Tärkeimmät tähtitieteelliset löydöt avaruustutkimuksen historiassa liittyvät Galileo Galilein nimeen. Juuri tämän lahjakkaan ja pysyvän italialaisen ansiosta maailma vuonna 1610 oppi ensimmäisen kerran Jupiterin neljän kuun olemassaolosta. Aluksi nämä taivaalliset esineet saivat kollektiivisen nimen - Galilean satelliitit. Myöhemmin jokaiselle annettiin nimi: Io, Europa, Ganymede ja Callisto. Jupiterin neljä suurinta satelliittia ovat mielenkiintoisia omalla tavallaan, mutta se on Io-satelliitti, joka erottuu muiden Galilean satelliittien joukosta. Tämä taivaankappale on kaikkein eksoottisin ja epätavallinen muiden aurinkokunnan kohteiden joukossa.
Mikä on epätavallinen satelliitin Io: ssa?
Jo yksi havainto teleskoopin kautta, satelliitti Io erottuu ulkonäköstään muiden Solar-järjestelmän satelliittien joukossa. Tavallisen harmaan ja mutaisen pinnan sijasta taivaallisessa kehossa on kirkkaan keltainen levy. 400 vuotta ihminen ei löytänyt syytä Jupiter-satelliitin pinnan epätavalliselle värille. Ainoastaan 20. vuosisadan lopulla oli mahdollista saada tietoa Galilean satelliiteista automaattisten avaruusantureiden jättiläisten Jupiterin lentojen ansiosta. Kuten kävi ilmi, Io on kenties kaikkein vulkaanisesti aktiivisin aurinkokunnan kohde geologian kannalta. Tämän vahvisti Jupiterin satelliitissa havaittu valtava määrä aktiivisia tulivuoria. Tähän mennessä he tunnistivat noin 400 ja se on alueella, joka on 12 kertaa pienempi kuin planeettamme alue.
Satelliitti-Io: n pinta-ala on 41,9 neliömetriä. kilometriä. Maan pinta-ala on 510 miljoonaa km, ja sen pinnalla on tällä hetkellä 522 aktiivista tulivuoria.
Monien Io-tulivuorien koon mukaan ne ylittävät maanpäällisten tulivuorien koon. Purkausten voimakkuuden, keston ja voiman mukaan Jupiterin satelliitin tulivuoren aktiivisuus ylittää samanlaiset maanpäälliset indikaattorit.
Jotkut tämän satelliitin tulivuoret lähettävät valtavan määrän myrkyllisiä kaasuja 300-500 km: n korkeudelle. Samalla aurinkokunnan Io: n kaikkein epätavallisimman satelliitin pinta on laaja taso, jonka keskellä on valtava vuorijono, joka on jaettu valtavilla laavavirroilla. Io: n vuoristoalueiden keskimääräiset korkeudet ovat 6-6,5 km, mutta myös vuorenhuiput ovat yli 10 km korkeita. Esimerkiksi Etelä-Boosavlan vuoren korkeus on 17-18 km ja se on aurinkokunnan korkein huippu.
Lähes koko satelliitin pinta on seurausta vuosisatojen vanhoista purkauksista. Voyager-1: stä, Voyager-2-avaruusantureista ja muista laitteista tehtyjen instrumentaalisten tutkimusten mukaan Io-satelliitin tärkein pintamateriaali on jäädytetty rikki, rikkidioksidi ja tulivuoren tuhka. Miksi moniväriset alueet satelliitin pinnalla ovat niin paljon. Tämä johtuu siitä, että aktiivinen vulkaanisuus muodostaa jatkuvasti tyypillisen kontrastin satelliitin Io: n pinnan väritykselle. Objekti voi muuttaa kirkkaan keltaisen värinsä valkoiseksi tai mustaksi lyhyeksi ajaksi. Tulivuorenpurkausten tuotteet muodostavat satelliitin tunnelman ohut ja heterogeenisen koostumuksen.
Tällainen tulivuoren toiminta johtuu taivaankappaleen rakenteen erityispiirteistä, jotka ovat jatkuvasti alttiina äiti-planeetan gravitaatiokentän vuorovesi- toimintaan ja muiden suurten Jupiterin, Euroopan ja Ganymeden satelliittien vaikutuksiin. Kosmisen painovoiman vaikutuksen seurauksena satelliitin suolistossa syntyy kitkaa kuoren ja sisäkerrosten välillä, mikä aiheuttaa aineen luonnollista kuumentumista.
Astronomeille ja geologeille, jotka tutkivat aurinkokunnan esineiden rakennetta, Io on todellinen ja aktiivinen testauspaikka, jossa tapahtuu planeettamme muodostumisen alkuvaiheelle ominaisia prosesseja. Monien tieteenalojen tutkijat tutkivat nykyään huolellisesti tämän taivaankappaleen geologiaa, mikä tekee Jupiter Io: n ainutlaatuisesta satelliitista tarkkaa huomiota.
