As descobertas astronômicas mais importantes da história da exploração espacial estão associadas ao nome de Galileo Galilei. Foi graças a esse italiano talentoso e persistente que o mundo em 1610 ficou sabendo da existência das quatro luas de Júpiter. Inicialmente, esses objetos celestes receberam um nome coletivo - os satélites galileanos. Mais tarde, cada um deles recebeu um nome: Io, Europa, Ganymede e Callisto. Cada um dos quatro maiores satélites de Júpiter é interessante à sua maneira, mas é o satélite Io que se destaca entre os outros satélites galileanos. Este corpo celeste é o mais exótico e incomum entre outros objetos do sistema solar.
O que é incomum no satélite Io?
Já com uma observação através de um telescópio, o satélite Io se destaca por sua aparência entre outros satélites do sistema solar. Em vez da habitual superfície cinzenta e lamacenta, o corpo celeste tem um disco amarelo brilhante. Por 400 anos, o homem não conseguiu encontrar a razão para uma cor tão incomum da superfície do satélite Júpiter. Somente no final do século XX, graças aos voos de sondas espaciais automáticas para a gigante Júpiter, foi possível obter informações sobre os satélites galileanos. Como se viu, Io é talvez o objeto mais vulcanicamente ativo do sistema solar em termos de geologia. Isto foi confirmado pelo enorme número de vulcões ativos descobertos no satélite de Júpiter. Até o momento, eles identificaram cerca de 400 e estão na área, que é 12 vezes menor que a área do nosso planeta.
A área da superfície do satélite Io é de 41,9 metros quadrados. quilômetros A Terra tem uma superfície de 510 milhões de km e hoje em dia existem 522 vulcões ativos.
Em termos de tamanho, muitos vulcões Io excedem o tamanho dos vulcões terrestres. De acordo com a intensidade das erupções, sua duração e potência, a atividade vulcânica no satélite de Júpiter excede os indicadores terrestres similares.
Alguns vulcões deste satélite emitem uma enorme quantidade de gases venenosos a uma altitude de 300 a 500 km. Ao mesmo tempo, a superfície do satélite mais incomum do Sistema Solar Io é uma vasta planície, no centro da qual existe uma enorme cordilheira, dividida por enormes fluxos de lava. As alturas médias das formações montanhosas em Io são de 6-6,5 km, mas também existem picos de montanhas, com mais de 10 km de altura. Por exemplo, a montanha de South Boosavla tem uma altura de 17-18 km e é o pico mais alto do sistema solar.
Quase toda a superfície do satélite é o resultado de erupções seculares. De acordo com estudos instrumentais realizados a partir das sondas espaciais Voyager-1, Voyager-2 e outros dispositivos, o material de superfície principal do satélite Io é o enxofre congelado, o dióxido de enxofre e a cinza vulcânica. Por que áreas multi-coloridas na superfície do satélite tanto. Isso se deve ao fato de que o vulcanismo ativo forma constantemente o contraste característico da coloração da superfície do satélite Io. Um objeto pode mudar sua cor amarelo brilhante para branco ou preto por um curto período de tempo. Os produtos das erupções vulcânicas formam uma composição fina e heterogênea da atmosfera do satélite.
Tal atividade vulcânica é causada pelas peculiaridades da estrutura do corpo celeste, que está constantemente exposto à ação das marés do campo gravitacional do planeta-mãe e aos efeitos de outros grandes satélites de Júpiter, Europa e Ganimedes. Como resultado da influência da gravidade cósmica nas entranhas do satélite, o atrito surge entre a crosta e as camadas internas, causando o aquecimento natural da matéria.
Para os astrônomos e geólogos que estudam a estrutura dos objetos no sistema solar, Io é um campo de testes real e ativo, onde ocorrem processos característicos do período inicial da formação do nosso planeta. Cientistas de muitos campos da ciência hoje estudam cuidadosamente a geologia desse corpo celestial, tornando o único satélite de Júpiter Io objeto de grande atenção.
