время, равное 42,5 ч при условии резонанса 2 к 1 по отношению к Европе и 4 к 1 в сравнении с Ганимедом.

Модель возможного внутреннего строения Ио с ядром, состоящим из железа или сульфида железа (выделено серым цветом), силикатной корой (выделено коричневым) и частично расплавленной силикатной мантией между ними (выделено оранжевым)

Концепция

Без водяного льда

На протяжении двух последующих веков на Ио не удавалось рассмотреть никаких деталей: спутник наблюдался как точка света пятой звёздной величины. Телескопы с лучшим разрешением появились лишь в конце XIX века, и это наконец-то позволило астрономам увидеть на поверхности Ио крупномасштабные детали. В 1890-х годах американец Эдвард Эмерсон Барнард стал первым астрономом, который заметил различие яркости между экваториальной и полярной областями Ио. Он верно предположил, что это обусловлено различиями цвета и альбедо (альбедо — отношение светового потока, рассеянного телом во всех направлениях, к потоку, падающему на тело, — прим. ред.) областей. Дальнейшие телескопические наблюдения подтвердили различие между красновато-коричневой полярной и жёлто-белой экваториальной областями. Телескопы становились всё совершеннее, и в середине XX века учёные пришли к выводу, что на Ио наблюдается геологическая активность. Спектрографические наблюдения показали, что, по всей вероятности, Ио лишена водяного льда, в то время как на других Галилеевых спутниках он преобладает. Те же наблюдения продемонстрировали, что на поверхности Ио в большом количестве находятся соли натрия и сера. Радиотелескопы же показали, что Ио заметно влияет на магнитосферу Юпитера, в пользу чего красноречиво свидетельствовали всплески на декаметровых волнах, происходящие с частотой, равной орбитальному периоду этого спутника.

История создания

Первым подобным проектом советских военных при поддержке ЦК КПСС был ЗРК «Стрела-10 СВ». Машина создавалась на основе хорошо зарекомендовавшей себя предыдущей модели 9К31. У «Стрелы-1» были взяты все передовые характеристики, а остальные тщательно переработаны до совершенства.В январе 1973 года начались испытания нового комплекса в жестких условиях. Первую проверку ЗРК не прошел. Военным Советом было принято решение доработать модель до 9К35. Так в конце 1974 года на свет появилась «Стрела-10». ЗРК (фото см. ниже) прошел все полигонные испытания, ответив положительно на вопрос о целесообразности продолжения проекта.

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

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.

Ио и Юпитер

Биография

Магнитное поле

Причины вулканической активности

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

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.

Интересные факты

1. Новые ударные кратеры накладываются
   на старые. На поверхности луны нет свободного пространства, из-за чего свежие
   удары разрушают старые кратеры.
2. Ведомая часть спутника светлее
   ведущей. Это не свойственно телам галилейской группы.
3. Тектоническая активность отсутствует
   из-за толстого слоя льда.
4. Поток заряженных частиц здесь в 300
   раз меньше, нежели на поверхности Европы.
5. Температура воздуха на поверхности
   четвертого спутника колеблется от -170° до -120°С.
6. У Каллисто наименьшая плотность
   среди всех тел галилейской группы. Чем дальше тело удалено от материнской
   планеты, тем меньше его плотность.
7. За все годы существования, спутник
   не был разогрет до температур, необходимых для таяния льда.

Удобрения

Туи-первогодки подкармливают через каждые четыре месяца. Удобрения стимулируют как рост самого дерева, так и развитие его корневой системы. Однако если не стоит задача как можно быстрее выгнать растение, то стимуляцию подкормкой в первый год можно не производить совсем, либо подкормить 1-2 раза в умеренных объемах. Рекомендуемые производителем пропорции комплексных удобрений в таком случае уменьшают наполовину.

Затяжной рост туи в первый год после посадки является нормой. В этот период растение адаптируется. Обильно удобрять и поливать дерево в период адаптации не стоит, так как от этого больше вреда, чем пользы. Достаточно подкормить тую один раз в четыре месяца.

Интенсивный магнетизм

Наличие диоксида серы делает из Ио крайне ионизированный объект. Двигаясь по орбитальному пути вокруг планеты, спутник пролетает сквозь мощные магнитные поля, превращаясь в своеобразный электрический генератор. Но удивляет, что из-за магнитных сил Юпитера Ио каждую секунду теряет около тонны поверхностного материала!

Отслоившийся материал быстро ионизируется, формируя облако интенсивного излучения вокруг Ио – плазменный тор. Это одно из немногих мест в системе, где наблюдается подобное явление. К сожалению, у жизни крайне мало шансов на формирование при таком количестве излучения, но возможность все же полностью не исключают.

Каллисто

В 1998 году, после наблюдений за Европой, учёные начали подозревать, что на Каллисто тоже есть свой подземный океан. Когда космический аппарат Галилео обнаружил электрический ток, причиной которого стал жидкий океан Европы, учёные начали наблюдать за Каллисто и уже вскоре обнаружили похожую ситуацию. Подобные электрические разряды можно объяснить только воздействием океана. Как бы то ни было, Каллисто  — самый отдаленный спутник Юпитера, именно поэтому он получает такого же количества энергии приливов и отливов, как Европа. Подобная энергия больше способствует жизни на Европе, чем на Каллисто.

Особенности

Основные исследования Ио

Юпитер и Ио, снимок Вояджера-1

Планета активно изучается: первые данные о ней были получены в 1973 году с космического аппарата Пионер. «Пионер-10» и «Пионер-11» пролетали возле спутника 3 декабря 1973 года и 2 декабря 1974 года. Была уточнена масса и получены характеристики плотности, которая превышала все спутники, открытые ученым Галилео. Был обнаружен радиационный фон и незначительная атмосфера. Позже исследование Ио продолжат «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые пролетят мимо спутника в 1979 году. За счет более современной аппаратуры с усовершенствованными характеристиками, были получены улучшенные снимки спутника. Снимки с «Вояджера-1» показали наличие вулканической активности на поверхности спутника. «Вояджер-2» изучил спутник 9 июля 1979 года. Были изучены изменение вулканической активности, за время исследования спутника аппаратом «Вояджер-1».

Аппарат «Галилео» пролетел возле Ио 7 декабря 1995 года. Он сделал множество снимков поверхности Ио, а также открыл железное ядро. Миссия «Галилео «была закончена 23 сентября 2003 года, аппарат сгорел в атмосфере Юпитера. Корабль Галилео передал на Землю фотографии изумительных видов спутника, снятых в максимальной близости (261 км) от поверхности.