Los descubrimientos astronómicos más importantes en la historia de la exploración espacial están asociados con el nombre de Galileo Galilei. Fue gracias a este talentoso y persistente italiano que el mundo en 1610 se enteró de la existencia de las cuatro lunas de Júpiter. Inicialmente, estos objetos celestes recibieron un nombre colectivo: satélites galileanos. Más tarde, a cada uno de ellos se les dio un nombre: Io, Europa, Ganimedes y Calisto. Cada uno de los cuatro satélites más grandes de Júpiter es interesante a su manera, pero es el satélite Io el que se destaca entre los otros satélites galileos. Este cuerpo celeste es el más exótico e inusual entre otros objetos del sistema solar.
¿Qué es inusual en el satélite Io?
Ya con una observación a través de un telescopio, el satélite Io destaca por su apariencia entre otros satélites del sistema solar. En lugar de la habitual superficie gris y fangosa, el cuerpo celestial tiene un disco amarillo brillante. Durante 400 años, el hombre no pudo encontrar la razón de un color tan inusual de la superficie del satélite Júpiter. Solo a fines del siglo XX, gracias a los vuelos de sondas espaciales automáticas al gigante Júpiter, fue posible obtener información sobre los satélites galileanos. Al final resultó que, Io es quizás el objeto más volcanicamente activo del sistema solar en términos de geología. Esto fue confirmado por la gran cantidad de volcanes activos descubiertos en el satélite de Júpiter. Hasta la fecha, identificaron alrededor de 400 y está en el área, que es 12 veces más pequeña que el área de nuestro planeta.
La superficie del satélite Io es de 41,9 metros cuadrados. kilómetros La Tierra tiene una superficie de 510 millones de kilómetros, y hoy en día hay 522 volcanes activos en su superficie.
En términos de su tamaño, muchos volcanes Io superan el tamaño de los volcanes terrestres. De acuerdo con la intensidad de las erupciones, su duración y poder, la actividad volcánica en el satélite de Júpiter supera los indicadores terrestres similares.
Algunos volcanes de este satélite emiten una gran cantidad de gases venenosos a una altitud de 300-500 km. Al mismo tiempo, la superficie del satélite más inusual del Sistema Solar Io es una vasta llanura, en el centro de la cual hay una gran cadena montañosa, dividida por enormes flujos de lava. Las alturas promedio de las formaciones montañosas en Io son 6-6.5 km, pero también hay picos montañosos aquí, más de 10 km de altura. Por ejemplo, la montaña del sur de Boosavla tiene una altura de 17 a 18 km y es el pico más alto del sistema solar.
Casi toda la superficie del satélite es el resultado de erupciones centenarias. De acuerdo con los estudios instrumentales realizados desde las sondas espaciales Voyager-1, Voyager-2 y otros dispositivos, el material principal de la superficie del satélite Io es el azufre congelado, el dióxido de azufre y la ceniza volcánica. ¿Por qué las áreas de varios colores en la superficie del satélite tanto. Esto se debe al hecho de que el volcanismo activo forma constantemente el contraste característico de la coloración de la superficie del satélite Io. Un objeto puede cambiar su color amarillo brillante a blanco o negro por un corto tiempo. Los productos de las erupciones volcánicas forman una composición delgada y heterogénea de la atmósfera del satélite.
Dicha actividad volcánica es causada por las peculiaridades de la estructura del cuerpo celeste, que está constantemente expuesta a la acción de las mareas del campo gravitatorio del planeta madre y los efectos de otros grandes satélites de Júpiter, Europa y Ganímedes. Como resultado de la influencia de la gravedad cósmica en las profundidades del satélite, la fricción surge entre la corteza y las capas internas, generando un calentamiento natural de la materia.
Para los astrónomos y geólogos que estudian la estructura de los objetos en el sistema solar, Io es un campo de pruebas real y activo, donde ocurren procesos característicos del período temprano de la formación de nuestro planeta. Los científicos en muchos campos de la ciencia hoy en día estudian con cuidado la geología de este cuerpo celeste, haciendo del único satélite de Júpiter Io el objeto de una gran atención.
Datos interesantes sobre el satélite Io.
El cuerpo celeste más activo geológicamente en el sistema solar tiene un diámetro de 3,630 km. Las dimensiones de Io no son tan grandes en comparación con otros satélites en el sistema solar. En términos de sus parámetros, el satélite ocupa un modesto cuarto lugar, adelantando a los enormes Ganimedes, Titán y Calisto. El diámetro de Io es de tan solo 166 km. Supera el diámetro del satélite Luna - Tierra (3474 km).
El satélite es el más cercano al planeta madre. La distancia de Io a Júpiter es de solo 420 mil km. La órbita tiene casi la forma correcta, la diferencia entre el perihelio y el apogelio es de solo 3400 km. El objeto corre en una órbita circular alrededor de Júpiter con una velocidad enorme de 17 km / s, haciendo una rotación completa a su alrededor en 42 horas terrestres. El movimiento en órbita está sincronizado con el período de rotación de Júpiter, por lo que Io siempre se dirige hacia él por el mismo hemisferio.
Los principales parámetros astrofísicos de un cuerpo celeste son los siguientes:
- La masa de Io es 8.93x1022kg, que es 1.2 veces la masa de la Luna;
- La densidad del satélite es de 3.52 g / cm3;
- La aceleración debida a la gravedad en la superficie de Io es de 1,79 m / s2.
Al observar la posición de Io en el cielo nocturno, es fácil determinar la rapidez de su movimiento. El cuerpo celeste está cambiando constantemente su posición en relación con el disco planetario del planeta madre. A pesar del impresionante campo gravitatorio del satélite, Io no es capaz de mantener una atmósfera constantemente densa y homogénea. La delgada envoltura de gas alrededor de la luna de Júpiter es prácticamente un vacío cósmico, no impide la liberación de productos de erupción al espacio exterior. Esto explica la enorme altura de los pilares de eyección volcánica que se producen en Io. En ausencia de una atmósfera normal, prevalecen bajas temperaturas en la superficie del satélite, hasta -183 ° C. Sin embargo, esta temperatura no es uniforme para toda la superficie del satélite. En las imágenes infrarrojas obtenidas de la sonda espacial Galileo, la heterogeneidad de la capa de temperatura de la superficie de Io era visible.
Las bajas temperaturas prevalecen en el área principal de un cuerpo celeste. En el mapa de temperatura tales áreas son de color azul. Sin embargo, en algunos lugares de la superficie del satélite hay manchas de color naranja brillante y rojo. Estas son las áreas de mayor actividad volcánica, donde las erupciones son visibles y claramente visibles en las imágenes comunes. El volcán Pele y el flujo de lava Locke son las áreas más calientes en la superficie del satélite Io. La temperatura en estas áreas varía de 100 a 130 ° bajo cero en la escala Celsius. Los pequeños puntos rojos en el mapa de temperatura son cráteres de volcanes activos y sitios de fractura en la corteza. Aquí la temperatura alcanza los 1200-1300 grados Celsius.
Estructura satelital
Incapaces de aterrizar en la superficie, los científicos ahora están trabajando activamente para modelar la estructura de la luna joviana. Presumiblemente, el satélite consiste en rocas de silicato diluidas con hierro, que es característica de la estructura de los planetas terrestres. Esto se confirma por la alta densidad de Io, que es más alta que la de sus vecinos: Ganimedes, Calisto y Europa.
El modelo moderno, basado en datos obtenidos por sondas espaciales, es el siguiente:
- en el centro del satélite, el núcleo de hierro (sulfuro de hierro), que constituye el 20% de la masa de Io;
- el manto, formado por minerales de naturaleza asteroide, se encuentra en estado semilíquido;
- Capa subsuperficial de magma líquido de 50 km de espesor;
- La litosfera satélite está compuesta por compuestos de azufre y basalto, que alcanzan un espesor de 12-40 km.
