Ио — спутник Юпитера

Принято считать, что наибольшую сейсмическую активность проявляют ближайшие к Солнцу небесные тела — Земля, Венера. Но так ли это на самом деле? Ведь многочисленные венерианские вулканы давно молчат, а вот на далёком спутнике Юпитера под названием Ио они ныне бушуют с такой же интенсивностью, какую проявляли на нашей планете примерно три миллиарда лет назад.

Фото: Ио — спутник Юпитера, интересные факты

Спутник, открытый Галилеем

Спутник Юпитера Ио получил своё название в честь жрицы Геры и возлюбленной Зевса из древнегреческой мифологии. Это четвёртый по величине спутник в Солнечной системе, его диаметр достигает 3642 километров. Он совершает один оборот вокруг гигантской планеты за неполных 43 часа. Это небесное тело удалено от центра Юпитера всего на 421700 километров и является ближайшим к нему Галилеевым спутником. Впервые Ио попал в объектив телескопа Галилео Галилея 7 января 1610 года. Великий итальянец увидел его при помощи сконструированного им в Падуанском университете рефрактора с 20-кратным увеличением. При первом наблюдении Галилей не смог отделить Ио от другого спутника Юпитера — Европы. Он отметил их как один объект, но уже на следующую ночь — 8 января 1610 года — астроном увидел их по отдельности и исправил ошибку. Именно эта дата и признана Международным астрономическим союзом датой открытия Ио.

Без водяного льда

На протяжении двух последующих веков на Ио не удавалось рассмотреть никаких деталей: спутник наблюдался как точка света пятой звёздной величины.
Телескопы с лучшим разрешением появились лишь в конце XIX века, и это наконец-то позволило астрономам увидеть на поверхности Ио крупномасштабные детали. В 1890-х годах американец Эдвард Эмерсон Барнард стал первым астрономом, который заметил различие яркости между экваториальной и полярной областями Ио. Он верно предположил, что это обусловлено различиями цвета и альбедо (альбедо — отношение светового потока, рассеянного телом во всех направлениях, к потоку, падающему на тело, — прим. ред.) областей. Дальнейшие телескопические наблюдения подтвердили различие между красновато-коричневой полярной и жёлто-белой экваториальной областями.
Телескопы становились всё совершеннее, и в середине XX века учёные пришли к выводу, что на Ио наблюдается геологическая активность. Спектрографические наблюдения показали, что, по всей вероятности, Ио лишена водяного льда, в то время как на других Галилеевых спутниках он преобладает. Те же наблюдения продемонстрировали, что на поверхности Ио в большом количестве находятся соли натрия и сера. Радиотелескопы же показали, что Ио заметно влияет на магнитосферу Юпитера, в пользу чего красноречиво свидетельствовали всплески на декаметровых волнах, происходящие с частотой, равной орбитальному периоду этого спутника.

Эра автоматических межпланетных станций

Новая эра в истории наблюдений за удалёнными небесными телами Солнечной системы настала с появлением автоматических межпланетных станций (АМС). Первыми космическими аппаратами, которые приблизились к Ио, стали американские «братья-близнецы» «Пионер-10» и «Пионер-11». Они пролетели мимо Ио 3 декабря 1973 года и 2 декабря 1974 года соответственно. Радиослежение за АМС позволило уточнить массу Ио, что вместе с данными о размерах этой луны Юпитера подтвердило: Ио имеет самую большую среди Галилеевых спутников плотность и состоит из силикатных пород, а не из водяного льда. При помощи «Пионеров» также удалось заметить у этого спутника тонкую атмосферу и то, что его орбита проходит через интенсивный радиационный пояс, известный как плазменный тор Ио. Фотокамера «Пионера-11» дала хорошее изображение полярной области спутника. Детальные снимки должен был сделать и «Пионер-10», но помешала неправильная работа аппаратуры в условиях высокой радиации.
В 1979 году вблизи Ио побывали зонды-близнецы «Вояджер-1» и «Вояджер-2» с их более совершенной системой фотосъёмки, что позволило получить более детальные изображения спутника. «Вояджер-1» пролетел мимо Ио 5 марта 1979 года на расстоянии каких-нибудь 20600 километров. Полученные им изображения продемонстрировали странный разноцветный пейзаж, начисто лишённый ударных кратеров, которые в изобилии можно увидеть, например, на нашей Луне или на Меркурии. На фотографиях с высоким разрешением была видна относительно молодая поверхность, испещрённая ямами странной формы, горами — некоторые из них были выше земной Джомолунгмы (Эвереста) — и покрытая веществом, напоминающим многокилометровые потоки лавы. «Вояджер-2» пролетел мимо Ио 9 июля 1979 года на расстоянии 1130000 километров. На одном из полученных им изображений инженер навигации Линда Мирабито заметила длинный шлейф, исходящий от поверхности. Когда специалисты проанализировали снимки «Вояджера-1», то заметили ещё девять таких, шлейфов, что однозначно доказывало наличие вулканической активности на Ио. Любопытно, что она была предсказана на основе теоретических выкладок в статье, вышедшей в журнале «Сайенс» незадолго до полёта АМС. Её авторами были исследователи из НАТО Стэн Дж. Пил, Патрик Кассен и Р.Т. Рейнолдс.

