Какое уникальное явление обнаружено на спутнике юпитера ио кратко

Обновлено: 06.05.2024

Вид спутников в хороший любительский телескоп

Ио немного больше нашей Луны, но её плотность настолько велика, что составляет всего 1,5% земной массы. Пожалуй, это самый геологически активный объект в Солнечной системе. Хотя сама по себе Ио небольшая, на ней свыше 400 активных вулканов, которые то и дело извергают из её недр тонны раскалённой лавы, что ещё и сопровождается землетрясениями. Большинство вулканов невысокие - их высота варьируется от 4 до 7 км, но есть и представители намного выше Эвереста, чьи вершины возвышаются на 17 с лишним километров над скалистой поверхностью, покрытой лавовыми реками и озёрами.

Поверхность Ио в представлении художника

Карта поверхности Ио. Попробуй тут найти место для посадки.

Однако Ио – самое сухое место в Солнечной системе. Любая влага, которая могла бы существовать здесь, уже давно испарилась, сразу, как только начали действовать вулканы, а ещё этому поспособствовал сильный радиационный фон Юпитера. Несмотря на это, кое-где на поверхности небесного тела видны ледяные шапки. Оптимисты не исключают возможность существования простейшей жизни на Ио: глубоко внутри коры могут скрываться живые организмы.

Что же тут не так?

Как вы думаете: что является собственным источником вулканизма на Ио?

ТАСС, 22 октября. С помощью микроволнового телескопа ALMA астрономы впервые увидели, как вулканы Ио – самого "беспокойного" спутника Юпитера – выбрасывают в атмосферу огромные массы газа и пепла. Статью с описанием наблюдений опубликовал Planetary Science Journal.

"Когда Ио попадает в тень Юпитера, ее атмосфера остывает, и все запасы двуокиси серы осаждаются на поверхности спутника. В газообразном состоянии остаются только выбросы вулканов. Благодаря этой особенности Ио мы впервые оценили, как вулканы влияют на устройство и состав атмосферы этого небесного тела", – рассказала Статия Лющ-Кук, планетолог из Колумбийского университета (США) и один из авторов работы.

Ио открыл Галилео Галилеем в начале XVII века, вместе с тремя другими спутниками Юпитера – Ганимедом, Каллисто и Европой. Ее главная отличительная черта – уровень вулканической активности, самый высокий во всей Солнечной системе.

Это объясняется тем, что приливные силы, которые возникают в результате гравитационного взаимодействия Юпитера, Ио, Европы и Ганимеда, постоянно сжимают и растягивают недра спутника. В результате недра Ио разогреваются до очень высоких температур, результатом чего и становится рекордно высокая вулканическая активность.

Лющ-Кук и ее коллеги пишут, что из недр Ио в ее атмосферу должно попадать очень много двуокиси серы, углекислого газа, окиси азота и других газов, которые обычно присутствуют в выбросах вулканов. Астрономы давно интересуются, сколько именно таких выбросов вырабатывают недра Ио Это важно для того, чтобы понимать, как они влияют на облик и состав атмосферы спутника.

"Вулканическая" атмосфера

С помощью микроволнового телескопа ALMA Лющ-Кук и ее коллеги провели впервые проследили, как Ио скрывается в тени Юпитера. Благодаря этому ученые увидели даже самые холодные молекулы газов, в том числе и те вещества, которые выбрасывают вулканы Ио.

Астрономы стали вести эти наблюдения из-за открытия четырехлетней давности. Тогда американские астрономы обнаружили, что каждые 42 часа, когда Ио уходит в тень Юпитера и на два часа остается вне видимости Солнца, атмосфера спутника практически полностью замерзает.

Чувствительности телескопа ALMA хватает, чтобы отследить, как сильно в разных регионах Ио падает концентрация двуокиси серы и других газов, из которых состоит атмосфера спутника. В теории благодаря этому можно оценить, сколько именно газов выбрасывают вулканы Ио в тот момент, когда остальная атмосфера замерзает.

Наблюдения показали, что выбросам вулканов атмосфера Ио обязана почти половиной своего объема. Вдобавок ученые обнаружили, что в разных регионах луны Юпитера состав выбросов значительно отличался. Это говорит о том, что они были связаны с разными резервуарами магмы. Открытие ставит под сомнение гипотезу о существовании единого океана из магмы в недрах Ио.

Авторы исследования надеются, что в ближайшее время смогут узнать не только состав, но и температуру нижних слоев атмосферы Ио. Для этого нужны достаточно длительные наблюдения за тем, как меняется облик Ио при выходе из тени Юпитера.

