התגליות האסטרונומיות החשובות ביותר בהיסטוריה של חקר החלל קשורות לשמו של גלילאו גליליי. בזכות האיטלקי המוכשר והמתמשך הזה למד העולם בשנת 1610 לראשונה על קיומו של ארבעת הירחים של צדק. בתחילה, חפצים שמימיים אלה קיבלו שם קולקטיבי - לוויינים גליליים. מאוחר יותר, לכל אחד מהם היה שם: איו, אירופה, גנימד וקליסטו. כל אחד מארבעת הלוויינים הגדולים של יופיטר מעניין בדרכו שלו, אבל זהו לוויין ה- Io הבולט בין שאר הלוויינים הגליליים. גוף שמימי זה הוא האקזוטי ביותר יוצא דופן בין אובייקטים אחרים של מערכת השמש.
מה יוצא דופן בלוויין Io?
כבר עם תצפית אחת באמצעות טלסקופ, הלוויין Io בולט על הופעתו בין לוויינים אחרים של מערכת השמש. במקום המשטח האפור והבוצי הרגיל, לגוף השמימי יש דיסק צהוב בהיר. במשך 400 שנים, האדם לא יכול למצוא את הסיבה צבע כה יוצא דופן של פני השטח של לוויין צדק. רק בסוף המאה ה -20, הודות לטיסות של בדיקות שטח אוטומטיות ליופיטר ענק, היה אפשר לקבל מידע על הלוויינים הגליליים. כפי שהתברר, Io הוא אולי האפקט הפעיל ביותר מבחינה וולקנית של מערכת השמש במונחים של גיאולוגיה. זה אושר על ידי מספר עצום של הרי געש פעילים שהתגלו על הלוויין של יופיטר. עד כה, הם זיהו כ 400 והוא על שטח, אשר קטן פי 12 מאשר השטח של הפלנטה שלנו.
שטח הפנים של הלוויין Io הוא 41.9 מטרים רבועים. קילומטרים לכדור הארץ יש שטח של 510 מיליון ק"מ, ועל פני השטח שלו היום יש 522 הרי געש פעילים.
במונחים של גודלו, הרי געש איו רבים עולה על גודל הרי געש יבשתי. על פי עוצמת ההתפרצויות, משך הזמן והכוח שלהם, הפעילות הגעשית על הלווין של צדק עולה על האינדיקטורים הארציים הדומים.
כמה הרי געש של לוויין זה פולטים כמות עצומה של גזים רעילים לגובה של 300-500 ק"מ. באותו הזמן, את פני השטח של לוויין יוצא דופן ביותר של מערכת השמש Io הוא מישור עצום, במרכז שבו יש טווח הרים ענק, מחולק על ידי זרמי לבה ענק. הגבהים הממוצעים של תצורות ההר על Io הם 6-6.5 ק"מ, אבל יש גם פסגות הרים כאן, יותר מ -10 ק"מ גבוה. לדוגמה, ההר בדרום Boosavla יש גובה של 17-18 ק"מ והוא הפסגה הגבוהה ביותר של מערכת השמש.
כמעט כל פני השטח של הלוויין הוא תוצאה של התפרצויות של מאות שנים. על פי מחקרים אינסטרומנטליים שנערכו מתוך חלליות ה- Voyager-1, Woyager-2 ומכשירים אחרים, החומר העיקרי של משטח ה- Io הוא גופרית קפואה, דו-תחמוצת הגופרית ואפר וולקני. מדוע אזורים צבעוניים על פני השטח של הלוויין כל כך הרבה. זאת בשל העובדה וולקניזם פעיל כל הזמן יוצר את הניגוד האופייני של צביעה של פני השטח של הלוויין Io. חפץ יכול לשנות את צבעו הצהוב הבהיר ללבן או שחור למשך זמן קצר. המוצרים של התפרצויות געשיות יוצרים הרכב דק הטרוגנית של האווירה של הלוויין.
פעילות וולקנית כזו נגרמת על ידי המוזרויות של המבנה של הגוף השמימי, אשר נחשף כל הזמן את פעולת הגאות של שדה הכבידה של כוכב הלכת אמא ואת ההשפעות של לוויינים גדולים אחרים של יופיטר, אירופה Ganymede. כתוצאה מהשפעת הכבידה הקוסמית במעמקי הלוויין, מתעורר חיכוך בין הקרום לשכבות הפנימיות, ומייצר חימום טבעי של החומר.
עבור אסטרונומים וגיאולוגים החוקרים את מבנה האובייקטים במערכת השמש, Io הוא קרקע בדיקה אמיתית ופעילה, שבה מתרחשים תהליכים האופייניים לתקופה המוקדמת של היווצרות הכוכב שלנו. מדענים בתחומים רבים של המדע כיום בזהירות ללמוד את הגיאולוגיה של הגוף השמימי הזה, מה שהופך את הלוויין הייחודי של יופיטר Io את מושא תשומת הלב הקרובה.