Знаете ли вы что…

Вулканы сыграли очень важную роль в формировании рельефа Венеры, но сейчас они все потухли. Количество их на этой планете может достигать 100000. Более 1700 из них имеют высоту более 20 километров.

Удивительные открытия

Следующий космический странник — исследовательский аппарат «Галилео» — вышел на орбиту вокруг Юпитера в 1995 году. Интересно, что мимо Ио он впервые пролетел 7 декабря 1995 года, ещё до выхода на орбиту, при предварительном маневрировании. Хотя к этому моменту ещё не заработала его фотоаппаратура, пролёт позволил открыть у Ио железное ядро, подобное ядру каменистых планет Солнечной системы. В дальнейшем «Галилео» довелось стать свидетелем крупного извержения патеры Пиллана (кратер сложной формы с изрезанными краями, — прим. ред.) и подтвердить, что выбросы вулканов Ио состоят из силикатной магмы, богатой магнием и серой. Было выявлено множество действующих вулканов и многочисленные горы с разнообразной морфологией. Самая высокая из них — Южная Боосавла — вдвое выше нашего Эвереста.
Удалось выявить некоторые изменения поверхности огненной луны между наблюдениями «Вояджеров» и «Галилео», а также в промежутках между оборотами «Галилео» — поверхность Ио оказалась чрезвычайно изменчивой. Отметим, что из 35 витков этой АМС вокруг Юпитера семь были спланированы именно с целью изучения Ио. Максимальное сближение было достигнуто 17 января 2002 года и составляло всего 102 километра.
В декабре 2000 года неподалёку от системы Юпитера прошёл направлявшийся к Сатурну космический корабль «Кассини». Ему удалось обнаружить новый вулканический шлейф рекордной величины на патерах Тваштара, а также с помощью своего чувствительного ультрафиолетового спектрометра получить новые сведения о плазменном торе, формируемом Ио. В настоящее время исследования огненной луны с помощью инфракрасного спектрометра JIRAM ведёт принадлежащий НАСА космический аппарат «Юнона», вышедший на орбиту Юпитера в начале июля 2016 года.

Огненный мир

Сегодня установлено, что Ио — самое геологически-активное небесное тело в Солнечной системе, на котором насчитывается более 400 действующих вулканов. Если на Земле вулканы расположены в зонах геологической активности, прежде всего вдоль границ литосферных плит, чему ярчайшим примером является Тихоокеанское огненное кольцо, то на поверхности Ио вулканы расположены достаточно равномерно. Наиболее примечательная особенность рельефа Ио — это сотни вулканических котловин — кальдер, диаметр которых достигает 400 километров. Есть здесь и многочисленные озера из расплавленной серы. На этом спутнике Юпитера зафиксирован рекордный для планет Солнечной системы перепад температур. Если в районе действующих вулканов она достигает плюс 1700 градусов Цельсия, то на равнинах равна 190 градусам ниже нуля.
В феврале 2001 года на огненной луне произошло крупнейшее из когда-либо наблюдавшихся в Солнечной системе извержение вулкана. Площадь, охваченная им, достигала 1900 кв. км. Измерения, сделанные космическим аппаратом «Галилео», показали, что во время этого события вулкан Сурт выделял такое же количество тепла, как и вся остальная поверхность Ио, включая другие действующие вулканы.
Как считают астрономы, бесчисленные вулканические извержения продолжаются на Ио уже миллиарды лет. Они начались вскоре после того, как Юпитер и его крупнейшие спутники образовались из протопланетного облака. Своим буйством огненной стихии Ио обязана своей близости к Юпитеру. Орбита Ио пролегает там, где пересекаются гравитационные поля газового гиганта и его крупнейших лун, Европы и Ганимеда. Они постоянно буквально то растягивают, то сплющивают Ио. Это ведёт к возникновению мощных приливных сил, которые сминают недра огненной луны, словно комок теста. На Ио действие этих сил ощущается в 6000 раз сильнее, чем на нашей Луне. За счёт внутреннего трения спутник постоянно разогревается — подобным образом можно разогреть металлическую проволоку, перегибая её из стороны в сторону. Этот перегрев и становится причиной бурного вулканизма на Ио.
Первоначально химический состав всех четырёх Галилеевых спутников был схож, но за миллиарды лет Ио совершенно преобразилась. Из-за постоянного разогрева все имевшиеся на этом небесном теле легкоплавкие летучие вещества испарились. Давно исчезла вода, и ныне поверхность Ио усеяна серой и её соединениями. Впрочем, когда-нибудь с поверхности Ио испарится и сера, из-за чего там станет ещё жарче. Лишь через два-три миллиарда лет, как считают астрономы, Ио вырвется из этой «приливной ловушки» и начнёт остывать.

Журнал: Тайны 20-го века, №32, август 2019 года
Рубрика: Тайны космоса
Автор: Павел Букин

Метки: Тайны 20 века, Юпитер, космос, спутник, вулкан, планета, Ио



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —