Svarbiausi astronominiai atradimai kosmoso tyrimų istorijoje yra susiję su „Galileo Galilei“ pavadinimu. Dėl šio talentingo ir patvaraus italų, 1610 m. Pasaulis pirmą kartą sužinojo apie keturių Jupiterio mėnulių buvimą. Iš pradžių šie dangiškieji objektai gavo kolektyvinį pavadinimą - Galilijos palydovus. Vėliau kiekvienam iš jų buvo suteiktas vardas: Io, Europa, Ganymede ir Callisto. Kiekvienas iš keturių didžiausių Jupiterio palydovų yra įdomus savaip, bet tarp kitų Galilijos palydovų išsiskiria Io palydovas. Šis dangiškasis kūnas yra labiausiai egzotiškas ir neįprastas tarp kitų saulės sistemos objektų.
Kas yra neįprasta palydovinio ryšio sistemoje?
Jau su vienu stebėjimu per teleskopą, palydovas Io išsiskiria išvaizda tarp kitų saulės sistemos palydovų. Vietoj įprasto pilkos ir purvo paviršiaus dangaus kūnas turi ryškiai geltoną diską. 400 metų žmogus negalėjo rasti tokio neįprastos Jupiterio palydovo paviršiaus spalvos priežasties. Tik 20-ojo amžiaus pabaigoje dėl automatinių erdvinių zondų skrydžių į milžinišką Jupiterį buvo galima gauti informaciją apie Galilijos palydovus. Kaip paaiškėjo, Io yra galbūt vulkaniškai aktyviausias saulės sistemos objektas geologijos požiūriu. Tai patvirtino didžiulis aktyvių ugnikalnių, atrastų ant Jupiterio palydovo, skaičius. Iki šiol jie nustatė apie 400 ir yra rajone, kuris yra 12 kartų mažesnis už mūsų planetos plotą.
Palydovinės televizijos paviršiaus plotas yra 41,9 kv. M. kilometrų Žemės paviršiaus plotas yra 510 mln. Km, o jo paviršiuje šiandien yra 522 aktyvūs ugnikalniai.
Kalbant apie savo dydį, daugelis Io ugnikalnių viršija sausumos ugnikalnių dydį. Remiantis išsiveržimų intensyvumu, jų trukme ir galia, Jupiterio palydovo vulkaninis aktyvumas viršija panašius antžeminius rodiklius.
Kai kurie šio palydovo ugnikalniai skleidžia didžiulį kiekį nuodingų dujų iki 300-500 km aukščio. Tuo pačiu metu labiausiai neįprastos saulės sistemos Io palydovo paviršius yra didžiulė lyguma, kurios centre yra didžiulis kalnų diapazonas, padalytas iš didžiulių lavos srautų. Vidutiniai kalnų formų aukščiai Io yra 6-6,5 km, tačiau čia yra ir kalnų viršūnių, daugiau nei 10 km aukščio. Pavyzdžiui, Pietų Boosavla kalnas yra 17-18 km aukščio ir yra aukščiausias saulės sistemos viršūnė.
Beveik visas palydovo paviršius yra senų išsiveržimų rezultatas. Pagal instrumentines Voyager-1, Voyager-2 kosminių zondų ir kitų prietaisų studijas pagrindinė Io palydovo paviršiaus medžiaga yra užšaldyta siera, sieros dioksidas ir ugnikalnių pelenai. Kodėl daugelio spalvų plotai ant palydovo paviršiaus tiek daug. Taip yra dėl to, kad aktyvus vulkanizmas nuolat sudaro būdingą palydovo Io paviršiaus spalvos kontrastą. Objektas trumpą laiką gali pakeisti ryškiai geltoną spalvą į baltą arba juodą. Vulkaninių išsiveržimų produktai sudaro ploną ir nevienalytę palydovo atmosferos sudėtį.
Tokį vulkaninį aktyvumą lemia dangaus kūno struktūros ypatumai, kurie nuolat susiduria su motinos planetos gravitacinio lauko potvynių ir kitų didelių Jupiterio, Europos ir Ganymedės palydovų poveikiu. Dėl kosminės gravitacijos poveikio palydovo žarnyne atsiranda trinties tarp plutos ir vidinių sluoksnių, sukeliančių natūralų medžiagos kaitinimą.
