Най-важните астрономически открития в историята на изследването на космоса са свързани с името на Галилео Галилей. Благодарение на този талантлив и упорит италианец светът през 1610 г. за първи път научи за съществуването на четирите луни на Юпитер. Първоначално тези небесни обекти получиха колективно име - спътници на Галилея. По-късно всеки от тях получава собствено име: Йо, Европа, Ганимед и Калисто. Всеки от четирите най-големи спътника на Юпитер е интересен по свой собствен начин, но именно спътникът на Йо се откроява от другите галилееви спътници. Това небесно тяло е най-екзотичният и необичаен сред другите обекти в Слънчевата система.
Какво е необичайното за луната на Йо?
Дори с едно-единствено наблюдение през телескоп, спътникът на Йо се откроява от другите спътници на Слънчевата система с външния си вид. Вместо обичайната сива и кална повърхност, небесното тяло има ярко жълт диск. В продължение на 400 години човекът не можеше да намери причината за такъв необичаен цвят на повърхността на луната на Юпитер. Едва в края на 20-ти век, благодарение на полетите на автоматични космически сонди до гигантския Юпитер, беше възможно да се получи информация за галилеевите спътници. Както се оказа, Йо е може би най-вулканично активният обект в Слънчевата система от гледна точка на геологията. Това се потвърждава от огромния брой активни вулкани, открити на луната на Юпитер. Към днешна дата са идентифицирани около 400 от тях и това е на площ, която е 12 пъти по-малка от площта на нашата планета.
Площта на Йо е 41,9 квадратни километра. километри. Земята има площ от 510 милиона км, а днес на нейната повърхност има 522 активни вулкана.
Много от вулканите на Йо са по-големи от вулканите на Земята. По отношение на интензивността на изригванията, тяхната продължителност и мощност, вулканичната активност на спътника на Юпитер превъзхожда подобни земни показатели.
Някои вулкани на този спътник излъчват огромни количества отровни газове на височина от 300-500 км. В същото време самата повърхност на най-необичайния спътник на слънчевата система Йо е обширна равнина, в центъра на която има огромна планинска верига, разделена от огромни потоци лава. Средните височини на планинските образувания на Йо са 6-6,5 км, но има и планински върхове с височина над 10 км. Например връх Южна Боосавла е висок 17-18 км и е най-високият връх в Слънчевата система.
Почти цялата повърхност на спътника е резултат от вековни изригвания. Според инструментални изследвания, извършени от Voyager 1, Voyager 2 и други космически сонди, основният материал на повърхността на спътника Io е замразена сяра, серен диоксид и вулканична пепел. Защо има толкова много цветни зони на повърхността на сателита? Това се дължи на факта, че активният вулканизъм постоянно образува характерен контраст в оцветяването на повърхността на луната на Йо. Обектът може да се промени от ярко жълт до бял или черен за кратък период от време. Продуктите на вулканичните изригвания образуват тънка и хетерогенна по състав атмосфера на спътника.
Такава вулканична активност е причинена от структурните особености на небесното тяло, което е постоянно изложено на приливното действие на гравитационното поле на родителската планета и въздействието на други големи спътници на Юпитер, Европа и Ганимед. В резултат на влиянието на космическата гравитация в недрата на спътника възниква триене между кората и вътрешните слоеве, което генерира естествено нагряване на материята.
За астрономите и геолозите, изучаващи структурата на обектите в Слънчевата система, Йо е реален и активен полигон, където днес протичат процеси, характерни за ранното формиране на нашата планета. Учени от много области на науката днес внимателно изучават геологията на това небесно тяло, което прави уникалната луна на Юпитер Йо обект на внимателно изследване.
Най-геологично активното небесно тяло в Слънчевата система има диаметър 3630 км. Йо не е толкова голям в сравнение с други луни в Слънчевата система. По своите параметри спътникът заема скромно четвърто място, изпреварвайки огромните Ганимед, Титан и Калисто. Диаметърът на Йо е само 166 км. надвишава диаметъра на Луната - спътник на Земята (3474 км).
Сателитът е най-близо до планетата майка. Разстоянието от Йо до Юпитер е само 420 000 км. Орбитата има почти правилна форма, разликата между перихелий и апогел е само 3400 км. Обектът се движи в кръгова орбита около Юпитер с огромна скорост от 17 km/s, като прави пълен оборот около него за 42 земни часа. Орбиталното движение се извършва синхронно с периода на въртене на Юпитер, така че Йо винаги е обърнат към него от едно и също полукълбо.
Основните астрофизични параметри на небесното тяло са, както следва:
- Масата на Йо е 8,93x1022 кг, което е 1,2 пъти масата на Луната;
- плътността на спътника е 3,52 g / cm3;
- ускорението, дължащо се на гравитацията на повърхността на Io, е 1,79 m/s2.
Чрез наблюдение на позицията на Йо в нощното небе е лесно да се определи колко бързо се движи. Небесното тяло постоянно променя позицията си спрямо планетарния диск на планетата майка. Въпреки доста впечатляващото собствено гравитационно поле на спътника, Йо не е в състояние да съдържа постоянно плътна и хомогенна атмосфера. Тънката газова обвивка около луната на Юпитер е практически космически вакуум, не пречи на изхвърлянето на продукти от изригването в космоса. Това обяснява огромната височина на стълбовете на вулканичните емисии, които се появяват на Йо. При липса на нормална атмосфера на повърхността на спътника преобладават ниски температури до -183 ° C. Тази температура обаче не е еднаква по цялата повърхност на спътника. Инфрачервените изображения от космическия кораб Галилео показаха неравности в температурния слой на повърхността на Йо.
В основната област на небесното тяло преобладават ниски температури. Тези области са оцветени в синьо на температурната карта. Въпреки това, на редица места по повърхността на спътника има ярко оранжеви и червени петна. Това са области с най-висока вулканична активност, където изригванията са видими и добре видими на обикновени изображения. Вулканът Пеле и потокът от лава Локе са най-горещите региони на повърхността на луната на Йо. Температурите в тези райони варират от 100-130 градуса под нулата по скалата на Целзий. Малките червени точки на температурната карта са кратери на активни вулкани и разломи на кората. Тук температурата достига 1200-1300 градуса по Целзий.
Сателитна структура
Неспособни да кацнат на повърхността, днес учените активно работят върху моделирането на структурата на луната на Юпитер. Предполага се, че спътникът се състои от силикатни скали, разредени с желязо, което е характерно за структурата на земните планети. Това се потвърждава от високата плътност на Йо, която е по-висока от тази на съседите му - Ганимед, Калисто и Европа.
Настоящият модел, базиран на данни, получени от космически сонди, е както следва:
- в центъра на спътника има желязно ядро (железен сулфид), което представлява 20% от масата на Йо;
- мантията, състояща се от минерали от астероидна природа, е в полутечно състояние;
- течен подпочвен магмен слой с дебелина 50 km;
- литосферата в близост до спътника се състои от серни и базалтови съединения, достигащи дебелина 12-40 km.
Оценявайки данните, получени от симулациите, учените стигнаха до заключението, че ядрото на спътника Io трябва да има полутечно състояние. Ако заедно с желязото присъстват серни съединения, диаметърът му може да достигне 550-1000 km. Ако е напълно метализирано вещество, размерът на ядрото може да варира в рамките на 350-600 км.
Поради факта, че по време на сателитни изследвания не е открито магнитно поле, в сателитното ядро няма конвективни процеси. На този фон възниква естественият въпрос какви са истинските причини за такава интензивна вулканична дейност, откъде вулканите на Йо черпят енергията си?
Малките размери на спътника не ни позволяват да кажем, че нагряването на вътрешността на небесно тяло се осъществява поради реакцията на радиоактивен разпад. Основният източник на енергия вътре в спътника е приливният ефект на неговите космически съседи. Под влиянието на гравитацията на Юпитер и съседните спътници Йо осцилира, движейки се в собствената си орбита. Сателитът сякаш се люлее, изпитвайки силна либрация (равномерно люлеене) по време на движение. Тези процеси водят до изкривяване на повърхността на небесно тяло, причинявайки термодинамично нагряване на литосферата. Това може да се сравни с огъването на метална тел, която става много гореща при завоя. В случая на Йо всички тези процеси протичат в повърхностния слой на мантията на границата с литосферата.
Спътникът е покрит отгоре с утайки - резултат от вулканична дейност. Дебелината им варира в рамките на 5-25 km в местата на основната им локализация. По цвят това са тъмни петна, силно контрастиращи с яркожълтата повърхност на спътника, причинени от изливането на силикатна магма. Въпреки големия брой активни вулкани, общата площ на вулканичните калдери на Йо не надвишава 2% от повърхността на спътника. Дълбочината на вулканичните кратери е незначителна и не надвишава 50-150 метра. Релефът на по-голямата част от небесното тяло е плосък. Само в някои райони има масивни планински вериги, например вулканичният комплекс Пеле. В допълнение към тази вулканична формация на Йо, са идентифицирани планински масив на вулкана Патер Ра, планински вериги и масиви с различна дължина. Повечето от тях имат имена, които са съгласни със земните имена на места.
Вулканите и атмосферата на Йо
Най-любопитните обекти на луната на Йо са нейните вулкани. Размерите на районите с повишена вулканична активност варират от 75 до 300 км. Дори първият Вояджър по време на полета си записа на Йо процеса на изригване на осем вулкана наведнъж. Няколко месеца по-късно снимки, направени от космическия кораб "Вояджър" през 1979 г., потвърждават информацията, че изригванията в тези точки продължават. На мястото, където се намира най-големият вулкан Пеле, е регистрирана най-високата температура на повърхността, +600 градуса по Келвин.
Последващи проучвания на информация от космически сонди позволиха на астрофизиците и геолозите да класифицират всички вулкани на Йо в следните типове:
- най-многобройните вулкани, които имат температура 300-400 K. Скоростта на емисия на газове е 500 m / s, а височината на колоната на емисиите не надвишава 100 km;
- вторият тип включва най-горещите и мощни вулкани. Тук можем да говорим за температури от 1000K в самата калдера на вулкана. Този тип се характеризира с висока скорост на изхвърляне - 1,5 km / s, гигантската височина на газовия султан - 300-500 km.
Вулканът Пеле принадлежи към втория тип, с калдера с диаметър 1000 км. Отлаганията в резултат на изригванията на този гигант заемат огромна площ - един милион километра. Друг вулканичен обект, Patera Ra, изглежда не по-малко интересен. От орбита тази област от повърхността на спътника прилича на морски главоног. Серпентинни потоци от лава, простиращи се от мястото на изригване, се простират на 200-250 км. Термичните радиометри на космическите кораби не ни позволяват да определим точно естеството на тези потоци, както в случая с геоложкия обект Локи. Диаметърът му е 250 км и по всяка вероятност е езеро, пълно с разтопена сяра.
Високата интензивност на изригванията и огромният мащаб на катаклизмите не само постоянно променят топографията на спътника и ландшафта на неговата повърхност, но и образуват газова обвивка - вид атмосфера.
Основният компонент на атмосферата на луната на Юпитер е серен диоксид. В природата това е безцветен серен диоксид, но има остра миризма. Като добавка, заедно със серен диоксид, серен монооксид, натриев хлорид, серни и кислородни атоми бяха открити в слоя на газа Йо.
Серният диоксид на Земята е широко разпространена хранителна добавка, която се използва активно в хранително-вкусовата промишленост като консервант E220.
Тънката атмосфера на Йо е неравномерна по плътност и дебелина. Атмосферното налягане на спътника се характеризира със същото непостоянство. Максималното атмосферно налягане на Io е 3 nbar и се наблюдава в екватора в полукълбото, обърнато към Юпитер. Минималните стойности на атмосферното налягане са открити от нощната страна на спътника.
Султаните на нажежени газове не са единствената визитна картичка на луната на Юпитер. Дори при наличието на силно разредена атмосфера, полярните сияния могат да се наблюдават в екваториалната област над повърхността на небесно тяло. Тези атмосферни явления са свързани с въздействието на космическата радиация върху заредени частици, навлизащи в горните слоеве на атмосферата по време на изригването на вулканите на Йо.
Сателитно изследване на Йо
Подробно изследване на планетите на газовите гиганти и техните системи започва през 1973-74 г. с мисиите на роботизирани космически сонди Pioneer-10 и Pioneer-11. Тези експедиции предоставиха на учените първите изображения на спътника Йо, въз основа на които вече са направени по-точни изчисления на размера на небесното тяло и неговите астрофизични параметри. След Пионерите, две американски космически сонди Вояджър 1 и Вояджър 2 се отправиха към Юпитер. Вторият космически кораб успя да се доближи максимално до Йо на разстояние от 20 000 км и да направи по-добри снимки от близко разстояние. Благодарение на работата на Voyagers, астрономите и астрофизиците получиха информация за наличието на активна вулканична дейност на този спътник.
Мисията на първите космически сонди за изследване на космоса около Юпитер беше продължена от космическия кораб на НАСА Галилео, изстрелян през 1989 г. След 6 години корабът достига Юпитер, превръщайки се в негов изкуствен спътник. Паралелно с изследването на планетата-гигант, автоматичната сонда Галилей успя да предаде на Земята данни за повърхността на спътника Йо. По време на орбитални полети от космическата сонда наземните лаборатории получиха ценна информация за структурата на спътника и данни за вътрешната му структура.
След кратка пауза през 2000 г. щафетата в изследването на най-уникалния спътник на Слънчевата система поема космическата сонда Cassini-Huygens от НАСА и ЕКА. Апаратът е ангажиран с изследването и изследването на Йо по време на дългото му пътуване до Титан, спътника на Сатурн. Най-новите данни за спътника идват от най-модерната космическа сонда New Horizons, която лети близо до Йо през февруари 2007 г. по пътя към пояса на Кайпер. Нова част от изображенията бяха представени на учените от наземните обсерватории и космическия телескоп Хъбъл.
Космическият кораб на НАСА Juno в момента е в орбита около Юпитер. В допълнение към изследването на Юпитер, неговият инфрачервен спектрометър продължава да изучава вулканичната активност на луната на Йо. Данните, предадени на Земята, позволяват на учените да наблюдават активните вулкани на повърхността на това очарователно небесно тяло.
Ако имате въпроси - оставете ги в коментарите под статията. Ние или нашите посетители с удоволствие ще им отговорим.
Йо е може би най-известната от всички луни на Юпитер. Това е най-близкият спътник до повърхността на планетата. Разликата между Йо и другите спътници е бурната вулканична активност на повърхността на спътника. рекордьорът по вулканична активност в Слънчевата система; повече от дузина вулкана могат да изригнат на повърхността й едновременно. По време на наблюдение от космически кораби много вулкани спират вулканичната си дейност, докато други, напротив, започват да изригват интензивно.
Историята на откриването на спътника Йо.
Спътникът Йо е открит през далечната 1610 г. от много известния астроном Галилео Галилей. Интересното е, че Галилей открива този спътник с помощта на конструиран от него сам телескоп, който може да наблюдава толкова малки и далечни космически тела.
Саймън Мариус също твърди факта, че спътникът е открит от него, докато наблюдава спътниците на Юпитер година преди официалното му откриване през 1909 г., но Саймън не успява навреме да публикува данните за откритието си.
Името на този спътник „Io“ е предложено от не друг, а от Симон Мариус, но това име не се използва дълго време. Галилей наименува четирите открити от него луни на Юпитер поредни номера и Йо получи заслуженото си първо число. Но това не беше съвсем удобно и по-късно първият спътник на Сатурн започна да се нарича Йо.
Поради голямата си вулканична активност, повърхността на Йо непрекъснато се променя. Релефите на спътника се променят значително всяка година. Йо дължи тази вулканична дейност на планетата Юпитер. Силата на гравитацията на този гигант е просто невероятна и планетата кара магмата вътре в спътника да се движи постоянно и да изригва на повърхността на Йо. Поради огромната гравитация на Юпитер, вулканите на Йо изхвърлят магма на разстояние до 300 км. от повърхността със скорост 1 км/сек.
Йо е за разлика от другите луни на газовите гиганти, които съдържат предимно лед и амоняк. Йо прилича повече на земни планетисъдържащи минерали и скали на повърхността. Йо има ядро от течно желязо, което създава собствено магнитно поле за спътника. Радиусът на спътника не надвишава 1000 километра. На повърхността на спътника, освен изригващи вулкани, има и неактивни скални образувания, дълги реки от разтопена магма и езера от течна сяра.
Планетата Юпитер има доста голям брой спътници - има 67 от тях, най-големите от които са Йо, Европа, Ганимед и Калисто. Освен това Юпитер има така наречените пръстени, които обграждат планетата в посока, перпендикулярна на екватора, на разстояние 55 хиляди км от атмосферата. Диаметърът на пръстените е 250 хиляди км.
Ако съществуването на пръстени около Сатурн е известно от 1655 г., то пръстените на Юпитер са открити през март 1979 г. по време на изследването на планетата от космическия кораб Вояджър 1 и след това Вояджър 2. Те са открити на снимките, получени от тези устройства. Пръстените на Юпитер са тънки и се намират на 55 000 км от горните облаци над повърхността на планетата. Пръстените се състоят главно от лед и малки скалисти предмети. Пръстените на Юпитер са практически невидими поради много малко отражение на слънчевата светлина. Пръстенната система се състои от 3 компонента: първият ярък и кръгъл пръстен, след това изтъняването по краищата е вторият компонент и третият компонент е широк ореол, който обгражда над и под равнината на другите два пръстена.
Юпитер, повече от друга планета в Слънчевата система, има открити 67 спътника, някои остават под въпрос или се считат за изгубени, като S / 2000 J 11, открит през 2011 г., но изгубен от поглед. най-големите спътници са открити през 1610 г. от Галилео Галилей, това са Йо, Ганимед, Европа и Калисто. Ето някои от техните характеристики:
Големи луни на Юпитер
Сателитът Йо (радиус 1815 км.) се характеризира с най-близкото местоположение до Юпитер, тъй като се намира на разстояние от 422 хиляди км. Периодът му на циркулация е 42,5 часа, което е по-малко от продължителността на лунния месец. Сателитът на Йо има планински пейзаж с изключителна красота, където бушуват вулкани, изхвърлящи потоци от нажежена лава. Едно от тези изригвания е записано от космическия кораб Галилео, който изучава спътника.
Ганимед е най-големият спътник от всички планети в Слънчевата система - 2631 км в радиус. Диаметърът му е може би по-малък от диаметъра на спътника на Титан при Сатурн и Тритон при Нептун. Повърхността на Ганимед е покрита с лед с дебелина над 100 километра. Учените подозират наличието на вода и кал под дебел слой лед.
Европа е най-младият спътник на Юпитер - само на 100 милиона години, а радиусът му е 1569 км. Външно, на изображенията, получени от междупланетното превозно средство Галилео, спътникът изглежда като билярдна топка, покрит е с дебел слой лед, а разломите, пукнатини като айсберги дават на учените възможността да предположат, че под него има мистериозен подводен океан Ледът.
И накрая Калисто, който е на най-отдалеченото разстояние от Юпитер - 1,88 милиона км. и има радиус от 2,4 хил. км. Това е най-старият от Слънчевата система, тъй като многобройните й кратери, както и неизменния пейзаж на повърхността през последните милиарди години, предполагат, че това е най-старият обект в цялата Слънчева система.
Структура и повърхност
Що се отнася до структурата и повърхността на спътниците, днес е известно следното:
- Сателитът Йо, или по-скоро повърхността му, е изпъстрена с продължителни потоци вулканични емисии и също така се нагрява доста силно по време на вулканични изригвания.
- Европа е покрита със слой лед, който на места има сериозни отломки, в които се наблюдават отделни ледени блокове. Този факт предполага, че под леда има течен океан с относително по-висока температура.
- Сателитът Ганимед е много подобен на Луната, а на повърхността му може да се наблюдава решетка от пресичащи се неправилни линии. На повърхността му има много кратери, заобиколени от гладки петна от релеф.
- Калисто, подобно на спътника Европа, е покрит със слой лед, както и много кратери и пръстеновидни аномалии.
Интересни факти и изследване на спътниците на планетата
- Сателитът Ганимед има значителен диаметър, който надвишава диаметъра на Меркурий.
- Учените потвърдиха факта, че под повърхността на Европа има глобален океан и по отношение на друг спътник, Йо, е известно, че най-мощните вулкани действат на повърхността му, а тяхната лава е базалтова сярна маса.
