Le più importanti scoperte astronomiche nella storia dell'esplorazione spaziale sono associate al nome di Galileo Galilei. È stato grazie a questo italiano talentuoso e persistente che il mondo nel 1610 ha appreso per la prima volta dell'esistenza delle quattro lune di Giove. Inizialmente, questi oggetti celesti ricevettero un nome collettivo: i satelliti galileiani. Successivamente, a ciascuno di loro fu dato un nome: Io, Europa, Ganimede e Callisto. Ognuno dei quattro maggiori satelliti di Giove è interessante a suo modo, ma è il satellite Io che spicca tra gli altri satelliti galileiani. Questo corpo celeste è il più esotico e insolito tra gli altri oggetti del sistema solare.
Cosa c'è di insolito nel satellite Io?
Già con un'osservazione attraverso un telescopio, il satellite Io si distingue per il suo aspetto tra gli altri satelliti del sistema solare. Invece della solita superficie grigia e fangosa, il corpo celeste ha un disco giallo brillante. Per 400 anni, l'uomo non è riuscito a trovare la ragione per un colore così insolito della superficie del satellite di Giove. Solo alla fine del XX secolo, grazie ai voli delle sonde spaziali automatiche al gigante Giove, è stato possibile ottenere informazioni sui satelliti galileiani. Come si è scoperto, Io è forse l'oggetto più vulcanicamente attivo del sistema solare in termini geologici. Ciò è stato confermato dall'enorme numero di vulcani attivi scoperti sul satellite di Giove. Ad oggi, hanno identificato circa 400 ed è sulla zona, che è 12 volte più piccola dell'area del nostro pianeta.
La superficie del satellite Io è 41,9 metri quadrati. chilometri. La Terra ha una superficie di 510 milioni di km, e sulla sua superficie oggi ci sono 522 vulcani attivi.
In termini di dimensioni, molti vulcani di Io superano le dimensioni dei vulcani terrestri. Secondo l'intensità delle eruzioni, la loro durata e potenza, l'attività vulcanica sul satellite di Giove supera gli analoghi indicatori terrestri.
Alcuni vulcani di questo satellite emettono una quantità enorme di gas velenosi a un'altitudine di 300-500 km. Allo stesso tempo, la superficie del satellite più insolito del Sistema Solare Io è una vasta pianura, al centro della quale si trova un'enorme catena montuosa, divisa da enormi colate laviche. Le altezze medie delle formazioni montane su Io sono 6-6,5 km, ma qui ci sono anche cime montuose alte più di 10 km. Ad esempio, il monte Boosavla meridionale ha un'altezza di 17-18 km ed è il picco più alto del sistema solare.
Quasi l'intera superficie del satellite è il risultato di eruzioni secolari. Secondo studi strumentali condotti dalle sonde spaziali Voyager-1, Voyager-2 e altri dispositivi, il materiale di superficie principale del satellite Io è zolfo, anidride solforosa e ceneri vulcaniche congelate. Perché tanto le aree multicolore sulla superficie del satellite. Ciò è dovuto al fatto che il vulcanismo attivo forma costantemente il contrasto caratteristico della colorazione della superficie del satellite Io. Un oggetto può cambiare il suo colore giallo brillante in bianco o nero per un breve periodo. I prodotti delle eruzioni vulcaniche formano una composizione sottile ed eterogenea dell'atmosfera del satellite.
Tale attività vulcanica è causata dalle peculiarità della struttura del corpo celeste, che è costantemente esposta all'azione di marea del campo gravitazionale del pianeta madre e agli effetti di altri grandi satelliti di Giove, Europa e Ganimede. Come risultato dell'influenza della gravità cosmica nelle profondità del satellite, l'attrito si crea tra la crosta e gli strati interni, generando un riscaldamento naturale della materia.
Per gli astronomi e i geologi che studiano la struttura degli oggetti nel sistema solare, Io è un terreno di prova reale e attivo, in cui si verificano i processi caratteristici del primo periodo della formazione del nostro pianeta. Gli scienziati in molti campi della scienza oggi studiano attentamente la geologia di questo corpo celeste, rendendo l'unico satellite di Giove Io oggetto di particolare attenzione.