Al evaluar los datos obtenidos en la simulación, los científicos concluyeron que el núcleo del satélite Io debe tener un estado semilíquido. Si los compuestos de azufre están presentes junto con el hierro, su diámetro puede alcanzar los 550-1000 km. Si se trata de una sustancia completamente metalizada, el tamaño del núcleo puede variar entre 350 y 600 km.
Debido al hecho de que no se detectó ningún campo magnético durante los estudios satelitales, no hay procesos de convección en el núcleo satelital. En este contexto, surge una pregunta natural: ¿cuáles son las verdaderas causas de una actividad volcánica tan intensa? ¿De dónde sacan su energía los volcanes Io?
El pequeño tamaño del satélite no nos permite decir que el calentamiento de las entrañas de un cuerpo celeste se lleva a cabo debido a la reacción de la desintegración radioactiva. La principal fuente de energía dentro del satélite es el efecto de las mareas de sus vecinos cósmicos. Bajo la influencia de la gravedad de Júpiter y los satélites vecinos, Io oscila, moviéndose en su propia órbita. El satélite parece estar girando, experimentando una fuerte libración (balanceo uniforme) mientras se está moviendo. Estos procesos conducen a la curvatura de la superficie de un cuerpo celeste, causando el calentamiento termodinámico de la litosfera. Esto se puede comparar con la curvatura de un alambre de metal, que en el sitio de la curva es muy caliente. En el caso de Io, todos estos procesos ocurren en la capa superficial del manto en el borde con la litosfera.
El satélite está cubierto por los sedimentos, los resultados de la actividad volcánica. Su espesor varía en el rango de 5-25 km en lugares de localización principal. En su color, estos son puntos oscuros, fuertemente contrastados con la superficie amarilla brillante del satélite, causada por los derrames de magma de silicato. A pesar de la gran cantidad de volcanes activos, el área total de calderas volcánicas en Io no excede el 2% de la superficie del satélite. La profundidad de los cráteres volcánicos es insignificante y no supera los 50-150 metros. El relieve en la mayor parte del cuerpo celeste es plano. Solo en algunas áreas hay cadenas montañosas masivas, por ejemplo, el complejo del volcán Pele. Además de esta formación volcánica en Io, se revelan el macizo montañoso del volcán Pater Ra, cadenas montañosas y macizos de varias longitudes. La mayoría de ellos tienen nombres que están en consonancia con los topónimos de la tierra.
Los volcanes de Io y su ambiente.
Los objetos más interesantes en el satélite Io son sus volcanes. El tamaño de las áreas con mayor actividad volcánica varía de 75 a 300 km. Incluso el primer Voyager durante su vuelo registró la erupción de ocho volcanes a la vez en Io. Unos meses después, las fotos tomadas por la nave espacial Voyager en 1979 confirmaron la información de que las erupciones en estos puntos continúan. En el lugar donde se encuentra el volcán más grande, Pelé, se registró la temperatura más alta de la superficie, +600 grados Kelvin.
Los estudios posteriores de información de sondas espaciales permitieron a los astrofísicos y geólogos dividir todos los volcanes Io en los siguientes tipos:
- los volcanes más numerosos, que tienen una temperatura de 300-400 K. La tasa de emisión de gas es de 500 m / s, y la altura de la columna de emisión no supera los 100 km;
- El segundo tipo incluye los volcanes más calientes y más poderosos. Aquí se puede hablar de temperaturas en 1000K en la caldera del volcán. Este tipo se caracteriza por una alta velocidad de eyección de 1,5 km / s, la altura gigante del sultán de gas es de 300-500 km.
El volcán Pele pertenece al segundo tipo, con una caldera con un diámetro de 1000 km. Los depósitos como resultado de las erupciones de este gigante ocupan un área enorme: un millón de kilómetros. Otro objeto volcánico, Pater Ra, no parece menos interesante. Desde la órbita, esta parte de la superficie del satélite se parece a un cefalópodo marino. Los flujos de lava serpentina, que se extienden desde el lugar de la erupción, se extendieron por 200-250 km. Los radiómetros térmicos de los vehículos espaciales no permiten determinar con precisión la naturaleza de estos flujos, como es el caso del objeto geológico de Loki. Su diámetro es de 250 km y, con toda probabilidad, este lago está lleno de azufre fundido.