Astronomams ir geologams, studijuojantiems saulės sistemos objektų struktūrą, Io yra tikras ir aktyvus bandymų pagrindas, kuriame vyksta procesai, būdingi mūsų planetos formavimosi pradiniam laikotarpiui. Šiandien daugelio mokslo sričių mokslininkai kruopščiai tiria šio dangiškojo kūno geologiją, todėl išskirtinio dėmesio objektas yra unikalus Jupiterio Io palydovas.
Įdomūs faktai apie palydovinę televiziją
Saulės sistemos geologiškai aktyviausias dangaus kūnas yra 3,630 km skersmens. Io matmenys nėra tokie dideli, lyginant su kitais saulės sistemos palydovais. Kalbant apie savo parametrus, palydovui tenka nedidelė ketvirtoji vieta, einanti į priekį didžiulį Ganymedą, Titaną ir Callistį. Io skersmuo yra tik 166 km. viršija Mėnulio - Žemės palydovo skersmenį (3474 km).
Palydovas yra arčiausiai motinos planetos. Atstumas nuo Io iki Jupiterio yra tik 420 tūkst. Km. Orbitoje yra beveik teisinga forma, skirtumas tarp perihelio ir apogelio yra tik 3400 km. Objektas skrieja aplink Jupiterio apskritimo orbitą, kurio greitis yra 17 km / s, o aplink jį sukasi 42 Žemės valandos. Judėjimas orbitoje yra sinchronizuojamas su Jupiterio sukimosi periodu, taigi Io visada kreipiasi į jį tuo pačiu pusrutuliu.
Pagrindiniai dangiškojo kūno astrofiziniai parametrai yra tokie:
- Io masė yra 8,93x1022 kg, tai yra 1,2 karto didesnė už Mėnulio masę;
- palydovo tankis yra 3,52 g / cm3;
- greitis dėl gravitacijos Io paviršiuje yra 1,79 m / s2.
Stebint Io padėtį naktiniame danguje, lengva nustatyti jo judėjimo greitumą. Dangaus kūnas nuolat keičia savo poziciją, lyginant su planetos planetos disku. Nepaisant palydovo gana įspūdingo gravitacinio lauko, Io negali išlaikyti nuolatinės tankios ir vienodos atmosferos. Plonas dujų apvalkalas aplink Jupiterio mėnulį yra praktiškai kosminis vakuumas, neužkerta kelio išsiveržimo produktams išleisti į kosmosą. Tai paaiškina didžiulį vulkaninių išmetimo stulpų aukštį, esantį Io. Nesant normalios atmosferos, žemos temperatūros yra ant palydovo paviršiaus, iki -183 ° C. Tačiau ši temperatūra nėra vienoda visam palydovo paviršiui. Infraraudonųjų spindulių vaizduose, gautuose iš „Galileo“ erdvės zondo, buvo matomas Io paviršiaus temperatūros sluoksnio heterogeniškumas.
Žemos temperatūros vyrauja pagrindiniame dangaus kūno plote. Temperatūros žemėlapyje tokios zonos spalvos. Tačiau kai kuriose vietose ant palydovinio paviršiaus yra ryškiai oranžinės ir raudonos dėmės. Tai yra didžiausios vulkaninės veiklos sritys, kuriose išsiveržimai yra matomi ir aiškiai matomi įprastuose vaizduose. „Pele Volcano“ ir „Locke Lava Flow“ yra karščiausios vietos Io palydovo paviršiuje. Temperatūra šiose vietovėse svyruoja nuo 100-130 ° žemiau nulio Celsijaus skalėje. Maži raudoni taškai temperatūros žemėlapyje yra aktyvių ugnikalnių ir lūžių vietų krateriai. Čia temperatūra siekia 1200-1300 laipsnių Celsijaus.
Palydovinė struktūra
Nepavykus nusileisti ant paviršiaus, dabar mokslininkai aktyviai stengiasi modeliuoti Jovijos mėnulio struktūrą. Manoma, kad palydovą sudaro silikatiniai akmenys, atskiedžiami geležimi, būdinga antžeminių planetų struktūrai. Tai patvirtina aukštas Io tankis, kuris yra didesnis nei kaimynų - Ganimedo, Callisto ir Europos - tankis.
Šiuolaikinis modelis, pagrįstas kosminių zondų duomenimis, yra toks:
- palydovo centre - geležies šerdis (geležies sulfidas), sudaranti 20% Io masės;
- manekenas, sudarytas iš asteroidinio pobūdžio mineralų, yra pusiau skystas;
- 50 km storio skystas magmos paviršinis sluoksnis;
- Palydovinė litosfera susideda iš sieros ir bazalto junginių, kurių storis siekia 12-40 km.