עובדות מעניינות על הלוויין Io
הגוף השמימי הפעיל ביותר במערכת השמש הוא בקוטר של 3,630 ק"מ. הממדים של איו אינם גדולים בהשוואה ללוויינים אחרים במערכת השמש. מבחינת הפרמטרים שלו, הלוויין לוקח מקום רביעי צנוע, עובר קדימה ענק Ganymede, טיטן ו Callisto. הקוטר של Io הוא רק 166 ק"מ. עולה על קוטר לוויין הירח-כדור הארץ (3474 ק"מ).
הלוויין הוא הקרוב ביותר לכוכב האם. המרחק בין איו ליופיטר הוא רק 420 אלף ק"מ. במסלול יש כמעט את הצורה הנכונה, ההבדל בין perihelion ו apogelium רק 3400 ק"מ. האובייקט רץ במסלול מעגלי סביב צדק עם מהירות עצומה של 17 קמ"ש, מה שהופך סיבוב שלם סביבו ב 42 שעות כדור הארץ. התנועה במסלול מסונכרנת עם תקופת הסיבוב של צדק, ולכן איו תמיד פונה אליו באותו חצי כדור.
הפרמטרים האסטרופיסיקליים העיקריים של הגוף השמימי הם כדלקמן:
- המסה של Io היא 8.93x1022 ק"ג, שהיא פי 1.2 ממסת הירח;
- צפיפות הלוויין היא 3.52 גרם / cm3;
- את התאוצה עקב כוח הכבידה על פני השטח של Io הוא 1.79 m / s2.
התצפית על המיקום של Io בשמי הלילה, קל לקבוע את המהירות של התנועה שלו. הגוף השמימי משנה כל הזמן את מיקומו ביחס לדיסק הפלנטרי של כוכב הלכת. למרות שדה הכבידה המרשים למדי, איו אינו מסוגל לשמור על אווירה צפופה והומוגנית. מעטפת הגז הדקה סביב הירח של צדק היא כמעט ואקום קוסמי, אינה מונעת את שחרורם של מוצרי ההתפרצות לחלל החיצון. זה מסביר את הגובה העצום של עמודי פליטה וולקני המתרחשים ב- Io. בהיעדר אווירה רגילה, טמפרטורות נמוכות גוברות על פני הלוויין, עד ל -183 ° C. עם זאת, טמפרטורה זו אינה אחידה לכל פני השטח של הלוויין. בתמונות אינפרא אדום שהתקבלו מן החלל גלילאו החלל, ההטרוגניות של שכבת הטמפרטורה של משטח Io היה גלוי.
טמפרטורות נמוכות גוברות על השטח המרכזי של גוף שמימי. על מפת הטמפרטורה אזורים כאלה בצבע כחול. עם זאת, בחלק מהמקומות על פני הלוויין יש כתום בהיר כתמים אדומים. אלה הם האזורים של הפעילות הוולקנית הגדולה ביותר, שבה התפרצויות גלויים וברורים בבירור בתמונות רגילות. פלה הר געש ולוק לבה זרימה הם האזורים החמים על פני השטח של הלוויין Io. הטמפרטורה באזורים אלה משתנה מ 100-130 מעלות מתחת לאפס בסולם צלזיוס. הנקודות האדומות הקטנות במפת הטמפרטורה הן מכתשים של הרי געש פעילים ואתרי שבר בקרום. כאן הטמפרטורה מגיעה 1200-1300 מעלות צלזיוס.
מבנה הלוויין
לא ניתן לנחות על פני השטח, מדענים עכשיו עובד באופן פעיל על דוגמנות המבנה של הירח Jovian. יש להניח שהלוויין מורכב מסלעי סיליקט מדולל בברזל, האופייני למבנה כוכבי הלכת. זה אושר על ידי צפיפות גבוהה של Io, שהוא גבוה יותר מזה של שכנותיה - Ganymede, Callisto ואירופה.
המודל המודרני, המבוסס על נתונים שהתקבלו על ידי בדיקות חלל, הוא כדלקמן:
- במרכז הליבה, ליבת הברזל (גופרית ברזל), המהווה 20% ממסה של Io;
- המעטפת, המורכבת מינרלים של הטבע האסטרואיד, הוא במצב חצי נוזלי;
- שכבת נוזל מגמה מתחת לפני הקרקע 50 ק"מ עבה;
- ליתוספירה הלוויין מורכב תרכובות גופרית ובזלת, להגיע לעובי של 12-40 ק"מ.
