Статья с канала «Космическое путешествие» на яндекс-дзене.
Экскурсию по самым интересным спутникам Юпитера мы начнем, пожалуй, с Ио – уникального небесного тела не только в системе газового гиганта, но и во всей Солнечной системе. Ио даже внешне невозможно спутать ни с какой другой планетой: только его поверхность содержит множество оттенков цветов: красный, коралловый, желтый, зеленый, салатовый, белый и черный:
Спутник Юпитера Ио. Фото из открытых источников
Он был открыт вместе с другими тремя самыми крупными спутниками Юпитера 7 января 1610 года Галилео Галилеем. Орбита Ио расположена на расстоянии 421 700 км от центра Юпитера и в 350 000 км от верхнего слоя его облаков.
Среди известных сегодня 95 юпитерианских лун Ио — пятый по отдалению от Юпитера и самый внутренний из «галилеевых» спутников. Внутри его орбиты находятся 4 более мелких спутника неправильной формы – Метида, Адрастея, Альматея и Фива (Теба), которые кружатся на расстоянии от 128 тыс. км (в пределах главного кольца) до 222 тыс. км:
Система спутников Юпитера. Картинка из открытых источников
Ио очень быстро движется: полный оборот вокруг планеты-гиганта он совершает всего за 42,5 земных часа, как и оборот вокруг своей оси: спутник находится в приливном захвате, то есть всегда обращен к материнской планете одной и той же стороной. Луне на почти такой же путь требуется целых 27 дней 7 часов и 43 минуты. Конечно, столь быстрое перемещение по орбите и вращение Ио объясняется сильной гравитацией Юпитера.
По своему размеру Ио близок к Луне: его диаметр всего на 184 км больше:
Сравнительные размеры Луны и Ио. Картинка из открытых источников
Когда ученые получили первые снимки Ио с «Вояджера-1» в 1979 году, они ожидали увидеть на его поверхности кратеры, подобные лунным, и рассчитывали с их помощью определить возраст спутника. Но фотокамера зонда запечатлела совсем иную картину: почти никаких ударных кратеров, гладкие равнины, усеянные высокими горами, потоки лавы и ямы различных форм и размеров. А инженер калифорнийской лаборатории NASA Линда Морабито, анализируя изображения, обнаружила над поверхностью Ио облако высотой 270 км. Так было открыто, что на спутнике имеются действующие вулканы. Во всей Солнечной системе вулканическая активность существует только на Ио и на Земле.
Дальнейшие исследования показали, что активных вулканов на Ио очень много – более 400, и они действуют, не переставая. Некоторые из них можно разглядеть в современные телескопы (конечно, очень мощные и профессиональные) даже с Земли. Аппарат «Новые горизонты», направляясь к Плутону, заснял по дороге бьющий на высоту 330 км над поверхностью Ио фонтан пара над вулканом Тваштар:
Султан над вулканом Тваштар бьющий на высоту в 330 км над поверхностью Ио был запечатлен КА «Новые Горизонты» по пути к Плутону в 1 марта 2007 года. Съемка велась 8 минут
Ежесекундно из недр спутника извергается до 100 тыс. тонн лавы, потоки которой могут простираться на расстояние до 500 километров. На Ио около сотни гор,
Карта поверхности Ио. Красные маркеры — горячие точки и вулканы, синие маркеры — возвышенности и горы на Ио. Источник: NASA, Galileo
среди них известны очень высокие вершины: к примеру, Южная Боосавла – 17,5 км (относительная высота – 18,2 км), что вдвое выше Эвереста. Она состоит из трех отдельных гор, соединенных одной возвышенной равниной:
Фото горы Южная Боосавла с разных ракурсов и её изображение на карте
Есть на «огнедышащем» спутнике Юпитера и другая гора, также превышающая земную вершину мира – Эвбея, высота которой составляет 10,5 км:
Гора Эвбея: вид сверху и на карте (от Южной Боосавлы — на юго-запад)
На Ио пока не спускались зонды, снимков и панорам его поверхности не существует. Мы можем только представить – на основании имеющихся сведений – какой пейзаж открылся бы нашим глазам, окажись мы на Ио – величественные цветные горы, извергающиеся вулканы с фонтанами пара из серный соединений, темное небо и огромный, близкий Юпитер:
Вероятно, такой пейзаж мы бы увидели, если бы могли высадиться на поверхность Ио
Что же служит источником такой геологической активности Ио?