Ио — спутник Юпитера, один из рекордсменов нашей системы. Это самое жаркое небесное тело в околоземном пространстве, не считая самого Солнца.

Обнаружение и имя спутника Ио

В начале 1610 г. Галилеем были открыты 4 луны Юпитера, но вначале Ио и Европу он увидел как одну точку. То, что это 2 разных небесных тела, стало понятно на второй после открытия день. Другой европейский астроном — Симон Марий (Мариус) — заверял, что это он первым увидел галилейские спутники в последние дни 1609 г.

Истину сегодня выяснить невозможно, но в качестве официальных названий юпитерианских лун приняты те обозначения, которые предложил Мариус, а ранее они просто носили номера в виде римских цифр. Ио — жрица в храме Геры, возлюбленная Зевса.

Основные параметры спутника Ио

Это уникальная луна в юпитерианском мире. Она имеет наиболее плотную поверхность, на ней расположено множество вулканов, в то же время она содержит и морозные участки.

Размер, масса

Радиус небесного тела — около 1800 км, это четверть от аналогичного размера Земли. Весит Ио 90 квнтлн т (квинтиллион — 10 в 18 степени) — всего 1,5% земной массы. Форма объекта шарообразная, с небольшой приплюснутостью на полюсах: разница полярного и экваториального диаметров составляет 25 км.

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 и вращение спутника

Средняя удаленность Ио от своей центральной планеты — 421,7 тыс. км. Сателлит летит по орбите-эллипсу со скоростью 17 км/с и всегда повернут к Юпитеру одной стороной. На прохождение орбиты и на полный оборот вокруг себя спутник тратит одинаковое время — 42,5 земных часов. Он вращается в резонансе с соседями — Европой (2:1) и Ганимедом (4:1).

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.

Эти образования изолированы от других форм ландшафта, созданы они были в результате сжиманий в верхней коре, вызванных, в свою очередь, глубинными сдвигами. Форма гор может быть различной, чаще всего это плато и наклонные блоки. Есть и щитовые варианты, они всегда низкие — 1-2 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.

Причины вулканической активности

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

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

Интересный факт: спутник имеет немало неофициальных названий, характеризующих его не с лучшей стороны, — Адская топка, Космический ад, Вулканическая преисподняя, Кипящий котел и др.

Контакт с магнитосферой Юпитера

Соприкосновение атмосферы Ио и магнитного поля центральной планеты вызывают полярные сияния. Самые яркие из них наблюдаются вдоль экватора. Также результатом их взаимодействия является образование на орбите облака из кислорода, серы, калия и натрия.

Основные исследования

Корабль миссии Юнона — это современная автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная специально для изучения Юпитера и его спутника. Credit: NASA.

Далее около Ио побывали:

Как место возможной колонизации землян этот спутник не рассматривается — жить здесь нельзя из-за вулканов, и даже спуститься на его поверхность будет проблематично.

На спутнике Юпитера Ио происходят настоящие извержения вулканов — это единственное небесное тело Солнечной системы, кроме Земли, где происходят подобные явления. В ходе последних исследований учёные выяснили, что извержения вулканов на Ио — не просто частое, а даже постоянное явление.

Три мощные извержения на Ио, которые произошли в течение двух недель. Фото: Katherine de Kleer/UC Berkeley/Gemini Observatory

Извержение на Ио. Фото: NSF/NASA/JPL-Caltech//UC Berkeley/Gemini Observatory/W. M. Keck Observatory

Интересным в этих явлениях является то, что в отличие от Земли, у спутника Юпитера Ио слабое гравитационное поле, поэтому раскалённая лава поднимается над поверхностью небесного тела на значительную высоту. Благодаря этому изверженное вещество за короткий период времени расплёскивается на сотни квадратных километров.

Извержения вулканов, снятые в инфракрасном спектре. Фото: NASA/JPL/IRTF

Так, одно из таких извержений произошло в прошлом году, когда образовался 10-метровый по высоте поток лавы, который накрыл 130 квадратных километров поверхности Ио. Другое извержение накрыло территорию невероятной величины — 310 квадратных километров.

О существовании на поверхности Ио действующих вулканов стало известно благодаря исследованиям НАСА в 1979 году. С тех пор до 2006 года наблюдалось 13 значительных извержений — отчасти потому, что количество астрономов, которые следили за поверхностью спутника, было маленьким, и многие важные явления попросту оставались без их внимания.

Извержения вулканов на Ио на фоне Юпитера. Фото: NASA/JPL/IRTF

Сейчас на карте Ио отмечены два десятка действующих вулканов. Исследователи считают, что изучая их, они лучше поймут, что происходило миллионы лет назад на поверхности Земли во времена её формирования.

Читайте также: