Uzay araştırmaları tarihindeki en önemli astronomik keşifler, Galileo Galilei adıyla ilişkilidir. Bu yetenekli ve inatçı İtalyanca sayesinde 1610'da dünyanın ilk Jüpiter'in dört ayının varlığını öğrendiği öğrenildi. Başlangıçta, bu gök cisimleri kolektif bir isim aldı - Galilean uydular. Daha sonra, her birine bir ad verildi: Io, Europa, Ganymede ve Callisto. Jüpiter'in en büyük dört uydusunun her biri kendi yolunda ilginçtir, ancak diğer Galilya uydularında öne çıkan Io uydusudur. Bu gök cismi, güneş sisteminin diğer nesneleri arasında en egzotik ve sıradışı olanıdır.
Io uydusunda sıradışı olan nedir?
Zaten bir teleskopla yapılan bir gözlemde, Io uydusu, Güneş sisteminin diğer uydularındaki görünümüyle öne çıkıyor. Her zamanki gri ve çamurlu yüzey yerine, cennet gövdesi parlak sarı bir diske sahiptir. 400 yıl boyunca, Jüpiter uydusunun yüzeyinin olağandışı bir renginin sebebini bulamadı. Yalnızca 20. yüzyılın sonunda, devasa Jüpitere otomatik uzay sondalarının uçuşları sayesinde, Galilya uyduları hakkında bilgi edinmek mümkündü. Görünüşe göre Io, güneş sisteminin jeoloji açısından belki de en volkanik olarak aktif nesnesidir. Bu, Jüpiter'in uydusunda keşfedilen çok sayıda aktif volkanla doğrulandı. Bugüne kadar, yaklaşık 400 kişiyi tanımladılar ve bu, gezegenimizin alanından 12 kat daha küçük olan bölgede.
Io uydusunun yüzey alanı 41,9 metrekaredir. kilometre. Dünya'nın yüzey alanı 510 milyon km'dir ve bugün yüzeyinde 522 aktif volkan vardır.
Büyüklüğü bakımından, birçok Io yanardağı karasal volkanın boyutunu aşmaktadır. Patlamaların yoğunluğuna, sürelerine ve güçlerine göre, Jüpiter'in uydusundaki volkanik aktivite benzer karasal göstergeleri aşıyor.
Bu uydunun bazı yanardağları, 300-500 km yüksekliğe kadar çok miktarda zehirli gaz yayar. Aynı zamanda, Solar System Io'nun en sıradışı uydusunun yüzeyi, ortasında büyük lav akıntıları ile bölünmüş, dağların bulunduğu geniş bir ovadır. Io'daki dağ oluşumlarının ortalama yükseklikleri 6-6.5 km'dir, ancak burada ayrıca 10 km'den daha yüksek dağ zirveleri de bulunmaktadır. Örneğin, Güney Boosavla dağı 17-18 km yüksekliğe sahiptir ve güneş sisteminin en yüksek zirvesidir.
Neredeyse uydunun tüm yüzeyi asırlık püskürmelerin sonucudur. Voyager-1, Voyager-2 uzay sondaları ve diğer cihazlardan yapılan enstrümantal çalışmalara göre, Io uydusunun ana yüzey malzemesi donmuş kükürt, kükürt dioksit ve volkanik kültür. Uydu yüzeyinde neden çok renkli alanlar bu kadar çok. Bunun nedeni aktif volkanizmanın sürekli olarak uydunun Io yüzeyinin renginin karakteristik kontrastını oluşturmasıdır. Bir nesne kısa bir süre için parlak sarı rengini beyaz veya siyah olarak değiştirebilir. Volkanik püskürmelerin ürünleri uydunun atmosferinin ince ve heterojen bir bileşimini oluşturur.
Bu tür volkanik faaliyet, ana gezegenin yerçekimi alanının sürekli gelgit etkisine ve Jüpiter, Avrupa ve Ganymede'nin diğer büyük uydularının etkilerine maruz kalan gök cisimlerinin yapısının özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Kozmik yerçekiminin uydunun derinliklerindeki etkisinin bir sonucu olarak, kabuk ve iç katmanlar arasında sürtünme meydana gelir ve maddenin doğal ısınması meydana gelir.
Güneş sistemindeki nesnelerin yapısını inceleyen gökbilimciler ve jeologlar için, Io gezegenimizin oluşumunun erken döneminin karakteristik süreçlerinin ortaya çıktığı gerçek ve aktif bir test alanıdır. Bugün birçok bilim alanındaki bilim adamları, bu gök cisiminin jeolojisini dikkatlice inceleyerek, Jüpiter Io'nun benzersiz uydusunu yakın ilgi konusu haline getirdi.
Io uydu hakkında ilginç gerçekler
Güneş sistemindeki en jeolojik olarak aktif olan gök cismi, 3.630 km çapındadır. Io'nun boyutları güneş sistemindeki diğer uydulara göre çok büyük değil. Parametrelerine göre, uydu, büyük Ganymede, Titan ve Callisto'yu bırakarak mütevazı bir dördüncü sırada yer alıyor. Io'nun çapı sadece 166 km'dir. Ay - Dünya uydusunun (3474 km) çapını aşıyor.
Uydu ana gezegene en yakın olanıdır. Io ile Jüpiter arasındaki mesafe sadece 420 bin km. Yörünge neredeyse doğru biçime sahiptir, perihelion ve apogelium arasındaki fark sadece 3400 km'dir. Nesne Jüpiter'in etrafındaki dairesel bir yörüngede, 17 km / s'lik devasa bir hızla ilerleyerek 42 Dünya saatinde etrafını tamamen döndürüyor. Yörüngedeki hareketler, Jüpiter'in dönme periyodu ile senkronize edilir, böylece Io ona her zaman aynı yarım küre tarafından döndürülür.
Gök cisimlerinin temel astrofiziksel parametreleri aşağıdaki gibidir:
- Io'nun kütlesi 8.93x1022kg'dır ve bu, Ay'ın kütlesinin 1.2 katıdır;
- uydunun yoğunluğu 3.52 g / cm3'tür;
- Io yüzeyindeki kütleçekimine bağlı ivme 1.79 m / s2'dir.
Gece gökyüzünde Io pozisyonunu gözlemleyerek, hareketinin hızını belirlemek kolaydır. Gök cismi, ana gezegenin gezegensel diskine göre konumunu sürekli değiştiriyor. Uydunun oldukça etkileyici kütleçekim alanına rağmen, Io sürekli olarak yoğun ve homojen bir atmosfer sağlayamaz. Jüpiter'in ayı etrafındaki ince gaz zarfı neredeyse kozmik vakumdur, püskürme ürünlerinin dış alana salınmasını engellemez. Bu, Io'da meydana gelen volkanik ejeksiyon sütunlarının muazzam yüksekliğini açıklar. Normal bir atmosferin yokluğunda, uydu yüzeyinde -183 ° C'ye kadar düşük sıcaklıklar hakimdir. Ancak, bu sıcaklık tüm uydu yüzeyi için aynı değildir. Galileo uzay sondasından elde edilen kızılötesi görüntülerde, Io yüzeyinin sıcaklık katmanının heterojenliği görüldü.
Gök cisimlerinin ana bölgesinde düşük sıcaklıklar hakimdir. Sıcaklık haritasında bu alanlar mavi renkle gösterilmiştir. Bununla birlikte, uydu yüzeyindeki bazı yerlerde parlak turuncu ve kırmızı lekeler vardır. Bunlar, püskürmelerin sıradan görüntüler üzerinde görünür ve açıkça görülebildiği en büyük volkanik aktiviteye sahip bölgelerdir. Pele Volkanı ve Locke Lava Akışı, Io uydusunun yüzeyindeki en sıcak alanlardır. Bu bölgelerdeki sıcaklık Santigrat ölçeğinde sıfırın altında 100-130 ° arasında değişmektedir. Sıcaklık haritasındaki küçük kırmızı noktalar, kabuktaki aktif volkanların ve kırılma alanlarının kraterleridir. Burada sıcaklık 1200-1300 derece santigrat dereceye ulaşır.
Uydu yapısı
Yüzeye inemeyen bilim adamları şu anda aktif olarak Jovian ayının yapısını modellemeye çalışıyorlar. Muhtemelen uydu karasal gezegenlerin yapısının özelliği olan demir ile seyreltilmiş silikat kayalarından oluşur. Bu, komşularınınkinden daha yüksek olan yüksek Io yoğunluğu ile onaylanır - Ganymede, Callisto ve Europe.
Uzay probları tarafından elde edilen verilere dayanan modern model aşağıdaki gibidir:
- uydunun merkezinde, Io kütlesinin% 20'sini oluşturan demir çekirdek (demir sülfit);
- asteroit yapılı minerallerden oluşan manto yarı sıvı haldedir;
- sıvı magma yeraltı tabakası 50 km kalınlığında;
- Uydu litosfer 12-40 km kalınlığa ulaşan kükürt ve bazalt bileşiklerinden oluşur.
Simülasyonda elde edilen verileri değerlendiren bilim adamları, uydu Io çekirdeğinin yarı sıvı halde olması gerektiği sonucuna vardılar. Eğer kükürt bileşikleri demirle birlikte mevcutsa, çapı 550-1000 km'ye ulaşabilir. Tamamen metalize bir madde ise, çekirdeğin büyüklüğü 350-600 km arasında değişebilir.
Uydu çalışmaları sırasında manyetik alan tespit edilmemesi nedeniyle, uydu çekirdeğinde konveksiyon işlemi yoktur. Bu arka plana karşı, doğal bir soru ortaya çıkıyor, bu tür yoğun volkanik aktivitenin gerçek nedenleri nelerdir, Io volkanları enerjilerini nereye çeker?
Uydunun küçük boyutu, göksel bir cismin bağırsaklarının ısıtılmasının, radyoaktif bozulma reaksiyonu nedeniyle gerçekleştiğini söylememize izin vermez. Uydunun içindeki ana enerji kaynağı kozmik komşularının gelgit etkisidir. Jüpiter'in ve komşu uyduların yerçekiminin etkisiyle, Io kendi yörüngesinde hareket ederek salınıyor. Uydu, hareket halindeyken salınıyor, güçlü bir özgürlük (tek tip sallanma) yaşıyor gibi görünüyor. Bu işlemler gök cisimlerinin yüzeyinin eğriliğine yol açarak litofazın termodinamik ısınmasına neden olur. Bu, bükülme alanında çok sıcak olan metal bir telin bükülmesiyle karşılaştırılabilir. Io durumunda, tüm bu işlemler litoferin sınırındaki manto yüzey tabakasında meydana gelir.
Uydu yukarıda çökeltilerle kaplıdır - volkanik faaliyetin sonuçları. Ana yerleşim yerlerinde kalınlıkları 5-25 km arasında değişmektedir. Renklerinde bunlar, silikat magmanın dışa çıkmasından kaynaklanan uydunun parlak sarı yüzeyi ile güçlü bir şekilde zıtlığa sahip koyu lekelerdir. Çok sayıda aktif volkan olmasına rağmen, Io üzerindeki toplam volkanik kalderat alanı uydu yüzey alanının% 2'sini geçmez. Volkanik kraterlerin derinliği önemsizdir ve 50-150 metreyi geçmez. Gök cisimlerinin çoğundaki kabartma düzdür. Sadece bazı bölgelerde, örneğin Pele yanardağının kompleksi gibi büyük dağ silsileleri vardır. Io üzerindeki bu volkanik oluşumun yanı sıra, Pater Ra yanardağının dağ masifi, dağ zincirleri ve çeşitli uzunluklarda masifler ortaya çıkar. Çoğu, dünya toponyumları ile uyumlu olan isimlere sahiptir.
Io volkanları ve atmosferi
Io uydusunun en ilginç nesneleri yanardağlarıdır. Volkanik aktivitesinin arttığı alanların büyüklüğü 75 ila 300 km arasındadır. Uçuş sırasında ilk Voyager bile, Io üzerinde sekiz volkanın patladığını kaydetti. Birkaç ay sonra, Voyager uzay aracının 1979'da çektiği resimler, bu noktalardaki patlamaların devam ettiği bilgisini doğruladı. En büyük volkan Pele'nin bulunduğu yerde, en yüksek yüzey sıcaklığı +600 derece Kelvin olarak kaydedildi.
Uzay problarından elde edilen daha sonraki bilgi çalışmaları astrofizikçiler ve jeologların tüm Io yanardağlarını aşağıdaki tiplere ayırmalarına izin verdi:
- 300-400 K sıcaklığa sahip çok sayıda volkan, gaz emisyon hızı 500 m / s'dir ve emisyon kolonunun yüksekliği 100 km'yi geçmez;
- İkinci tip en sıcak ve en güçlü volkanları içerir. Burada volkanın kalderasyonundaki 1000K sıcaklıkları hakkında konuşabilirsiniz. Bu tip 1.5 km / sn'lik bir yüksek ejeksiyon hızı ile karakterize edilir, gaz padişahının dev yüksekliği 300-500 km'dir.
Pele Volcano, 1000 km çapında bir kaldera sahip olan ikinci tipe aittir. Bu devin patlamasının bir sonucu olarak mevduat bir milyon kilometre - büyük bir alanı kaplar. Başka bir volkanik nesne, Pater Ra, daha az ilginç görünmüyor. Yörüngeden, uydunun yüzeyinin bu kısmı deniz sefalopoduna benzer. Serpantin lavı, püskürme bölgesinden uzanan, 200-250 km. Uzay taşıtlarının termal radyometreleri, Loki'nin jeolojik nesnesindeki gibi, bu akışların yapısını doğru bir şekilde belirlemeye izin vermez. Çapı 250 km'dir ve her durumda, bu göl erimiş kükürt ile doludur.
Patlamaların yüksek yoğunluğu ve felaketlerin muazzam ölçeği, uydunun ve peyzajın yüzeyindeki rahatlamayı sürekli değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda bir gaz zarfı oluşturur - bir atmosfer.
Jüpiter uydusunun atmosferinin ana bileşeni kükürt dioksittir. Doğada, rengi olmayan, ancak güçlü bir kokusu olan bir kükürt dioksit gazıdır. Io gaz ara katmanında kükürt dioksitin yanı sıra kükürt monoksit, sodyum klorür, kükürt atomları ve oksijen atomları tespit edildi.
Yeryüzündeki kükürt dioksit, gıda endüstrisinde koruyucu E220 olarak yaygın şekilde kullanılan yaygın bir gıda katkı maddesidir.
Io uydusunun ince atmosferi, yoğunluğu ve kalınlığı bakımından eşit değildir. Uydunun atmosferik basıncı da bu tutarsızlıkla karakterize edilir. Atmosferik basınç Io'nun maksimum değeri 3 nbar'dır ve yarımkürede ekvator bölgesinde Jüpitere bakan gözlenir. Asgari atmosferik basınç değerleri uydunun gece tarafında bulunur.
Sıcak gazlı sultanlar Jüpiter'in uydusunun tek ziyaret kartı değil. Güçlü bir şekilde dağılmış atmosferin varlığında bile, gök cisimlerinin yüzeyinin üzerindeki ekvator bölgesinde aeroralar gözlenebilir. Bu atmosferik olay, kozmik radyasyonun, Io volkanlarının patlaması sırasında üst atmosfere giren yüklü parçacıklar üzerindeki etkisiyle ilişkilidir.
Io uydu araştırması
Gaz devlerinin gezegenlerinin ve sistemlerinin detaylı bir incelemesi 1973-74'te Pioneer-10 ve Pioneer-11 uzay problarının görevleri ile başladı. Bu keşifler, bilim insanlarına Io uydusunun ilk görüntülerini sağladı; bunun temelinde gök cisiminin büyüklüğü ve astrofiziksel parametreleri hakkında daha doğru hesaplamalar yapıldı. Öncülerin arkasında, iki Amerikan uzay sondası, Voyager 1 ve Voyager 2, Jüpiter'e yola çıktı. İkinci ünite, 20 bin km mesafedeki Io'ya mümkün olduğunca yaklaşmayı ve yakın mesafeden daha iyi fotoğraflar çekmeyi başardı. Voyagers'ın çalışmaları sayesinde, gökbilimciler ve astrofizikçiler bu uydudaki aktif volkanik aktivitenin varlığı hakkında bilgi edinmişlerdi.
Jüpiter'in yakınında dış mekan okuyan ilk uzay sondalarının görevine 1989 yılında başlatılan NASA Galileo uzay aracıyla devam edildi. 6 yıl sonra, gemi Jüpiter'e ulaştı ve yapay uydusu haline geldi. Dev gezegenin çalışmasına paralel olarak, otomatik sonda Galileo sondası, Io uydusunun yüzeyindeki verileri Dünya'ya iletebildi. Uzay sondasından yapılan yörüngesel uçuşlarda, karasal laboratuvarlar uydunun yapısı ve iç yapısı hakkındaki veriler hakkında değerli bilgiler aldı.
2000 yılında kısa bir aradan sonra, NASA ve ESA Cassini-Huygens uzay sondası Güneş Sisteminin en eşsiz uydusunun çalışmasında bastonu ele geçirdi. Io aygıtının incelenmesi ve incelenmesi, Satürn'ün uydusu olan Titan'a yaptığı uzun yolculukta gerçekleşti. En son uydu verileri, Şubat 2007'de Kuiper kuşağına giderken Io yakınlarında uçan Yeni Ufuklar modern uzay probu kullanılarak elde edildi. Bilim insanlarına gözlemevlerine ve Hubble Uzay Teleskobu'na sunulan yeni bir resim grubu.
Şu anda, NASA'nın Juno uzay aracı Jüpiter'in yörüngesinde çalışıyor. Jüpiter'in çalışmasına ek olarak, kızılötesi spektrometresi, Io uydularının volkanik aktivitesini incelemeye devam ediyor. Dünya'ya aktarılan veriler, bilim adamlarının bu ilginç göksel cismin yüzeyindeki aktif volkanları izlemesini sağlar.