- Калисто се счита за най-кратерирано тяло, но тъй като повърхността му е доста стара, около 4 милиарда години, активността му, от геоложка гледна точка, е изключително ниска.
Орбита = 422 000 км от Юпитер
Диаметър = 3630 км
Тегло = 8,93 * 1022 кг
Йо е третата по големина и най-близка луна до Юпитер. Йо е малко по-голям от земната луна. Йо беше първият любовник на Зевс (Юпитер), когото превърна в крава, за да се опита да се скрие от ревнивата Хера. Йо е открит от Галилей и Марий през 1610 г.
За разлика от повечето спътници във външната слънчева система, Йо и Европа са сходни по състав с земните планети, главно в присъствието на силикатни скали. Последните данни от спътника Галилео показват, че Йо има желязно ядро (вероятно смес от желязо и железен сулфид) с радиус от най-малко 900 km.
Повърхността на Йо е коренно различна от повърхността на всяко друго тяло в Слънчевата система. Това беше напълно неочаквано откритие, направено от учени с помощта на космическия кораб Вояджър. Те очакваха да видят повърхност, покрита с кратери като други твърди тела, и да преценят възрастта на повърхността на Йо от тях. Но много малко кратери са открити на Йо, поради което повърхността му е много млада.
Вместо кратери, Вояджър 1 открива стотици вулкани. Някои от тях са активни! Снимки на изригвания с факли на височина 300 км бяха предадени на Земята от Вояджър и Галилео. Това беше първото истинско доказателство, че ядрата на други тела от земната група също са горещи и активни. Материалът, изригващ от вулканите на Йо, е някаква форма на сяра или серен диоксид. Вулканичните изригвания се променят бързо. Само през четирите месеца, изминали между полетите на Вояджър 1 и Вояджър 2, някои от вулканите спряха да работят, но се появиха други.
Последните снимки от инфрачервения телескоп на НАСА в Мауна Кеа на Хаваите показват ново и много голямо изригване. Изображенията на Галилео също показват много промени след полета на Вояджър. Тези наблюдения потвърждават, че повърхността на Йо наистина е много активна.
Пейзажите на Йо са изненадващо разнообразни: окопи с дълбочина до няколко километра, езера от разтопена сяра (долу вдясно), планини, които не са вулкани, потоци от някакъв вид вискозна течност (някакъв вид сяра?), простиращи се на стотици километри и вулканични вентилационни отвори. Сярата и смесите, съдържащи сяра, дават широката гама от цветове, наблюдавани на изображенията на Йо.
Анализ на изображенията на Вояджър накара учените да спекулират, че потоците от лава по повърхността на Йо са съставени предимно от разтопена сяра с различни примеси. Въпреки това, последователните наземни инфрачервени изследвания показват, че те са твърде горещи, за да бъдат течна сяра. Една идея за това е, че лавата на Йо е разтопена силикатна скала. Последните наблюдения показват, че това вещество може да съдържа натрий.
Някои от най-горещите точки на Йо достигат температури от 1500 К, въпреки че средната температура е много по-ниска, около 130 К.
Йо вероятно получава силата за цялата тази дейност от приливните взаимодействия с Европа, Ганимед и Юпитер. Въпреки че Йо, подобно на луната, винаги е обърнат към една и съща страна към Юпитер, влиянието на Европа и Ганимед причинява леки колебания. Тези вибрации разтягат и огъват повърхността на Йо с до 100 метра и генерират топлина, което води до нагряване на повърхността.
Йо пресича линиите на магнитното поле на Юпитер, генерирайки електрически ток. Макар и малък в сравнение с приливното нагряване, този ток може да носи над 1 трилион вата. Последните данни от Галилей показват, че Йо може да има свое собствено магнитно поле, като Ганимед. Йо има много тънка атмосфера от серен диоксид и вероятно някои други газове. За разлика от другите спътници на Юпитер, Йо има много малко или никаква вода.
Според последните данни от космическия кораб "Галилео" вулканите на Йо са много горещи и съдържат непознати съставки. Близкият инфрачервен спектрометър на Галилео е открил изключително високи температури във вулканите. Те се оказаха много по-високи, отколкото се смяташе досега. Спектрометърът е в състояние да открие топлината на вулкана и да посочи местоположението на различни материали върху повърхността на Йо.
Във вулкана Пеле, кръстен на митологичната полинезийска богиня на огъня, температурата е много по-висока от температурата във всеки от вулканите на Земята - тя е около 1500 ° C. Възможно е преди милиарди години вулканите на Земята да са били също толкова горещо. Сега учените се интересуват от следния въпрос: всички вулкани на Йо изригват ли такава гореща лава, или повечето вулкани са като базалтови вулкани на Земята, които изхвърлят лава с по-ниски температури - около 1200 ° C?
Още преди Галилей да лети близо до Йо в края на 1999 г. и началото на 2000 г., беше известно, че Йо има два големи вулкана с много високи температури. Сега Галилей е открил, че има повече високотемпературни региони на Йо, отколкото показват далечни наблюдения. Това означаваше, че Йо може да има много по-малки вулкани с много гореща лава.
Един от най-активните вулкани на Йо е Прометей. Неговите газови и прахови емисии бяха записани по-рано от космическия кораб Вояджър, а сега от Галилео. Вулканът е заобиколен от пръстен от ярък серен диоксид.