Fatos interessantes sobre o satélite Io
O corpo celestial mais geologicamente ativo do sistema solar tem um diâmetro de 3.630 km. As dimensões de Io não são tão grandes em comparação com outros satélites no sistema solar. Em termos de seus parâmetros, o satélite ocupa um modesto quarto lugar, ultrapassando o enorme Ganimedes, Titã e Calisto. O diâmetro de Io é de apenas 166 km. excede o diâmetro da Lua - satélite da Terra (3474 km).
O satélite é o mais próximo do planeta mãe. A distância entre Io e Júpiter é de apenas 420 mil km. A órbita tem quase a forma correta, a diferença entre o periélio e o apogélio é de apenas 3400 km. O objeto corre em uma órbita circular ao redor de Júpiter com uma enorme velocidade de 17 km / s, fazendo uma rotação completa em torno de 42 horas terrestres. O movimento em órbita é sincronizado com o período de rotação de Júpiter, de modo que Io está sempre voltado para ele pelo mesmo hemisfério.
Os principais parâmetros astrofísicos de um corpo celeste são os seguintes:
- A massa de Io é 8,93x1022kg, que é 1,2 vezes a massa da Lua;
- a densidade do satélite é de 3,52 g / cm3;
- a aceleração devido à gravidade na superfície de Io é de 1,79 m / s2.
Observando a posição de Io no céu noturno, é fácil determinar a rapidez de seu movimento. O corpo celeste está constantemente mudando sua posição em relação ao disco planetário do planeta mãe. Apesar do campo gravitacional bastante impressionante do satélite, Io não consegue manter uma atmosfera constantemente densa e homogênea. O envelope de gás fino ao redor da lua de Júpiter é praticamente vácuo cósmico, não impede a liberação de produtos de erupção no espaço exterior. Isso explica a enorme altura dos pilares de ejeção vulcânica que ocorrem em Io. Na ausência de uma atmosfera normal, as temperaturas baixas prevalecem na superfície do satélite, até -183 ° C. No entanto, esta temperatura não é uniforme para toda a superfície do satélite. Nas imagens infravermelhas obtidas da sonda espacial Galileo, a heterogeneidade da camada de temperatura da superfície de Io era visível.
Baixas temperaturas prevalecem na área principal de um corpo celeste. No mapa de temperatura, essas áreas são coloridas em azul. No entanto, em alguns lugares na superfície do satélite, há manchas laranja e vermelhas brilhantes. Estas são as áreas de maior atividade vulcânica, onde as erupções são visíveis e claramente visíveis em imagens comuns. A Volcano de Pele e o Fluxo de Lava de Locke são as áreas mais quentes na superfície do satélite Io. A temperatura nessas áreas varia de 100-130 ° abaixo de zero na escala Celsius. Os pequenos pontos vermelhos no mapa de temperatura são crateras de vulcões ativos e locais de fratura na crosta. Aqui a temperatura atinge 1200-1300 graus Celsius.
Estrutura de satélites
Incapaz de pousar na superfície, os cientistas agora estão trabalhando ativamente na modelagem da estrutura da lua jupiteriana. Presumivelmente, o satélite consiste de rochas de silicato diluídas com ferro, o que é característico da estrutura dos planetas terrestres. Isto é confirmado pela alta densidade de Io, que é maior que a de seus vizinhos - Ganimedes, Calisto e Europa.
O modelo moderno, baseado em dados obtidos por sondas espaciais, é o seguinte:
- no centro do satélite, o núcleo de ferro (sulfeto de ferro), constituindo 20% da massa de Io;
- o manto, consistindo de minerais de natureza asteróide, está em estado semi-líquido;
- camada de subsuperfície líquida magra 50 km de espessura;
- A litosfera satélite consiste em compostos de enxofre e basalto, atingindo uma espessura de 12 a 40 km.