Vertindami duomenis, gautus atliekant modeliavimą, mokslininkai padarė išvadą, kad palydovinės Io branduolys turi būti pusiau skystas. Jei sieros junginiai yra kartu su geležimi, jo skersmuo gali siekti 550-1000 km. Jei tai visiškai metalizuota medžiaga, branduolio dydis gali būti nuo 350 iki 600 km.
Kadangi palydovinių tyrimų metu nebuvo aptiktas magnetinis laukas, palydovinėje šerdyje nėra konvekcijos procesų. Atsižvelgiant į tai, kyla natūralus klausimas, kokios yra tokios intensyvios vulkaninės veiklos priežastys, kur Io ugnikalniai sukelia savo energiją?
Nedidelis palydovo dydis neleidžia mums pasakyti, kad dangaus kūno žarnyno šildymas vyksta dėl radioaktyvaus skilimo reakcijos. Pagrindinis palydovo energijos šaltinis yra jo kosminių kaimynų potvynis. Jupiterio ir gretimų palydovų gravitacijos įtakoje Io virpsta, juda savo orbitoje. Panašu, kad palydovas juduojasi, o jo judėjimas vyksta stipriai (vienodą šūpinimą). Šie procesai lemia dangaus kūno paviršiaus kreivumą, sukeliantį termodinaminį litosferos kaitinimą. Tai galima palyginti su metalinės vielos lenkimu, kuris lenkimo vietoje yra labai karštas. Io atveju visi šie procesai vyksta mantijos paviršiaus sluoksnyje ant sienos su litosfera.
Palydovas pirmiau aptinkamas nuosėdomis - vulkaninės veiklos rezultatais. Pagrindinio lokalizavimo vietose jų storis svyruoja 5-25 km. Jų spalva - tai tamsios dėmės, stipriai kontrastingos su šviesiai geltonu palydovo paviršiu, kurį sukelia silikatų magma. Nepaisant didelio aktyvių ugnikalnių skaičiaus, bendras vulkaninių kalderų plotas Io neviršija 2% palydovo paviršiaus ploto. Vulkaninių kraterių gylis yra nereikšmingas ir neviršija 50-150 metrų. Reljefas daugumai dangaus kūno yra plokščias. Tik kai kuriose vietovėse yra didžiulių kalnų, pavyzdžiui, Pele vulkano kompleksas. Be šio ugnikalnio susidarymo Io, atskleidžiamas Pater Ra ugnikalnio kalnų masyvas, kalnų grandinės ir įvairių ilgių masyvai. Dauguma jų turi vardus, kurie atitinka žemės toponimus.
Io ugnikalniai ir jo atmosfera
Labiausiai įdomūs palydovinio objekto objektai yra jo ugnikalniai. Padidėjusių vulkaninių vietovių plotas svyruoja nuo 75 iki 300 km. Net pirmasis Voyager skrydžio metu užfiksavo aštuonių ugnikalnių išsiveržimą į Io. Po kelių mėnesių Voyager erdvėlaivio nuotraukos 1979 m. Patvirtino informaciją, kad šių punktų išsiveržimai tęsiasi. Vietoje, kurioje yra didžiausias vulkanas „Pele“, užfiksuota didžiausia paviršiaus temperatūra, +600 laipsnių Kelvino.
Vėlesni kosminių zondų informacijos tyrimai leido astrofizikai ir geologai suskirstyti visus Io ugnikalnius į šiuos tipus:
- daugiausiai ugnikalnių, kurių temperatūra yra 300-400 K. Dujų emisijos lygis yra 500 m / s, o išmetamųjų teršalų kolonos aukštis neviršija 100 km;
- Antrasis tipas apima šilčiausias ir galingiausias ugnikalniai. Čia galite kalbėti apie temperatūrą 1000K vulkano kalderoje. Šiam tipui būdingas aukštas išmetimo greitis 1,5 km / s, milžiniškas dujų sultano aukštis yra 300-500 km.
„Pele Volcano“ priklauso antrajam tipui, turintis 1000 km skersmens kalderą. Indėliai dėl šio milžiniško išsiveržimo užima didžiulį plotą - vieną milijoną kilometrų. Kitas ugnikalnio objektas, Pater Ra, atrodo ne mažiau įdomus. Nuo orbitos ši palydovo paviršiaus dalis yra panaši į jūrų galvakojų. Serpentino lavos srautai, tęsiami nuo išsiveržimo vietos, ištempti 200–250 km. Erdvinių transporto priemonių šiluminiai radiometrai neleidžia tiksliai nustatyti šių srautų pobūdžio, kaip tai daroma Lokio geologinio objekto atveju. Jo skersmuo yra 250 km, ir tikėtina, kad šis ežeras bus užpildytas išlydyta siera.