Dati interessanti sul satellite Io
Il corpo celeste geologicamente più attivo nel sistema solare ha un diametro di 3.630 km. Le dimensioni di Io non sono così grandi rispetto ad altri satelliti nel sistema solare. Secondo i suoi parametri, il satellite prende un modesto quarto posto, lasciando cadere l'enorme Ganimede, Titano e Callisto. Il diametro di Io è solo 166 km. supera il diametro del satellite Luna - Terra (3474 km).
Il satellite è il più vicino al pianeta madre. La distanza da Io a Giove è solo 420 mila km. L'orbita ha quasi la forma corretta, la differenza tra perielio e apogeli è solo 3400 km. L'oggetto si precipita in un'orbita circolare attorno a Giove con un'enorme velocità di 17 km / s, compiendo una rotazione completa attorno ad esso in 42 ore terrestri. Il movimento in orbita è sincronizzato con il periodo di rotazione di Giove, quindi Io è sempre rivolto a lui dallo stesso emisfero.
I principali parametri astrofisici di un corpo celeste sono i seguenti:
- La massa di Io è 8,93x1022 kg, ovvero 1,2 volte la massa della Luna;
- la densità del satellite è 3,52 g / cm3;
- l'accelerazione dovuta alla gravità sulla superficie di Io è 1,79 m / s2.
Osservando la posizione di Io nel cielo notturno, è facile determinare la rapidità del suo movimento. Il corpo celeste cambia continuamente la sua posizione rispetto al disco planetario del pianeta madre. Nonostante il campo gravitazionale piuttosto impressionante del satellite, Io non è in grado di mantenere un'atmosfera costantemente densa e omogenea. L'involucro di gas sottile attorno alla luna di Giove è praticamente vuoto cosmico, non impedisce il rilascio di prodotti di eruzione nello spazio esterno. Questo spiega l'enorme altezza dei pilastri di eiezione vulcanica che si verificano su Io. In assenza di un'atmosfera normale, le temperature basse prevalgono sulla superficie del satellite, fino a -183 ° C. Tuttavia, questa temperatura non è uniforme per l'intera superficie del satellite. Nelle immagini a infrarossi ottenute dalla sonda spaziale Galileo, era visibile l'eterogeneità dello strato termico della superficie Io.
Le basse temperature prevalgono sull'area principale di un corpo celeste. Sulla mappa della temperatura tali aree sono colorate in blu. Tuttavia, in alcuni punti sulla superficie del satellite ci sono punti arancione e rossi brillanti. Queste sono le aree di maggiore attività vulcanica, dove le eruzioni sono visibili e chiaramente visibili su immagini ordinarie. Pele Volcano e Locke Lava Flow sono le aree più calde sulla superficie del satellite Io. La temperatura in queste aree varia da 100 a 130 ° sotto lo zero sulla scala Celsius. I piccoli punti rossi sulla mappa della temperatura sono crateri di vulcani attivi e siti di frattura nella crosta. Qui la temperatura raggiunge 1200-1300 gradi Celsius.
Struttura satellitare
Incapace di atterrare in superficie, gli scienziati stanno ora lavorando attivamente alla modellazione della struttura della luna di Giove. Presumibilmente il satellite è costituito da rocce di silicato diluite con ferro, che è caratteristico della struttura dei pianeti terrestri. Ciò è confermato dall'alta densità di Io, che è superiore a quella dei suoi vicini - Ganimede, Callisto ed Europa.
Il modello moderno, basato sui dati ottenuti dalle sonde spaziali, è il seguente:
- al centro del satellite, il nucleo di ferro (solfuro di ferro), che costituisce il 20% della massa di Io;
- il mantello, costituito da minerali di natura asteroidale, è in uno stato semi-liquido;
- strato sottosuolo di magma liquido di 50 km di spessore;
- La litosfera satellitare è costituita da composti di zolfo e basalto, raggiungendo uno spessore di 12-40 km.
Valutando i dati ottenuti nella simulazione, gli scienziati hanno concluso che il nucleo Io del satellite deve avere uno stato semi-liquido. Se i composti dello zolfo sono presenti insieme al ferro, il suo diametro può raggiungere i 550-1000 km. Se è una sostanza completamente metallizzata, la dimensione del nucleo può variare tra 350-600 km.