Avaliando os dados obtidos na simulação, os cientistas concluíram que o núcleo de satélite Io deve ter um estado semi-líquido. Se compostos de enxofre estiverem presentes juntos com o ferro, seu diâmetro pode chegar a 550-1000 km. Se é uma substância totalmente metalizada, o tamanho do núcleo pode variar entre 350-600 km.
Devido ao fato de que nenhum campo magnético foi detectado durante os estudos por satélite, não há processos de convecção no núcleo do satélite. Neste contexto, surge uma questão natural: quais são as verdadeiras causas de uma atividade vulcânica tão intensa, de onde os vulcões de Io extraem sua energia?
O tamanho menor do satélite não nos permite dizer que o aquecimento dos intestinos de um corpo celeste é realizado devido à reação do decaimento radioativo. A principal fonte de energia dentro do satélite é o efeito de maré de seus vizinhos cósmicos. Sob a influência da gravidade de Júpiter e dos satélites vizinhos, Io oscila, movendo-se em sua própria órbita. O satélite parece estar balançando, experimentando uma forte libração (balanço uniforme) enquanto está em movimento. Esses processos levam à curvatura da superfície de um corpo celeste, causando aquecimento termodinâmico da litosfera. Isso pode ser comparado com a curva de um fio de metal, que no local da curva é muito quente. No caso de Io, todos esses processos ocorrem na camada superficial do manto na fronteira com a litosfera.
O satélite é coberto acima por sedimentos - os resultados da atividade vulcânica. Sua espessura varia na faixa de 5-25 km em locais de localização principal. Em sua cor, estas são manchas escuras, fortemente contrastadas com a superfície amarela brilhante do satélite, causada pelas manifestações de magma de silicato. Apesar do grande número de vulcões ativos, a área total de caldeiras vulcânicas em Io não excede 2% da área da superfície do satélite. A profundidade das crateras vulcânicas é insignificante e não ultrapassa 50 a 150 metros. O alívio na maior parte do corpo celeste é plano. Apenas em algumas áreas existem cadeias de montanhas enormes, por exemplo, o complexo do vulcão Pele. Além desta formação vulcânica em Io, o maciço montanhoso do vulcão Pater Ra, cadeias montanhosas e maciços de vários comprimentos são revelados. A maioria deles tem nomes que são consoantes com os topônimos da terra.
Os vulcões de Io e sua atmosfera
Os objetos mais interessantes no satélite Io são seus vulcões. O tamanho das áreas com atividade vulcânica aumentada varia de 75 a 300 km. Até mesmo a primeira Voyager durante o seu voo registrou a erupção de oito vulcões de uma só vez em Io. Alguns meses depois, as fotos tiradas pela espaçonave Voyager em 1979 confirmaram a informação de que as erupções nesses pontos continuam. No local onde o maior vulcão, Pelé, está localizado, registrou-se a temperatura mais alta da superfície, +600 graus Kelvin.
Estudos subseqüentes de informações de sondas espaciais permitiram que astrofísicos e geólogos dividissem todos os vulcões de Io nos seguintes tipos:
- os vulcões mais numerosos, que têm uma temperatura de 300-400 K. A taxa de emissão de gás é de 500 m / s, e a altura da coluna de emissão não excede 100 km;
- O segundo tipo inclui os vulcões mais quentes e mais poderosos. Aqui você pode falar sobre temperaturas em 1000K na caldeira do próprio vulcão. Este tipo é caracterizado por uma alta velocidade de ejeção de 1,5 km / s, a altura gigante do sultão de gás é de 300 a 500 km.
O Vulcão Pele pertence ao segundo tipo, tendo uma caldeira com um diâmetro de 1000 km. Depósitos como resultado das erupções deste gigante ocupam uma área enorme - um milhão de quilômetros. Outro objeto vulcânico, Pater Ra, não parece menos interessante. De órbita, essa porção da superfície do satélite lembra um cefalópode marinho. Fluxos de lava serpentina, que se estendem do local da erupção, estendiam-se por 200 a 250 km. Os radiômetros térmicos de veículos espaciais não permitem determinar com precisão a natureza desses fluxos, como é o caso do objeto geológico de Loki. Seu diâmetro é de 250 km e, com toda a probabilidade, este lago é preenchido com enxofre fundido.