Както вече споменахме, спектрометърът на борда на Galileo може да разпознава различни вещества, като определя способността им да абсорбират или отразяват светлината. Така беше открит непознат досега материал. Според учените може да е минерал, съдържащ желязо, като пирит, който присъства в силикатната лава. Но по-нататъшните изследвания показаха, че най-вероятно това вещество не се издига на повърхността с лава, а по-скоро се изхвърля от вулканични факли. Възможно е идентифицирането на това мистериозно съединение да изисква лабораторни експерименти, като се използват данни от наблюдения от космическия кораб.
Йо има твърдо метално ядро, заобиколено от скалиста мантия като Земята. Но под влиянието на гравитацията на Луната формата на Земята се изкривява слабо. Но формата на Йо под влиянието на Юпитер се изкривява много повече. Всъщност Йо е постоянно с овална форма поради въртенето на Юпитер и приливното влияние. Галилео измерва полярната гравитация на Йо, когато облита около него през май 1999 г. С известно гравитационно поле може да се определи вътрешната структура на Йо. Връзката между полярната и екваториалната гравитация показва, че Йо има голямо метално ядро, предимно желязо. Металното ядро на Земята генерира магнитно поле. Все още не е известно дали металното ядро на Йо генерира магнитното си ядро.
Части от материала за спътници, имаше само три от тях - Луната близо до Земята и два спътника на Марс. Днес говорим за спътници само на една планета, но броят на спътниците на една планета е просто невероятен.
Юпитер заема специално място в Слънчевата система, защото е почти два пъти и половина по-голям от всички планети взети заедно. Юпитер е толкова масивен, че общият им център на маса със Слънцето лежи над повърхността на Слънцето.
Общият център на масата на Юпитер със Слънцето е обозначен с точка
Юпитер има много мощна радиация, в Слънчевата система нивото е по-високо само в слънцето. В сравнение с други планети около него се въртят огромен брой спътници.
Благодарение на наземни наблюдения на системата Юпитер, до края на 70-те години бяха известни тринадесет спътника. През 1979 г., докато минава покрай Юпитер, космическият кораб Вояджър 1 открива още три спътника. По-късно с помощта на наземни телескопи от ново поколение бяха открити още 51 спътника на Юпитер.
По-голямата част от спътниците са с диаметър 2-4 километра. Учените предполагат, че Юпитер има поне сто спътника, но, както вече споменахме, до момента са регистрирани 67, а 63 са добре проучени.
Луните на Юпитер са разделени на три групи: Галилееви, вътрешни и външни. Да започнем с галилеяните.
Галилееви спътници
Четирите най-големи луни - Йо, Европа, Ганимед и Калисто са открити от Галилео Галилей през 1610 г. и затова сега се наричат "Галилеи". Тези луни са образувани от газа и праха, които заобикалят Юпитер след образуването му.
Галилеевите луни на Юпитер. От ляво на дясно, по реда на разстояние от Юпитер: Йо, Европа, Ганимед, Калисто
Сравнение на размерите. В горния ред, отляво надясно, по реда на разстоянието от Юпитер: Йо, Европа, Ганимед, Калисто. Под Земята и Луната
И за
Йо, петата луна на Юпитер, е най-вулканичното активно тяло в Слънчевата система. Възрастта му е четири милиарда и половина години; Юпитер е приблизително на същата възраст. Сателитът винаги е обърнат към своята планета с една страна. Разстоянието от повърхността на Юпитер до Йо е 350 хиляди километра. Диаметърът му е 3642 километра - малко повече от този на Луната (3474 километра). Това е четвъртият по големина спътник в Слънчевата система.
Вулканичната активност върху спътници е изключително рядко явление в Слънчевата система и Io в нашата система е безспорен фаворит за този показател. Това е едно от четирите известни в момента космически тела в Слънчевата система, които са подложени на вулканична дейност. Освен него: Земята, Тритон (сателит на Нептун) и Енцелад (спътник на Сатурн). Венера (бета регион) също е "подозиран" за вулканизъм, но все още не са наблюдавани активни вулкани на нея.
Изригванията на Йо са гигантски и могат да се видят ясно от космоса. Вулканите изхвърлят сяра на височина от триста километра. На повърхността на спътника ясно се виждат много потоци лава и над сто калдери, но няма ударни кратери; цялата повърхност е покрита със сиво в различни цветни форми. Атмосферата на Йо съдържа главно серен диоксид поради високата му вулканична активност.
Анимация на изригването в Pater Tvashtar, съставена от пет изображения, направени от космическия кораб New Horizons през 2007 г.
Поради близостта си до Юпитер, огромните гравитационни сили на планетата действат върху спътника, което причинява приливни сили, които създават огромно триене вътре в спътника, така че вътрешността на Йо и повърхността му се затоплят. Гравитационните сили на планетата непрекъснато дърпат и деформират спътника. Някои части на спътника се нагряват до триста градуса по Целзий; също на Йо са открити дванадесет вулкана, изхвърлящи магма на височина от триста километра.