Это – приливные силы, то есть все та же гравитация, как со стороны Юпитера, так и – со стороны других крупных спутников – Европы, Каллисто, Ганимеда. Под действием этих сил Ио сужается и расширяется, что создает внутреннее трение, которое и разогревает недра спутника.
Разогрев получается внушительный: максимальная температура на Ио достигает 1527°С. «Вулканический» спутник Юпитера отличается большими перепадами температур на своей поверхности: минимальная, по последним данным, составляет минус 184°С. Остывает Ио, когда попадает в полную тень Юпитера: это длится по 2 часа на каждом витке спутника. Почти лишенный газовой оболочки, Ио моментально охлаждается, на его поверхность выпадает серный снег; даже над извергающийся вулканами газ замерзает, в результате чего и без того тонкий атмосферный слой успевает существенно разрушиться. Выходя из тени, Ио «оттаивает» и возвращает серные соединения в атмосферу.
Газовая оболочка спутника крайне тонка и разряжена: речь идет скорее об экзосфере, так как атмосферное давление измеряется в нанобарах – в миллиард раз меньше земного. В её составе преобладает диоксид серы – основной продукт вулканических извержений; с незначительным содержанием хлорида натрия и атомарных серы и кислорода.
Ио играет важную роль в формировании магнитного поля Юпитера: газовый гигант вбирает в себя газ и пыль из тонкой атмосферы Ио со скоростью примерно 1 тонны в секунду – соответственно, с такой же скоростью спутник пополняет свою атмосферу вулканическими газами.
Шлейф от Ио, вызванный притяжением Юпитера. Кадр с канала Rubtsov channel
Выброшенный в космос сернистый газ ионизируется солнечной радиацией. Получившаяся плазма, приближаясь к Юпитеру, формирует радиационные пояса в его внутренней магнитосфере и вызывает мощные полярные сияния на планете-гиганте.
У Ио в генерации полярных сияний на Юпитере. Кадр с канала Rubtsov channel
Еще одна интересная особенность Ио заключается в том, что его полюсы ничуть не холоднее, чем экватор – температура поверхности везде почти одинакова. Впрочем, удивительного здесь мало: ведь основное тепло Ио получает вовсе не от Солнца, а из своих недр.
Ио – самое сухое место в Солнечной системе. Ученые считают, что если на спутнике и существовала вода, то она давно уже испарилась с него из-за интенсивного излучения Юпитера и вулканической активности самого Ио. Правда, наличие воды или льда где-то под поверхностью всё же не исключается.
Моделирование внутреннего состава Ио предсказывает, что Ио расслоен на ядро из железа или сульфида железа и кору с мантией, которые богаты силикатами. Металлическое ядро составляет приблизительно 20% массы спутника. Размер ядра зависит от содержания серы: если оно состоит из чистого железа, его радиус лежит в пределах 350-650 км, а если – из железа и серы, то больше – в пределах 550-900 км. О существовании плотного металлического ядра Ио свидетельствуют результаты определений гравитационных моментов и момента инерции.
Мантия Ио, скорее всего, находится в полурасплавленном виде (иначе было бы невозможно существование теплового потока, который обеспечивает извержения) и на 75% состоит из богатого магнием минерала форстерита, а внешняя часть коры толщиной 20-30 км представляет собой смесь базальтовых пород, напоминающих земные вулканические породы.
Внутреннее строение Ио. Картинка из открытых источников
В настоящее время Ио вместе с другими спутниками изучает аппарат NASA «Юнона» (Juno). По мере приближения к лунам Юпитера зонд делает новые снимки и производит мониторинг вулканической деятельности Ио своим ближним инфракрасным спектрометром JIRAM. Вот последние снимки аппарата:
Снимки Ио с АМС «Юнона» в разных спектрах. Источник: NASA
А это снимок очередного горячего фонтана с последующей компьютерной обработкой:
Работающий гейзер на Ио. Источник: NASA
В апреле этого года планируется запуск новой миссии – JUICE – автоматической межпланетной станции Европейского космического агентства, главной целью которой будет изучение Ганимеда, Европы и Каллисто – на предмет наличия у этих лун подповерхностных океанов жидкой воды. Дистанционно зонд проведет и исследования Ио. Запуск аппарата непосредственно на орбиту «огнедышащего» спутника — не планируется ввиду высокой радиации на его поверхности и очевидной невозможности его колонизации.
Следующая остановка нашего путешествия — спутник Юпитера Европа.
источник: https://dzen.ru/a/ZAcdRjsxRluAbdVs