בהערכת הנתונים שהתקבלו בסימולציה, המדענים הגיעו למסקנה כי הליבה של הלוויין Io חייבת להיות במצב חצי נוזלי. אם תרכובות גופרית נוכחים יחד עם ברזל, קוטר שלה יכול להגיע 550-1000 ק"מ. אם זה חומר metallized מלא, את גודל הגרעין יכול לנוע בין 350-600 ק"מ.
בשל העובדה שלא זוהה שדה מגנטי במהלך לימודי הלוויין, אין תהליכי הסעה בליבת הלוויין. על רקע זה, מתעוררת שאלה טבעית, מה הם הגורמים האמיתיים לפעילות וולקנית אינטנסיבית שכזו, היכן הרי געש שואבים את האנרגיה שלהם?
הגודל הזעיר של הלוויין אינו מאפשר לנו לומר כי החימום של המעיים של הגוף השמימי מתבצעת בשל התגובה של ריקבון רדיואקטיבי. המקור העיקרי של האנרגיה בתוך הלוויין הוא אפקט גאות והשכנים הקוסמיים שלו. תחת השפעת כוח הכבידה של צדק ולוויינים סמוכים, Io מתנדנד, נע במסלול שלו. הלוויין נראה מתנדנד, חווה libration חזק (נדנדה אחידה) בזמן שהוא נע. תהליכים אלה מובילים עקמומיות של פני השטח של גוף שמימי, גרימת חימום תרמודינמי של ליתוספירה. זה ניתן להשוות עם עיקול של חוט מתכת, אשר באתר העיקול הוא חם מאוד. במקרה של Io, כל התהליכים הללו מתרחשים בשכבת פני השטח של המעטפת על הגבול עם ליתוספירה.
הלוויין מכוסה על ידי משקעים - תוצאות של פעילות וולקנית. עובי שלהם משתנה בטווח של 5-25 ק"מ במקומות של לוקליזציה הראשי. בצבעם, אלה כתמים כהים, מנוגדים מאוד עם המשטח הצהוב בהיר של הלוויין, נגרמת על ידי outpourings של מגמה סיליקט. למרות המספר הרב של הרי געש פעילים, השטח הכולל של קלדרות וולקניות על Io אינו עולה על 2% משטח השטח לווין. עומק המכתשים הוולקניים אינו משמעותי ואינו עולה על 50-150 מטר. ההקלה על רוב הגוף השמימי שטוחה. רק באזורים מסוימים יש טווחי הרים מסיביים, למשל, המורכב של הר הגעש פלה. בנוסף להיווצרות וולקנית זו ב- Io, נחשף ההר ההררי של הר הגעש פטר רא, שרשראות הרים ומסיבים באורכים שונים. רובם יש שמות כי הם עיצור עם toponyms כדור הארץ.
הרי הגעש של איו ואווירתו
החפצים המעניינים ביותר על הלוויין Io הם הרי געש. גודלם של שטחים עם פעילות וולקנית מוגברת נע בין 75 ל 300 ק"מ. אפילו הויאג'ר הראשון במהלך הטיסה רשם את התפרצותם של שמונה הרי געש בבת אחת על Io. כמה חודשים לאחר מכן, התמונות שצולמו על ידי החלליות וויאג 'ר בשנת 1979 אישר את המידע כי ההתפרצויות בנקודות אלה נמשכים. במקום שבו הר הגעש הגדול ביותר נמצא, טמפרטורת פני השטח הגבוהה ביותר נרשמה, +600 מעלות קלווין.
מחקרים שנערכו לאחר מכן מחקרי החלל אפשרו לאסטרופיסיקאים ולגיאולוגים לחלק את כל הרי הגעש של Io לסוגים הבאים:
- הרי געש רבים ביותר, אשר יש טמפרטורה של 300-400 K. קצב פליטת הגז הוא 500 מ ש, ואת גובה עמוד הפליטה לא יעלה על 100 ק"מ;
- הסוג השני כולל את הרי הגעש החמים והחזקים ביותר. כאן אתה יכול לדבר על טמפרטורות 1000K ב קלדרה של הר געש עצמו. סוג זה מאופיין במהירות פליטה גבוהה של 1.5 ק"מ / s, גובה ענק של סולטן הגז הוא 300-500 ק"מ.
פלה הר געש שייך לסוג השני, לאחר קלדרה עם קוטר של 1000 ק"מ. הפיקדונות כתוצאה מהתפרצויות של ענק זה תופסים שטח ענק - מיליון ק"מ. חפץ וולקני נוסף, פטר רא, נראה לא פחות מעניין. מן המסלול, חלק זה של פני השטח של הלוויין דומה לצלופוד ימי. זרימת לבה מתפתחת, המשתרעת מאזור ההתפרצות, נמתחת לאורך של 200-250 ק"מ. רדיומטר תרמי של כלי רכב חלל אינו מאפשר לקבוע במדויק את טבעם של אלה זורם, כפי שקורה עם האובייקט הגיאולוגי של Loki. הקוטר שלה הוא 250 ק"מ וסביר להניח שהאגם הזה מלא בגופרית מותכת.