Mielenkiintoisia faktoja satelliitin Io: sta
Aurinkokunnan geologisesti aktiivisin taivaankappale on halkaisijaltaan 3 630 km. Io: n mitat eivät ole niin suuria kuin muut aurinkokunnan satelliitit. Parametrien osalta satelliitti vie vaatimattoman neljännen sijan, joka kulkee valtavan Ganymeden, Titanin ja Calliston eteenpäin. Io: n halkaisija on vain 166 km. ylittää Moon - Earth - satelliitin halkaisijan (3474 km).
Satelliitti on lähinnä äiti-planeetta. Etäisyys Io: sta Jupiteriin on vain 420 tuhatta kilometriä. Kiertoradalla on lähes oikea muoto, ero perihelionin ja apogeliumin välillä on vain 3400 km. Esine ryntää ympyränmuotoisessa kiertoradalla Jupiterin ympärillä suurella nopeudella 17 km / s, mikä tekee siitä täydellisen kierron 42 maapallolla. Liikkuminen kiertoradalla synkronoidaan Jupiterin pyörimisjakson kanssa, joten Io kääntyy aina hänen puoleensa samalla puolipallolla.
Taivaankappaleen tärkeimmät astrofyysiset parametrit ovat seuraavat:
- Ion massa on 8,93x1022 kg, mikä on 1,2-kertainen kuun massaan;
- satelliitin tiheys on 3,52 g / cm3;
- painovoiman aiheuttama kiihtyvyys Io: n pinnalla on 1,79 m / s2.
Tarkkailemalla Io-asemaa yötaivaalla on helppo määrittää liikkeensa nopeus. Taivaankappale muuttaa jatkuvasti asemaansa suhteessa planeetan planeetan levyyn. Satelliittien melko vaikuttavasta gravitaatiokentästä huolimatta Io ei pysty ylläpitämään jatkuvasti tiheää ja homogeenista ilmapiiriä. Jupiterin kuun ympärillä oleva ohut kaasukansi on käytännössä kosminen tyhjiö, ei estä purkaustuotteiden vapautumista avaruuteen. Tämä selittää Io: ssa esiintyvien tulivuorenpoistopilarien valtavan korkeuden. Normaalin ilmapiirin puuttuessa satelliitin pinnalla vallitsee alhainen lämpötila -183 ° C: een asti. Tämä lämpötila ei kuitenkaan ole yhtenäinen koko satelliittipinnan osalta. Galileo-avaruusanturista saaduissa infrapunakuvissa Io-pinnan lämpötilakerroksen heterogeenisyys oli näkyvissä.
Alhaiset lämpötilat vallitsevat taivaankappaleen pääalueella. Lämpötilan kartalla tällaiset alueet ovat sinisiä. Joissakin paikoissa satelliittipinnalla on kirkkaita oransseja ja punaisia täpliä. Nämä ovat suurimman vulkaanisen toiminnan alueita, joissa purkaukset ovat näkyviä ja näkyvät selvästi tavallisissa kuvissa. Pele Volcano ja Locke Lava Flow ovat kuumimmat alueet Io-satelliitin pinnalla. Näiden alueiden lämpötila vaihtelee 100-130 ° C: n alapuolella Celsius-asteikolla. Pienet punaiset pisteet lämpötilan kartassa ovat aktiivisten tulivuorien ja murtumapaikkojen kratereita. Täällä lämpötila nousee 1200-1300 asteeseen.
Satelliittirakenne
Tutkijat eivät tällä hetkellä pysty laskeutumaan pinnalle, ja he työskentelevät nyt aktiivisesti Jovian kuun rakenteen mallinnuksessa. Oletettavasti satelliitti koostuu silikaatista, joka on laimennettu raudalla ja joka on ominaista maanpäällisten planeettojen rakenteelle. Tätä vahvistaa Io: n suuri tiheys, joka on korkeampi kuin sen naapureiden Ganymede, Callisto ja Eurooppa.
Nykyaikainen malli, joka perustuu avaruusantureiden saamiin tietoihin, on seuraava:
- satelliitin keskellä rautaydin (rautasulfidi), joka muodostaa 20% Io: n massasta;
- asteroidiluontoisista mineraaleista koostuva vaippa on osittain nestemäisessä tilassa;
- nestemäinen magma-pinta- pinta 50 km paksu;
- Satelliitti-litosfääri koostuu rikki- ja basalttiyhdisteistä, joiden paksuus on 12-40 km.
Arvioidessaan simulaatiossa saatuja tietoja tutkijat totesivat, että satelliitti-Io-ytimellä on oltava puoliliuoksen tila. Jos rikkiyhdisteitä esiintyy yhdessä raudan kanssa, sen halkaisija voi nousta 550-1000 km: iin. Jos se on täysin metalloitu aine, ytimen koko voi vaihdella välillä 350–600 km.
Koska satelliittitutkimuksissa ei havaittu magneettikenttää, satelliittisydämessä ei ole konvektioprosesseja. Tätä taustaa vasten syntyy luonnollinen kysymys, mitkä ovat tällaisen voimakkaan vulkaanisen toiminnan todelliset syyt, missä Io-tulivuoret vetävät energiaansa?
Satelliitin pieni koko ei salli meidän sanoa, että taivaankappaleen suoliston lämmitys suoritetaan radioaktiivisen hajoamisen reaktion vuoksi. Pääasiallinen energialähde satelliitin sisällä on sen kosmisten naapureiden vuorovesi. Jupiterin ja naapurisatelliittien painovoiman vaikutuksesta Io värähtelee ja liikkuu omalla kiertoradallaan. Satelliitti näyttää kääntyvän, kun se liikkuu voimakkaasti (yhtenäinen keinutus). Nämä prosessit johtavat taivaankappaleen pinnan kaarevuuteen ja aiheuttavat litosfäärin termodynaamista kuumentamista. Tätä voidaan verrata metallilangan taivutukseen, joka taivutuspaikalla on erittäin kuuma. Io: n tapauksessa kaikki nämä prosessit esiintyvät vaipan pintakerroksessa litosfäärin kanssa.
Satelliitti kattaa edellä sedimentit - tulivuoren toiminnan tulokset. Niiden paksuus vaihtelee 5–25 km: n etäisyydellä tärkeimmistä paikoista. Nämä ovat väriltään tummat täplät, jotka ovat voimakkaasti vastakkaisia satelliitin kirkkaan keltaisen pinnan kanssa. Aktiivisten tulivuorien suuresta määrästä huolimatta Io: n vulkaanisten kalderien kokonaispinta-ala ei ylitä 2% satelliittialueen pinta-alasta. Tulivuoren kraatterien syvyys on merkityksetön eikä ylitä 50-150 metriä. Suurin osa taivaankappaleesta on tasainen. Vain joillakin alueilla on valtavia vuoristoalueita, esimerkiksi Pele-tulivuoren kompleksi. Tämän Io: n tulivuorenmuodostuksen lisäksi paljastuu Pater Ra -vuoriston vuoristoalue, vuoristoketjut ja eri pituiset massiivit. Useimmilla on nimiä, jotka ovat yhteensopivia maapallon nimien kanssa.
Ion tulivuoret ja sen tunnelma
Satelliitin Io: n mielenkiintoisimmat kohteet ovat sen tulivuoret. Suurentuneiden tulivuoren pinta-alojen koko vaihtelee välillä 75 - 300 km. Jopa ensimmäinen Voyager lennon aikana tallensi kahdeksan tulivuoren purkauksen heti Io: lle. Muutama kuukausi myöhemmin Voyagerin avaruusaluksen vuonna 1979 tekemät kuvat vahvistivat, että näissä pisteissä esiintyvät purkaukset jatkuvat. Suurimman tulivuoren Pele sijaitsee paikassa, jossa korkein pintalämpötila oli +600 astetta Kelvin.
Avaruuntimien tietojen myöhemmät tutkimukset antoivat astrofysiikoita ja geologeja jakamaan kaikki Io-tulivuoret seuraaviin tyyppeihin:
- useimmat tulivuoret, joiden lämpötila on 300-400 K. Kaasupäästö on 500 m / s, ja päästökolonnin korkeus on enintään 100 km;
- Toinen tyyppi sisältää kuumimmat ja tehokkaimmat tulivuoret. Täällä voit puhua 1000K: n lämpötiloista tulivuoren kalderassa. Tätä tyyppiä leimaa korkea poistumisnopeus 1,5 km / s, kaasun sulttaanin suuri korkeus on 300-500 km.
Pele Volcano kuuluu toiseen tyyppiin, ja siinä on kaldera, jonka halkaisija on 1000 km. Tämän jättiläisen purkausten seurauksena talletukset vievät valtavan alueen - miljoona kilometriä. Toinen vulkaaninen esine, Pater Ra, ei näytä olevan yhtä kiinnostava. Kiertoradalta tämä osa satelliitin pinnasta muistuttaa meren pääjalkaisia. Serpentiinilavavirrat, jotka ulottuvat purkauksen paikalta, ulottuivat 200–250 km: iin. Avaruusajoneuvojen lämpöradometrit eivät salli näiden virtausten luonnetta tarkasti määritellä, kuten Lokin geologisen kohteen kohdalla. Sen halkaisija on 250 km ja todennäköisesti tämä järvi on täynnä sulaa rikkiä.
Purkausten korkea intensiteetti ja kataklysmien valtava laajuus muuttavat jatkuvasti paitsi satelliitin ja maiseman helpotusta sen pinnalla, mutta myös muodostavat kaasun kirjekuoren - eräänlaisen tunnelman.
Jupiterin satelliitin ilmakehän pääkomponentti on rikkidioksidi. Luonnossa se on rikkidioksidikaasu, jolla ei ole väriä, mutta jolla on vahva haju. Rikkidioksidin lisäksi Io-kaasun välikerroksessa havaittiin rikkimonoksidia, natriumkloridia, rikkiatomeja ja happiatomeja.
Rikkidioksidi maapallolla on yleinen elintarvikelisäaine, jota käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa säilöntäaineena E220.
Satelliitin Io: n ohut ilmapiiri on epätasainen sen tiheydessä ja paksuudessa. Satunnaisen ilmakehän paineelle on ominaista myös tämä epäjohdonmukaisuus. Ilmakehän paineen Io enimmäisarvo on 3 nbar ja sitä havaitaan tasa-arvon alueella puolipallossa Jupiteria kohti. Ilmakehän paineen vähimmäisarvot ovat satelliitin yön puolella.
Kuumien kaasujen sulttaanit eivät ole ainoa Jupiterin satelliitin käyntikortti. Vaikka voimakkaasti dispergoitunut ilmapiiri olisi läsnä, aurorat voidaan havaita päiväntasaajan alueella taivaankappaleen pinnan yläpuolella. Nämä ilmakehän ilmiöt liittyvät kosmisen säteilyn vaikutukseen varautuneisiin hiukkasiin, jotka tulevat ylempään ilmakehään Io-tulivuorien purkauksen aikana.
Io-satelliittitutkimus
Yksityiskohtainen tutkimus kaasun jättiläisten ja niiden järjestelmien planeetoista alkoi vuosina 1973-74 Pioner-10- ja Pioneer-11-avaruusantureiden tehtävien avulla. Nämä retkikunnat tarjosivat tutkijoille ensimmäiset Io-satelliitin kuvat, joiden perusteella tehtiin tarkempia laskelmia taivaankappaleen koosta ja sen astrofyysisistä parametreista. Pioneerien takana kaksi amerikkalaista avaruusanturia, Voyager 1 ja Voyager 2, lähtivät Jupiteriin. Toinen yksikkö onnistui saamaan mahdollisimman lähelle Io: a 20 tuuman kilometrin etäisyydellä ja tekemään parempia kuvia lähietäisyydellä. Voyagersin työn ansiosta tähtitieteilijät ja astrofysiikka saivat tietoa aktiivisen vulkaanisen aktiivisuuden esiintymisestä tällä satelliitilla.
Ensimmäisen avaruusanturin, joka opiskeli ulkoavaruutta Jupiterin lähellä, tehtävää jatkoi vuonna 1989 käynnistetty NASA Galileon avaruusalus. 6 vuoden kuluttua alus pääsi Jupiteriin, josta tuli sen keinotekoinen satelliitti. Suuren planeetan tutkimuksen kanssa automaattinen koetin Galileo pystyi lähettämään tietoja satelliitin Io: n pinnalle maapallolle. Avaruusanturin orbitaalilentojen aikana maanpäälliset laboratoriot saivat arvokasta tietoa satelliitin rakenteesta ja sen sisäisestä rakenteesta.
Lyhyen tauon jälkeen vuonna 2000 NASA ja ESA Cassini-Huygens avaruustunnistin siepasivat katselun aurinkokunnan ainutlaatuisimmasta satelliitista. Io-laitteen tutkimus ja tutkimus otettiin käyttöön hänen pitkä matkaansa Titaniin - Saturnuksen satelliittiin. Uusimmat satelliittitiedot saatiin käyttämällä New Horizonsin modernia avaruusanturia, joka lensi Io: n läheltä helmikuussa 2007 matkalla Kuiper-hihnaan. Uusi joukko kuvia esitettiin tutkijoille maanpinnan seurantakeskuksille ja Hubble-avaruusteleskoopille.
Tällä hetkellä NASA: n Juno-avaruusalus toimii Jupiterin kiertoradalla. Jupiterin tutkimuksen lisäksi sen infrapunaspektrometri tutkii edelleen satelliitin Io: n vulkaanista aktiivisuutta. Maalle lähetetyt tiedot antavat tutkijoille mahdollisuuden seurata aktiivisia tulivuoria tämän mielenkiintoisen taivaankappaleen pinnalla.
