Ио, спутник Юпитера — ад наяву. Спутник Юпитера Ио – самый беспокойный объект Солнечный системы

Ио спутник

Спутник Юпитера Ио , без сомнения, является одним из самых необычных мест в Солнечной системе. Поверхность этого небесного тела покрыта лавовыми реками, истекающими из более 400 активных вулканов. Многочисленные гигантские кальдеры и лавовые озера украшают суровый пейзаж, а вулканические гейзеры извергают серу на высоту более 500 километров. На поверхности этой маленькой раскаленной планеты насчитывают от 100 до 150 гор, многие из которых гораздо выше земных. Средняя высота гор на Ио составляет 6 км, а самые высокие из них достигают 15-16 км.

Состав Ио не похож на состав других спутников газовых планет, для которых характерно высокое содержание льда. Подобно планетам земной группы, Ио имеет силикатно-железный состав. Средний радиус Ио на 5% больше радиуса земной Луны, и равен примерно 1821 км, однако масса на 21% превышает лунную. Плотность Ио составляет 3,527 г/см3 - это самая большая плотность среди спутников планет Солнечной системы. Разреженная тонкая атмосфера состоит на 90% из серы, и на 10% из других простых атомов, таких, как кислород.

Орбита Ио пролегает ближе к юпитерианским облакам, чем орбита Луны – к Земле. Вследствие этого спутник подвергается мощнейшим приливным воздействиям со стороны Юпитера. Именно это и продлевает его бурную геологическую молодость. По мере того, как магнитосфера Юпитера вращается, она сметает из окрестностей Ио более 1000 килограмм вулканический газов и других материалов в секунду. Двигаясь сквозь магнитное поле Юпитера, Ио действует, как электрический генератор, вырабатывая 400000 Вольт поперек своего диаметра, и создавая электрический ток в 3 миллиона ампер, который течет вдоль магнитного поля к ионосфере планеты. Радиационный пояс, в котором находится Ио, назвали плазменным тором Ио.

Краткие сведения о Ио

Орбита = 422 000 км от Юпитера
Диаметр = 3630 км
Масса = 8.93*1022 кг

Ио - третий по величине и ближайший спутник Юпитера. Ио немного больше, чем Луна - спутник Земли. Ио была первой возлюбленной Зевса (Юпитера), которую он превратил в корову, чтобы попытаться скрыть от ревнивой Геры. Ио открыли Галилей и Мариус в 1610 году.

В отличие от большинства спутников во внешней солнечной системе Ио и Европа подобны по составу планетам земной группы, прежде всего наличием силикатных горных пород. Последние данные со спутника Galileo показывают, что Ио имеет железное ядро (возможно, смесь железа с сульфидом железа) радиусом по крайней мере 900 км.

Поверхность Ио радикально отличается от поверхности любого другого тела Солнечной системы. Это было совершенно неожиданным открытием, сделанным учеными с помощью корабля Voyager. Они ожидали увидеть поверхность, покрытую кратерами, как на других телах с твердой поверхностью, и оценить по ним возраст поверхности Ио. Но на Ио найдено очень мало кратеров, следовательно, его поверхность очень молода.

Вместо кратеров Voyager 1 обнаружил сотни вулканов. Некоторые из них активны! Фотографии извержений с факелами высотой 300 км были переданы на Землю кораблями Вояджером и Галилео. Это было первое реальное доказательство того, что ядра других тел земной группы также горячи и активны. Материал, прорывающийся из вулканов Ио, является некоторой разновидностью серы или двуокиси серы. Вулканические извержения быстро изменяются. Только за четыре месяца, прошедшие между полетами Voyager 1 и Voyager 2, некоторые из вулканов перестали действовать, но появились другие.

Недавние изображения, полученные с помощью телескопа NASA c инфракрасной камерой в Mauna Kea на Гавайях, показывают новое и очень большое извержение. Изображения с Galileo также показывают много изменений со времени полета Вояджера. Эти наблюдения подтверждают, что поверхность Ио действительно очень активна.

Ландшафты Ио удивительно разнообразны: котлованы глубиной до нескольких километров, озера расплавленной серы (ниже справа), горы, которые не являются вулканами, потоки из какой-то вязкой жидкости (некая разновидность серы?), тянущиеся на сотни километров, и вулканические жерла. Сера и серосодержащие смеси дают широкий диапазон цветов, которые наблюдаются на снимках Ио.

Анализ снимков, полученных Вояджером, приводил ученых к предположению о том, что потоки лавы на поверхности Ио состоят главным образом из расплавленной серы с различными примесями. Однако последовательные наземные инфракрасные исследования указывают, что они слишком горячи для того, чтобы быть жидкой серой. Одна из идей по этому поводу состоит в том, что лава на Ио является расплавленной силикатной горной породой. Недавние наблюдения указывают, что это вещество может содержать натрий.

Некоторые из самых горячих пятен на Io достигают температур 1500 K, хотя средняя температура намного ниже, приблизительно 130 K.

Энергию для всей этой активности Ио, возможно, получает благодаря приливным взаимодействиям с Европой, Ганимедом и Юпитером. Хотя Ио, подобно Луне, всегда повернута одной и той же стороной к Юпитеру, все же влияние Европы и Ганимеда вызывает небольшие колебания. Эти колебания вытягивают и изгибают поверхность Ио на целых 100 метров и генерируют теплоту, в результате чего поверхность нагревается.

Ио пересекает линии магнитного поля Юпитера, генерируя электрический ток. Хотя он мал по сравнению с приливным нагревом, этот ток может нести более чем 1 триллион Вт. Недавние данные с Galileo указывают, что Ио может иметь собственное магнитное поле, как Ганимед. На Ио очень разряженная атмосфера, состоящая из двуокиси серы и, возможно, некоторых других газов. В отличие от других спутников Юпитера, на Ио очень мало или вообще нет воды.

Согласно последним данным космического корабля Galileo вулканы на Ио очень горячи и включают в себя незнакомые ингредиенты. Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, установленный на Galileo, обнаружил чрезвычайно высокие температуры внутри вулканов. Они оказались намного выше, чем считалось ранее. Спектрометр способен обнаруживать тепло вулкана и указывать расположение различных материалов на поверхности Ио.

Внутри вулкана Пеле (Pele), названного по имени мифологической Полинезийской богини огня, температура намного выше температуры внутри любого из вулканов на Земле - она составляет около 1500° С. Возможно, что миллиарды лет назад вулканы на Земле были такими же горячими. Теперь ученых интересует следующий вопрос: все ли вулканы на Ио извергают такую горячую лаву, или большинство вулканов подобны базальтовым вулканам на Земле, которые выбрасывают лаву с более низкими температурами - около 1200° С?

Еще до того, как Galileo подлетел близко к Ио в конце 1999 - начале 2000 года, было известно, что на Ио есть два больших вулкана с очень высокой температурой. Теперь же Galileo обнаружил, что на Ио существует больше высокотемпературных районов, чем показывали отдаленные наблюдения. Это означало, что на Ио могут быть и намного меньшие вулканы с очень горячей лавой.

Один из наиболее активных вулканов на Ио - вулкан Прометей. Его выбросы газа и пыли были зафиксированы и ранее космическим кораблем Voyager, и теперь - Galileo. Вулкан окружен кольцом яркой двуокиси серы.

Как уже было сказано, спектрометр, установленный на борту Galileo, может распознавать различные вещества путем определения их способности поглащать или отражать свет. Таким образом был обнаружен не известный до сих пор материал. По предположениям ученых это мог быть минерал, содержащий железо, типа пирита, присутствующий в силикатной лаве. Но дальнейшие исследования показали, что, вероятнее всего, это вещество не поднимается на поверхность вместе с лавой, а скорее выбрасывается вулканическими факелами. Возможно, что идентификация этого таинственного состава потребует экспериментов в лаборатории при использовании данных наблюдений космического корабля.

Ио имеет твердое металлическое ядро, окруженное каменной мантией, как у Земли. Но под действием гравитации Луны форма Земли искажается слабо. А вот форма Ио под влиянием Юпитера искажается гораздо сильнее. Фактически, Ио постоянно имеет овальную форму из-за вращения и приливного влияния Юпитера. Корабль Galileo измерил полярную гравитацию Ио, когда облетал его в мае 1999 года. При известном гравитационном поле можно определить внутреннюю структуру Ио. Взаимосвязь между полярной и экваториальной гравитацией показывает, что Ио имеет большое металлическое ядро, по большей части железное. Металлическое ядро Земли генерирует магнитное поле. Пока не известно, генерирует ли металлическое ядро Ио свое магнитное.

Названный по имени любовницы бога Зевса, представляет собой удивительно интересный и смертельно опасный мир, который скорее можно назвать воплощением ада. Ио относится к четырем галилеевым спутникам, и все они очень отличаются друг от друга, и каждый из них представляет собой особый мир, способный поразить даже очень богатое воображение. Ио тоже не исключение.

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 , 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.

Открытие Ио, спутника Юпитера

Когда Галилео Галилей 7 января 1610 года навел свой самодельный телескоп на Юпитер, он обнаружил всего три спутника. Ио и Европа слились в один объект, и Галилей не смог их рассмотреть. Однако уже на следующий день он ясно увидел, что спутников все-таки четыре, поэтому датой открытия Ио считается 8 января 1610 года.

Кстати, Галилей назвал этот спутник Юпитером I, и лишь немного позднее Симон Марий дал ему нынешнее название, поддержав предложение Иоганна Кеплера называть все спутники Юпитера в честь любовниц бога Зевса (Юпитера). Правда, названия эти тогда не прижились, и лишь в середине 20 века спутник Ио снова стали так называть – до этого он так и был Юпитером I.

Любопытно, что, согласно мифам, Зевс изнасиловал юную Ио, а потом превратил её в корову, чтобы про сей факт не узнала жена – Гера.

Наблюдение Ио

После открытия этого спутника два века подряд ни один астроном не смог увидеть на нем никаких деталей. Лишь на рубеже 19-20 веков появились достаточно мощные инструменты, которые позволили что-то увидеть. Плюс спектрографические и другие исследования помогли кое-что узнать о природе Ио и подтвердить вулканическую активность. Основные данные и качественные фотографии были получены лишь благодаря космическим зондам и телескопу

Обычный любитель астрономии, вооруженный гораздо более скромными инструментами, увидит Ио лишь как звезду. Кстати, уже в 8-10-кратный бинокль Ио можно прекрасно увидеть, когда спутник находится на достаточном расстоянии от Юпитера и не сливается с ним. В телескоп, даже довольно скромный, различить все 4 галилеевых спутника вообще не представляет труда.

80-мм рефрактор с качественной оптикой позволяет наблюдать прохождение теней от спутников по диску Юпитера. Более крупный инструмент даст возможность увидеть разницу в резкости этих теней. Можно видеть этот процесс более крупным планом, что довольно интересное занятие. Иногда удается увидеть двойное или даже тройное прохождение теней. Так же можно увидеть оттенок спутника – у Ио он желтый благодаря обилию серы.

Во время противостояния можно увидеть одновременно прохождение самого спутников и их теней по диску Юпитера. Наблюдать их на фоне неба гораздо сложнее, из-за неполной фазы и темного фона.

Ио — по имени возлюбленной Зевса — называется один из галилеевых спутников, самый близкий к планете-гиганту Юпитеру. Название спутнику было присвоено С. Мариусом в 1614 г. Это тело занимает среди остальных больших спутников третье место, превосходя по размеру Европу.

Диаметр Ио равняется 3630 км, т.е. составляет 1,04 лунного. Размеры юпитерианской луны сопоставимы с размерами земной. Однако масса превышает лунную в 1,21 раза, достигая 88 935 квадриллионов т. Блеск уступает блеску прочих галилеевых спутников, за исключением Ганимеда.

Ио всегда повернута одной стороной к планете, точно так же, как Луна к Земле. Это объясняется тем, что скорость оборота Ио вокруг оси равна скорости оборота вокруг Юпитера. Расстояние между планетой и спутником составляет 421,6 тыс. км, остальные галилеевы спутники расположены гораздо дальше от Юпитера.

У Ио есть и другой рекорд: поскольку она была открыта одной из первых и оказалась на тот момент ближайшей к планете, то получила порядковый номер I (Европа, Ганимед и Каллисто соответственно II, III, IV). Одновременно с тем действительно ближайшие спутники естественные Юпитера Метида и Адрастея носят номера XVI и XIV.

Рельеф этого спутника необычайно сложен в сравнении с поверхностью прочих: широкие долины с крутыми откосами и эскарпами (крутыми уступами), холмами и впадинами, многочисленные вулканические кальдеры, высокие — до 10 км — горы в северном полушарии.

Поверхность Ио сформировалась около 1 миллиона лет назад и является очень молодой в геологическом плане. Об этом свидетельствует полное отсутствие ударных кратеров с диаметром больше 2 км. Кроме того, это подтверждает высокая вулканическая активность недр спутника.

Ио является единственным в пределах Солнечной системы вулканически активным спутником. Фотосъемка «Вояджеров» обнаружила на поверхности объекта более ста кальдер (отверстий вулканических кратеров) диаметром от 200 км, т.е. на несколько порядков превосходящих земные. Космические аппараты зафиксировали работу семи вулканов, про которые с полной уверенностью можно сказать, что они действующие.

Первый из аппаратов, приблизившихся к Ио, наблюдал работу всех семи вулканов, к моменту подлета второго аппарата извержение одной из огненных гор завершилось. Пленка зафиксировала выбросы из жерл окраинного вулкана изверженного материала на высоту 200 км. Вулкан исторгал вещество, придавая ему скорость 1 км/с, чего не наблюдается на Земле. По химическому составу газы и частички вулканического выброса представлены в основном сероводородом и сернистым ангидридом. Это характерно и для земных извержений.

Скорее всего, на Ио сера служит главным элементом в химической эволюции планеты. Существует версия, что на Ио жидкая магма почти не прорывается на поверхность твердой силикатной коры спутника, поскольку вступает в реакцию с серными морями. Последние представляют собой подкорковые запасы жидкой серы. Именно она выбрасывается под давлением на поверхность спутника, прорывая его тонкую молодую кору. Эта сера скапливается на планете слоями толщиной от 3 - 5 в среднем до 30 км максимум. Облик планеты ярко раскрашен соединениями серы. Красные, пурпурные и желтые пятна образовались из сконденсированных паров чистой серы, черные — из насыщенного серой вулканического пепла, белые — из кристаллов сернистого ангидрида, называемых серным снегом.