עוצמתם הגבוהה של ההתפרצויות והממדים העצומים של הקרקליזמים לא רק משנים את ההקלה של הלוויין והנוף על פני השטח, אלא גם מעטפת גז - מעין אווירה.
המרכיב העיקרי של האטמוספירה של הלוויין של צדק הוא דו תחמוצת הגופרית. בטבע, הוא גז דו תחמוצת גופרית ללא צבע, אבל עם ריח חזק. בנוסף דו תחמוצת הגופרית, גופרית חד תחמוצת, נתרן כלורי, אטומי גופרית אטומי חמצן התגלו interlayer גז Io.
דו תחמוצת הגופרית על כדור הארץ היא תוסף מזון נפוץ, אשר נעשה שימוש נרחב בתעשיית המזון כמו E220 משמר.
האווירה הדקה של הלוויין Io אינה אחידה בצפיפותו ובעובי. הלחץ האטמוספרי של הלוויין מאופיין גם בחוסר עקביות זה. הערך המרבי של הלחץ האטמוספרי Io הוא 3 nbar והוא נצפה באזור קו המשווה בחצי הכדור, מול יופיטר. בצד המיני של הלוויין נמצאים ערכים מינימליים של לחץ אטמוספרי.
הסולטנים של גזים חמים אינם כרטיס הביקור היחיד של הלוויין של צדק. גם עם נוכחות של אווירה מפוזרת מאוד, זוהר ניתן לצפות באזור המשוונית מעל פני השטח של גוף שמימי. תופעות אטמוספריות אלו קשורות להשפעת הקרינה הקוסמית על חלקיקים טעונים הנכנסים לאוויר העליון במהלך התפרצות הרי געש Io.
Io מחקר הלוויין
מחקר מפורט על כוכבי הלכת של ענקי גז ומערכותיהם החל בשנים 1973-1974 עם משימות של חלליות פיוניר -10 ו- Pioneer-11. משלחות אלה סיפקו למדענים את התמונות הראשונות של הלוויין Io, על בסיסן נערכו חישובים מדויקים יותר לגודלו של הגוף השמימי ולפרמטרים האסטרופיסיקליים שלו. מאחורי החלוצים, שני חלליות אמריקאיות בחלל, וויאג'ר 1 וויאג'ר 2, יצאו ליופיטר. היחידה השנייה הצליחה להגיע קרוב יותר ל- Io ככל האפשר במרחק של 20 אלף ק"מ ולהפוך תמונות טובות יותר בטווח קרוב. זה היה בזכות העבודה של מסעות, כי אסטרונומים ואסטרופיסיקאים קיבל מידע על נוכחות של פעילות וולקנית פעילה על הלוויין הזה.
המשימה של בדיקות החלל הראשונות, שחקרה את החלל החיצון ליד צדק, נמשכה על-ידי חללית גלילאו בנאס"א, שהושקה ב -1989. לאחר 6 שנים הגיעה הספינה ליופיטר והפכה ללוויין המלאכותי שלה. במקביל לחקר כוכב הלכת הענק, החללית האוטומטית של גלילאו הייתה מסוגלת להעביר נתונים על פני השטח של ה- Io הלוויין לכדור הארץ. במהלך טיסות מסלוליות של חללית החלל, מעבדות יבשתיים קיבלו מידע רב ערך על מבנה הלוויין ועל נתונים על המבנה הפנימי שלה.
לאחר הפסקה קצרה בשנת 2000, החללית NASA ו- ESA Cassini-Huygens ליירט את שרביט בחקר הלווין הייחודי ביותר של מערכת השמש. המחקר והחקירה של מנגנון Io היה מעורב במהלך המסע הארוך שלו טיטאן - הלוויין של סטורן. נתוני הלוויין האחרונים הושגו באמצעות החללית המודרנית "אופקים חדשים", אשר טסה ליד איו בפברואר 2007 בדרך לחגורת קויפר. אצווה חדשה של תמונות שהוצגו למדענים על הקרקע ועל טלסקופ החלל האבל.
כיום, החללית ג'ונו של נאס"א פועלת במסלול צדק. בנוסף למחקר של צדק, ספקטרומטר האינפרה אדום שלו ממשיך לחקור את הפעילות הוולקנית של הלוויין Io. הנתונים המועברים לכדור הארץ מאפשרים למדענים לעקוב אחר הרי געש פעילים על פני השטח של גוף שמימי מעניין זה.