Изригване на Пеле на Йо, заснето от Вояджър 2
Освен Юпитер, Йо е засегнат от гравитационните сили на други спътници – Ганимед и Европа. Основното влияние оказва сателитът Европа, осигуряващ допълнителното му отопление. За разлика от земните вулкани, които имат дълго време за "сън" и относително кратък период на изригвания, вулканите на горещ спътник са винаги активни. Постоянно течащата разтопена магма образува реки и езера. Най-голямото разтопено езеро е с диаметър двадесет километра и съдържа остров от замръзнала сяра.
Движението на Йо през магнитосферата на Юпитер генерира мощно електричество, което причинява силни гръмотевични бури в горната атмосфера на Юпитер. Но не само Юпитер е лош от взаимодействието им – мощните му магнитни колани отнемат 1000 килограма вещества от Йо всяка секунда. Това допълнително подобрява магнитосферата на Юпитер, ефективно удвоявайки нейния размер.
Европа
Европа е шестият спътник по отношение на разстоянието от Юпитер. Повърхността му е покрита със слой лед, учените смятат, че под него има течен океан. Европа е на около четири милиарда и половина години - приблизително на същата възраст като Юпитер.
Тъй като повърхността на спътника е млада (около сто милиона години), върху нея почти няма метеоритни кратери, появили се в големи количества преди 4,5 милиарда години. Учените са открили само пет кратера на повърхността на Европа, диаметърът им е 10-30 километра.
Орбиталното разстояние на Европа от Юпитер е 670 900 километра. Спътникът е обърнат към планетата през цялото време с една страна, диаметърът му е 3100 километра, следователно Европа е по-малка от Луната, но по-голяма от Плутон. Температурата на повърхността на Европа на екватора никога не се повишава над минус 160 градуса по Целзий, а на полюсите над минус 220 градуса по Целзий.
Два модела на устройството на Европа
Учените предполагат, че има океан дълбоко под повърхността на Луната и че в този океан може да се намерят форми на живот. Те могат да съществуват благодарение на термални извори в близост до подземни вулкани, точно както на Земята. Количеството вода в Европа е два пъти повече, отколкото на нашата планета.
Колебания във формата на Европа, свързани с приливи и отливи, които я карат да се разтяга, след което отново да се закръглява
Повърхността на спътника е покрита с пукнатини. Мнозина смятат, че е причинено от приливните сили на океана под повърхността. Възможно е водата под леда да се издигне по-високо от обикновено, когато луната се приближи до Юпитер. И ако е така, постоянното покачване и спадане на нивото на водата е причинило много пукнатини, наблюдавани на повърхността. Много учени смятат, че океанът под повърхността понякога пробива пукнатини (като лава от вулкан) и след това замръзва. Айсберги, наблюдавани на повърхността на спътника на Европа, може да са доказателство за тази теория.
Европа е едно от най-гладките тела в Слънчевата система – на нея няма височини повече от сто метра. Атмосферата на спътника е разредена и се състои главно от молекулен кислород. Това вероятно е резултат от разлагането на леда на водород и кислород под въздействието на слънчева радиация и друга твърда радиация. Молекулният водород бързо се изпарява от повърхността на спътника, тъй като е достатъчно лек, а гравитационната сила на Европа е слаба.
Ганимед
Ганимед е най-големият спътник в Слънчевата система. Диаметърът му е 5268 километра, което е с 2% повече от този на Титан (вторият по големина спътник в Слънчевата система) и с 8% повече от този на Меркурий. Ако обикаля около слънцето, а не около Юпитер, ще бъде класифицирана като планета. Разстоянието от Ганимед до повърхността на Юпитер е приблизително 1 070 000 километра. Това е единственият спътник в Слънчевата система със собствена магнитосфера.
Повърхността на Ганимед е разделена на две групи. Първата е странна ивица лед, генерирана от активни геоложки процеси преди три и половина милиарда години, която заема 60% от повърхността. Втората група (съответно останалите 40% от повърхността) е древна дебела ледена кора, покрита с множество кратери.
Възможна вътрешна структура на Ганимед
Топлината, която идва от ядрото и силикатната мантия, позволява на подземния океан да съществува. Смята се, че се намира на двеста километра под повърхността, за разлика от Европа, която има голям океан по-близо до повърхността.
Атмосферата на спътника е тънка и се състои от кислород, подобно на тази в Европа. Кратерите на Ганимед са почти плоски и много плоски в сравнение с кратерите на други луни. Те нямат централна депресия, характерна за кратерите на Луната. Това вероятно се дължи на бавното и постепенно движение на меката ледена повърхност.
Калисто
Калисто е третият по големина спътник в Слънчевата система. Диаметърът му е 4820 км, което е около 99% от диаметъра на Меркурий, а масата му е само една трета от масата на тази планета. Калисто е на около 4,5 милиарда години, приблизително на същата възраст като Ганимед, Европа, Йо и самия Юпитер. Сателитът се намира на разстояние от почти 1,9 милиона километра (1 882 700 km) от планетата. Поради голямото си разстояние от планетата, той е извън твърдото радиационно поле на газовия гигант.
Калисто
Калисто има една от най-старите повърхности в Слънчевата система - на приблизително четири милиарда години. Цялата е покрита с кратери и всеки нов удар на метеорита със сигурност ще попада във вече образувания кратер. Древната повърхност е оцеляла и до днес поради липсата на бурна тектонска активност и нагряване на повърхността на спътника от момента на неговото формиране.
Много учени смятат, че Калисто е покрит с огромен слой лед, под който се намира океанът, а центърът на Калисто съдържа скали и желязо. Атмосферата на Калисто е тънка и се състои от въглероден диоксид.
Едно от най-забележителните места на Калисто е кратерът Валхала. Кратерът се състои от светъл централен регион с диаметър 360 км, около него има хребети под формата на концентрични пръстени с радиус до 1900 километра: те се отклоняват от него като пръстени от камък, хвърлен във водата. Като цяло диаметърът на Валхала е около 3800 километра. Това е най-голямата площ, образувана около ударен кратер в цялата Слънчева система. Самият кратер е едва на тринадесето място в Слънчевата система по размер. Такава структура е възникнала поради сблъсък на спътник с относително голям астероид с размери 10-20 километра.
Валхала - ударният басейн на спътника Калисто
Тъй като Калисто е извън полето на твърдата радиация на Юпитер, той се счита за приоритетен обект (след Луната и Марс) за изграждането на космическа база. От леда на спътника може да се извлича вода, а от повърхността му да се провеждат изследвания на друг спътник на Юпитер - Европа. Полетът до Калисто може да отнеме от две до пет години. Предполага се, че първата пилотирана мисия до този спътник ще отиде не по-рано от 2040 г., а вероятно и по-късно.
Модел на вътрешната структура на Калисто. Показани: ледена кора, възможен воден океан и ядро от скали и лед
Вътрешните луни на Юпитер
Защо са вътрешни? Факт е, че орбитите на тези спътници са разположени много близо до Юпитер и всички те се намират в орбитата на Йо, най-близкия галилеев спътник до планетата. Има само четири от тях: Метис, Амалтея, Адрастея и Тива.
Водещата страна на Амалтея (Юпитер вдясно, на север отгоре). В горния десен ръб се вижда пан кратер, а в долния - Гея (с ярки склонове). Цветна снимка на Вояджър 1 (1979)
Амалтея, 3D модел
Тези луни, както и поредица от все още невидими вътрешни малки луни, допълват и поддържат слабата пръстенна система на Юпитер. Метис и Адрастея помагат за поддържането на главния пръстен на Юпитер, докато Амалтея и Тива поддържат собствените си слаби външни пръстени.
От спътниците на вътрешната група най-голям интерес представлява Амалтея. Повърхността на този спътник има тъмночервен цвят, който няма аналози в Слънчевата система. Учените предполагат, че той се състои главно от лед с включвания на минерали и сяросъдържащи вещества, но тази хипотеза не обяснява цвета на спътника. Най-вероятно Юпитер е уловил спътника отвън, както прави редовно с комети.
Външните луни на Юпитер
Външната група се състои от малки спътници с диаметър от един до сто и седемдесет километра. Те се движат по удължени и силно наклонени орбити към екватора на Юпитер. В момента във външното съзвездие има 59 спътника. Сателитите, които се намират близо до планетата, се движат по орбитите си в посока на въртене на Юпитер, а повечето от далечните спътници се движат в обратната посока.
Орбити на луните на Юпитер
Някои малки спътници се движат в почти едни и същи орбити, смята се, че всичко това са остатъци от по-големи спътници, които са били унищожени от силата на гравитацията на Юпитер. Всички външни спътници, които се наблюдават от летящи космически кораби, външно приличат на безформени камъни. Най-вероятно някои от тях летяха свободно в космоса, докато не бяха уловени от гравитационното поле на Юпитер.
Пръстените на Юпитер
Освен спътници, Юпитер има пръстенна система. Да, Юпитер също има пръстени. Освен това и четирите газови гиганта в нашата слънчева система ги имат. Но за разлика от Сатурн, който има лъскави ледени пръстени, пръстените на Юпитер имат лека прашна структура. Ето защо пръстените на Сатурн са открити още през 1610 г. от Галилей, а слабите пръстени на Юпитер едва през 70-те години на миналия век, когато космическият кораб за първи път посещава системата на Юпитер.
Изображението на Галилей на главния пръстен в разпръсната напред светлина
Пръстеновата система на Юпитер има четири основни компонента: "ореол" - дебел тор от частици, сравнително ярък и много тънък "Главен пръстен" и два широки и бледи външни пръстена, известни като "паякови пръстени".
„Основният пръстен“ и ореолът се състоят главно от прах от Метис, Адрастея и вероятно няколко други спътника. Ореолът има формата на поничка, ширината му е около двадесет до четиридесет хиляди километра, въпреки че по-голямата част от неговия материал се намира на няколкостотин километра от равнината на пръстена. Смята се, че формата му е свързана с електромагнитните сили в магнитосферата на Юпитер, действащи върху праховите частици в пръстена.
"Пръстени на паяжина" - пръстени тънки и прозрачни като паяжина, кръстени на материала на спътниците, които ги образуват: Амалтея и Тива. Външните ръбове на Главния пръстен очертават спътниците Адрастея и Метис.
Пръстените на Юпитер и вътрешните луни
Сбогуваме се с Юпитер и неговите спътници и продължаваме пътуването си по-нататък. В следващата статия ще разглобим луните и пръстените на Сатурн.