Didelis išsiveržimų intensyvumas ir milžiniškas kataklizmų mastas ne tik nuolat keičia palydovo ir kraštovaizdžio reljefą ant jo paviršiaus, bet ir sudaro gaubtą - atmosferą.
Pagrindinis Jupiterio palydovo atmosferos komponentas yra sieros dioksidas. Gamtoje tai yra sieros dioksido dujos, neturinčios spalvos, bet yra labai kvapios. Be sieros dioksido, Io dujų tarpsluoksnyje aptinkamas sieros monoksidas, natrio chloridas, sieros atomai ir deguonies atomai.
Sieros dioksidas žemėje yra bendras maisto priedas, kuris plačiai naudojamas maisto pramonėje kaip konservantas E220.
Ploni palydovo Io atmosfera yra nevienoda ir tanki. Šį neatitikimą taip pat apibūdina palydovo atmosferos slėgis. Maksimali atmosferos slėgio Io vertė yra 3 nbar ir yra matoma pusiaujo pusiaujo pusiaujo pusėje, priešais Jupiterį. Minimalios atmosferos slėgio vertės randamos palydovo nakties pusėje.
Karštų dujų sultanai nėra vienintelė Jupiterio palydovo vizitinė kortelė. Net ir esant stipriai disperguotai atmosferai, pusiaujo regione virš dangaus kūno paviršiaus galima stebėti auroras. Šie atmosferos reiškiniai susiję su kosminės spinduliuotės poveikiu įkrautoms dalelėms, patekusioms į viršutinę atmosferą Io ugnikalnių išsiveržimo metu.
Io palydoviniai tyrimai
Išsamus dujų gigantų ir jų sistemų planetų tyrimas prasidėjo 1973-74 metais su Pioner-10 ir Pioneer-11 kosminių zondų misijomis. Šios ekspedicijos suteikė mokslininkams pirmuosius Io palydovo vaizdus, kuriais remiantis buvo atlikti tikslesni dangaus kūno dydžio ir astrofizinių parametrų skaičiavimai. Už pionierių, du amerikiečių kosminiai zondai, „Voyager 1“ ir „Voyager 2“, atsidūrė Jupiteryje. Antrasis vienetas pavyko pasiekti kuo arčiau Io 20 tūkst. Km atstumu ir padaryti geresnes nuotraukas artimiausiu metu. Vojagerių darbo dėka astronomai ir astrofizikai gavo informaciją apie aktyvaus vulkaninio aktyvumo buvimą šiame palydove.
Pirmųjų kosminių zondų, kurie studijavo kosmosą netoli Jupiterio, misiją tęsė 1989 m. Pradėtas „NASA Galileo“ kosminis laivas. Po 6 metų laivas pasiekė Jupiterį, tapdamas jo dirbtiniu palydovu. Kartu su milžiniškos planetos tyrimu, automatinis zondas „Galileo“ galėjo perduoti duomenis ant palydovo Io paviršiaus į Žemę. Orbitinių skrydžių iš kosminio zondo metu antžeminės laboratorijos gavo vertingos informacijos apie palydovo struktūrą ir duomenis apie jos vidinę struktūrą.
Po trumpos pertraukos 2000 m. NASA ir ESA „Cassini-Huygens“ kosmoso zondas sulaikė bandomąjį vaizdą unikaliausiam saulės sistemos palydovui. Io aparato tyrimas ir tyrimas buvo atliktas per ilgą kelionę į Titaną - Saturno palydovą. Naujausi palydoviniai duomenys buvo gauti naudojant „New Horizons“ šiuolaikinį kosminį zondą, kuris 2007 m. Vasario mėn. Naujas vaizdų rinkinys, pristatytas mokslininkams antžeminėms observatorijoms ir Hablo kosminiam teleskopui.
Šiuo metu NASA „Juno“ erdvėlaivis veikia Jupiterio orbitoje. Be Jupiterio tyrimo, jo infraraudonųjų spindulių spektrometras toliau tiria palydovo Io vulkaninį aktyvumą. Į Žemę perduodami duomenys leidžia mokslininkams stebėti aktyvius ugnikalnius šio įdomaus dangaus kūno paviršiuje.