La alta intensidad de las erupciones y la enorme escala de los cataclismos no solo cambian constantemente el relieve del satélite y el paisaje en su superficie, sino que también forman una envoltura de gas, una especie de atmósfera.
El componente principal de la atmósfera del satélite de Júpiter es el dióxido de azufre. En la naturaleza, es un gas de dióxido de azufre sin color, pero con un fuerte olor. Además del dióxido de azufre, se detectaron monóxido de azufre, cloruro de sodio, átomos de azufre y átomos de oxígeno en la capa intermedia de gas Io.
El dióxido de azufre en la Tierra es un aditivo alimentario común, que se usa ampliamente en la industria alimentaria como conservante E220.
La delgada atmósfera del satélite Io es desigual en su densidad y grosor. La presión atmosférica del satélite también se caracteriza por esta inconsistencia. El valor máximo de la presión atmosférica Io es 3 nbar y se observa en la región del ecuador en el hemisferio, frente a Júpiter. Los valores mínimos de presión atmosférica se encuentran en el lado nocturno del satélite.
Los sultanes de gases calientes no son la única tarjeta de visita del satélite de Júpiter. Incluso con la presencia de una atmósfera muy dispersa, se pueden observar auroras en la región ecuatorial sobre la superficie de un cuerpo celeste. Estos fenómenos atmosféricos están asociados con el efecto de la radiación cósmica en las partículas cargadas que ingresan a la atmósfera superior durante la erupción de los volcanes Io.
Io satélite de investigación
Un estudio detallado de los planetas de los gigantes gaseosos y sus sistemas comenzó en 1973-74 con las misiones de las sondas espaciales Pioner-10 y Pioneer-11. Estas expediciones proporcionaron a los científicos las primeras imágenes del satélite Io, sobre la base de las cuales se hicieron cálculos más precisos del tamaño del cuerpo celeste y sus parámetros astrofísicos. Detrás de los Pioneros, dos sondas espaciales estadounidenses, la Voyager 1 y la Voyager 2, parten hacia Júpiter. La segunda unidad logró acercarse lo más posible a Io a una distancia de 20 mil km y obtener mejores fotografías a corta distancia. Fue gracias al trabajo de Voyagers que los astrónomos y los astrofísicos obtuvieron información sobre la presencia de actividad volcánica activa en este satélite.
La misión de las primeras sondas espaciales, que estudiaron el espacio exterior cerca de Júpiter, fue continuada por la nave espacial Galileo de la NASA, lanzada en 1989. Después de 6 años, la nave llegó a Júpiter, convirtiéndose en su satélite artificial. En paralelo con el estudio del planeta gigante, la sonda automática Galileo pudo transmitir datos sobre la superficie del satélite Io a la Tierra. Durante los vuelos orbitales desde la sonda espacial, los laboratorios terrestres recibieron información valiosa sobre la estructura del satélite y los datos sobre su estructura interna.
Después de un breve descanso en 2000, la sonda espacial Cassini-Huygens de la NASA y la ESA interceptó el bastón en el estudio del satélite más singular del Sistema Solar. El estudio y examen del aparato de Io se realizó durante su largo viaje a Titán, el satélite de Saturno. Los datos satelitales más recientes se obtuvieron utilizando la sonda espacial moderna New Horizons, que voló cerca de Io en febrero de 2007 en el camino hacia el cinturón de Kuiper. Un nuevo lote de imágenes presentadas a los observatorios terrestres de los científicos y al Telescopio Espacial Hubble.
Actualmente, la nave espacial Juno de la NASA está operando en la órbita de Júpiter. Además del estudio de Júpiter, su espectrómetro infrarrojo continúa estudiando la actividad volcánica del satélite Io. Los datos transmitidos a la Tierra les permiten a los científicos monitorear volcanes activos en la superficie de este interesante cuerpo celeste.