A causa del fatto che durante gli studi satellitari non è stato rilevato alcun campo magnetico, non vi sono processi di convezione nel nucleo satellite. In questo contesto, sorge una domanda naturale, quali sono le vere cause di un'attività vulcanica così intensa, dove i vulcani di Io traggono la loro energia?
Le dimensioni minori del satellite non ci permettono di dire che il riscaldamento delle viscere di un corpo celeste viene effettuato a causa della reazione di decadimento radioattivo. La principale fonte di energia all'interno del satellite è l'effetto di marea dei suoi vicini cosmici. Sotto l'influenza della gravità di Giove e dei satelliti vicini, Io oscilla, muovendosi nella propria orbita. Il satellite sembra oscillare, sperimentando una forte librazione (oscillazione uniforme) mentre è in movimento. Questi processi portano alla curvatura della superficie di un corpo celeste, causando il riscaldamento termodinamico della litosfera. Questo può essere paragonato alla curvatura di un filo metallico, che nel sito di piegatura è molto caldo. Nel caso di Io, tutti questi processi si verificano nello strato superficiale del mantello sul confine con la litosfera.
Il satellite è coperto sopra dai sedimenti - i risultati dell'attività vulcanica. Il loro spessore varia nell'intervallo di 5-25 km nei luoghi di localizzazione principale. Nel loro colore, queste sono macchie scure, fortemente contrastanti con la superficie gialla brillante del satellite, causata dagli sfoghi di magma silicato. Nonostante il gran numero di vulcani attivi, l'area totale delle caldere vulcaniche su Io non supera il 2% della superficie del satellite. La profondità dei crateri vulcanici è insignificante e non supera i 50-150 metri. Il sollievo sulla maggior parte del corpo celeste è piatto. Solo in alcune zone ci sono imponenti catene montuose, ad esempio il complesso del vulcano Pele. Oltre a questa formazione vulcanica su Io, si scoprono il massiccio montuoso del vulcano Pater Ra, catene montuose e massicci di varie lunghezze. La maggior parte di loro ha nomi che sono in consonanza con i toponimi terrestri.
I vulcani di Io e la sua atmosfera
Gli oggetti più interessanti sul satellite Io sono i suoi vulcani. Le dimensioni delle aree con attività vulcanica maggiore vanno da 75 a 300 km. Anche il primo Voyager durante il suo volo ha registrato l'eruzione di otto vulcani contemporaneamente su Io. Pochi mesi dopo, le immagini scattate dalla sonda Voyager nel 1979 confermarono l'informazione che le eruzioni in questi punti stanno continuando. Nel luogo in cui si trova il più grande vulcano Pele, è stata registrata la temperatura superficiale più alta, +600 gradi Kelvin.
Studi successivi di informazioni provenienti da sonde spaziali hanno permesso agli astrofisici e ai geologi di dividere tutti i vulcani di Io nei seguenti tipi:
- i più numerosi vulcani, che hanno una temperatura di 300-400 K. La velocità di emissione del gas è di 500 m / s, e l'altezza della colonna di emissione non supera i 100 km;
- Il secondo tipo include i vulcani più caldi e potenti. Qui puoi parlare di temperature in 1000K nella caldera del vulcano stesso. Questo tipo è caratterizzato da un'alta velocità di espulsione di 1,5 km / s, l'altezza gigante del sultano di gas è di 300-500 km.
Pele Volcano appartiene al secondo tipo, avendo una caldera con un diametro di 1000 km. I depositi a seguito delle eruzioni di questo gigante occupano un'area enorme - un milione di chilometri. Un altro oggetto vulcanico, Pater Ra, non sembra meno interessante. Dall'orbita, questa porzione della superficie del satellite assomiglia a un cefalopodo marino. I flussi di lava a serpentina, che si estendevano dal sito dell'eruzione, si estendevano per 200-250 km. I radiometri termici dei veicoli spaziali non consentono di determinare con precisione la natura di questi flussi, come nel caso dell'oggetto geologico di Loki. Il suo diametro è di 250 km e con ogni probabilità questo lago è pieno di zolfo fuso.
L'alta intensità delle eruzioni e l'enorme portata dei cataclismi non solo cambiano costantemente il rilievo del satellite e del paesaggio sulla sua superficie, ma formano anche un involucro di gas - una specie di atmosfera.
Il componente principale dell'atmosfera del satellite di Giove è il biossido di zolfo. In natura, è un gas diossido di zolfo senza colore, ma con un forte odore. Oltre al diossido di zolfo, monossido di zolfo, cloruro di sodio, atomi di zolfo e atomi di ossigeno sono stati rilevati nello strato intermedio del gas Io.
L'anidride solforosa sulla Terra è un additivo alimentare comune, ampiamente utilizzato nell'industria alimentare come conservante E220.
L'atmosfera sottile del satellite Io è disomogenea per densità e spessore. Anche la pressione atmosferica del satellite è caratterizzata da questa incoerenza. Il valore massimo della pressione atmosferica Io è 3 nbar ed è osservato nella regione dell'equatore nell'emisfero, di fronte a Giove. I valori minimi di pressione atmosferica si trovano sul lato notturno del satellite.
I sultani di gas caldi non sono l'unico biglietto da visita del satellite di Giove. Anche con la presenza di un'atmosfera fortemente dispersa, le aurore possono essere osservate nella regione equatoriale al di sopra della superficie di un corpo celeste. Questi fenomeni atmosferici sono associati all'effetto della radiazione cosmica sulle particelle cariche che entrano nell'atmosfera superiore durante l'eruzione dei vulcani di Io.
Ricerca satellitare Io
Uno studio dettagliato dei pianeti dei giganti gassosi e dei loro sistemi iniziò nel 1973-74 con le missioni delle sonde spaziali Pioneer-10 e Pioneer-11. Queste spedizioni hanno fornito agli scienziati le prime immagini del satellite Io, sulla base delle quali sono stati fatti calcoli più accurati delle dimensioni del corpo celeste e dei suoi parametri astrofisici. Dietro i pionieri, due sonde spaziali americane, Voyager 1 e Voyager 2, partirono per Giove. La seconda unità è riuscita ad avvicinarsi il più possibile a Io a una distanza di 20 mila km e a realizzare immagini migliori a distanza ravvicinata. È stato grazie al lavoro di Voyager che gli astronomi e gli astrofisici hanno ottenuto informazioni sulla presenza di attività vulcanica attiva su questo satellite.
La missione delle prime sonde spaziali, che hanno studiato lo spazio esterno vicino a Giove, è stata continuata dalla navicella spaziale Galileo della NASA, lanciata nel 1989. Dopo 6 anni, la nave ha raggiunto Giove, diventando il suo satellite artificiale. In parallelo con lo studio del pianeta gigante, la sonda automatica Galileo è stata in grado di trasmettere dati sulla superficie del satellite Io sulla Terra. Durante i voli orbitali dalla sonda spaziale, i laboratori terrestri hanno ricevuto preziose informazioni sulla struttura del satellite e dati sulla sua struttura interna.
Dopo una breve pausa nel 2000, la sonda spaziale Cassini-Huygens della NASA e dell'ESA intercettò il testimone nello studio del satellite più esclusivo del Sistema Solare. Lo studio e l'esame dell'apparato di Io fu impegnato durante il suo lungo viaggio verso Titano, il satellite di Saturno. I dati satellitari più recenti sono stati ottenuti utilizzando la sonda spaziale moderna New Horizons, che ha volato vicino a Io nel febbraio 2007 sulla strada per la cintura di Kuiper. Una nuova serie di immagini presentate agli osservatori terrestri degli scienziati e al Telescopio Spaziale Hubble.
Attualmente, la navicella spaziale Juno della NASA sta operando nell'orbita di Giove. Oltre allo studio di Giove, il suo spettrometro a infrarossi continua a studiare l'attività vulcanica del satellite Io. I dati trasmessi sulla Terra consentono agli scienziati di monitorare i vulcani attivi sulla superficie di questo interessante corpo celeste.