A alta intensidade das erupções e a enorme escala dos cataclismos não só modificam constantemente o relevo do satélite e da paisagem em sua superfície, mas também formam um envelope de gás - uma espécie de atmosfera.
O principal componente da atmosfera do satélite de Júpiter é o dióxido de enxofre. Na natureza, é um gás de dióxido de enxofre sem cor, mas com um odor forte. Além do dióxido de enxofre, foram detectados monóxido de enxofre, cloreto de sódio, átomos de enxofre e átomos de oxigênio na camada intermediária de gás Io.
O dióxido de enxofre na Terra é um aditivo alimentar comum, que é amplamente utilizado na indústria alimentar como conservante E220.
A fina atmosfera do satélite Io é desigual em sua densidade e espessura. A pressão atmosférica do satélite também é caracterizada por essa inconsistência. O valor máximo da pressão atmosférica é de 3 nbar e é observado na região do equador no hemisfério, de frente para Júpiter. Valores mínimos de pressão atmosférica são encontrados no lado noturno do satélite.
Os sultões de gases quentes não são o único cartão de visita do satélite de Júpiter. Mesmo com a presença de uma atmosfera fortemente dispersa, as auroras podem ser observadas na região equatorial acima da superfície de um corpo celeste. Esses fenômenos atmosféricos estão associados ao efeito da radiação cósmica sobre partículas carregadas que entram na atmosfera superior durante a erupção dos vulcões de Io.
Pesquisa satélite Io
Um estudo detalhado dos planetas de gigantes gasosos e seus sistemas começou em 1973-74 com as missões das sondas espaciais Pioner-10 e Pioneer-11. Essas expedições forneceram aos cientistas as primeiras imagens do satélite Io, com base nas quais cálculos mais precisos foram feitos sobre o tamanho do corpo celeste e seus parâmetros astrofísicos. Atrás dos Pioneiros, duas sondas espaciais americanas, a Voyager 1 e a Voyager 2, partem para Júpiter. A segunda unidade conseguiu chegar o mais perto possível de Io a uma distância de 20 mil km e fazer fotos melhores a curta distância. Foi graças ao trabalho de Voyagers que os astrônomos e astrofísicos obtiveram informações sobre a presença de atividade vulcânica ativa neste satélite.
A missão das primeiras sondas espaciais, que estudaram o espaço exterior perto de Júpiter, foi continuada pela sonda espacial Galileo da NASA, lançada em 1989. Após 6 anos, o navio chegou a Júpiter, tornando-se seu satélite artificial. Paralelamente ao estudo do planeta gigante, a sonda automática Galileo conseguiu transmitir dados na superfície do satélite Io para a Terra. Durante os vôos orbitais da sonda espacial, os laboratórios terrestres receberam informações valiosas sobre a estrutura do satélite e dados sobre sua estrutura interna.
Após uma pequena pausa em 2000, a sonda espacial da NASA e da ESA Cassini-Huygens interceptou o bastão no estudo do satélite mais exclusivo do Sistema Solar. O estudo e o exame do aparato de Io foram realizados durante sua longa jornada a Titã - o satélite de Saturno. Os dados de satélite mais recentes foram obtidos usando a moderna sonda espacial New Horizons, que voou perto de Io em fevereiro de 2007 a caminho do cinturão de Kuiper. Um novo lote de imagens apresentadas aos cientistas aterrava observatórios e o Telescópio Espacial Hubble.
Atualmente, a sonda Juno da NASA está operando na órbita de Júpiter. Além do estudo de Júpiter, seu espectrômetro infravermelho continua estudando a atividade vulcânica do satélite Io. Os dados transmitidos à Terra permitem que os cientistas monitorem vulcões ativos na superfície desse interessante corpo celeste.
