Ио ( /ˈaɪ.oʊ/ ) , или Юпитер I , — самый внутренний и третий по величине из четырёх галилеевых спутников планеты Юпитер . Немного больше, чем земная луна , Ио является четвертой по величине луной в Солнечной системе , имеет самую высокую плотность среди всех лун, самую сильную поверхностную гравитацию среди всех лун и наименьшее количество воды (по атомному соотношению ) среди всех известных лун. астрономический объект Солнечной системы. Он был открыт в 1610 году Галилео Галилеем и назван в честь мифологического персонажа Ио , жрицы Геры , ставшей одной из возлюбленных Зевса .
Ио , насчитывающий более 400 действующих вулканов , является самым геологически активным объектом Солнечной системы. [11] [12] [13] Эта экстремальная геологическая активность является результатом приливного нагрева в результате трения , возникающего внутри недр Ио, когда она тянется между Юпитером и другими галилеевыми спутниками — Европой , Ганимедом и Каллисто . Некоторые вулканы производят шлейфы серы и диоксида серы , которые поднимаются на высоту до 500 км (300 миль) над поверхностью. Поверхность Ио также усеяна более чем 100 горами, которые были подняты в результате сильного сжатия основания силикатной коры Ио. Некоторые из этих вершин выше Эвереста , самой высокой точки на поверхности Земли. [14] В отличие от большинства спутников внешней Солнечной системы, которые в основном состоят из водяного льда , Ио в основном состоит из силикатной породы, окружающей расплавленное железо или ядро из сульфида железа . Большая часть поверхности Ио состоит из обширных равнин с морозным слоем серы и диоксида серы .
Вулканизм Ио является причиной многих его уникальных особенностей. Его вулканические шлейфы и потоки лавы вызывают большие изменения поверхности и окрашивают ее в различные тонкие оттенки желтого, красного, белого, черного и зеленого, в основном из-за аллотропов и соединений серы. Поверхность также отмечена многочисленными обширными потоками лавы, длина некоторых из которых превышает 500 км (300 миль). Материалы, образующиеся в результате этого вулканизма, составляют тонкую, неоднородную атмосферу Ио, а также сильно влияют на природу и уровни радиации обширной магнитосферы Юпитера . Вулканические выбросы Ио также создают большой плазменный тор вокруг Юпитера.
Ио сыграл значительную роль в развитии астрономии 17-18 веков; Открытый в январе 1610 года Галилео Галилеем вместе с другими галилеевыми спутниками , это открытие способствовало принятию коперниканской модели Солнечной системы, развитию законов движения Кеплера и первому измерению скорости света . Если смотреть с Земли, Ио оставался просто точкой света до конца 19-го и начала 20-го веков, когда стало возможным различить крупномасштабные особенности его поверхности, такие как темно-красные полярные и яркие экваториальные области. В 1979 году два космических корабля «Вояджер» показали, что Ио — это геологически активный мир с многочисленными вулканическими образованиями, большими горами и молодой поверхностью без явных ударных кратеров. Космический корабль Галилео совершил несколько близких облетов в 1990-х и начале 2000-х годов, получив данные о внутренней структуре Ио и составе поверхности. Эти космические аппараты также выявили связь между Ио и магнитосферой Юпитера и существование пояса высокоэнергетического излучения с центром на орбите Ио. Ио получает около 3600 бэр (36 Зв ) ионизирующей радиации в день. [15]
Дальнейшие наблюдения были сделаны с помощью «Кассини-Гюйгенса» в 2000 году, «Новых горизонтов» в 2007 году и «Юноны» с 2017 года, а также с наземных телескопов и космического телескопа Хаббла .
Хотя Симону Мариусу не приписывают единственное открытие галилеевых спутников, его названия для спутников были приняты. [16] В своей публикации 1614 года Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici он предложил несколько альтернативных названий для самой внутренней из больших лун Юпитера, в том числе «Меркурий Юпитера» и «Первая из планет Юпитера». ". [16] [17] Основываясь на предложении Иоганна Кеплера в октябре 1613 года, он также разработал схему именования, согласно которой каждая луна была названа в честь любовника греческого бога Зевса или его римского эквивалента Юпитера . Он назвал самый внутренний большой спутник Юпитера в честь греческого Ио : [18] [16]
Поэты много порицают Юпитера за его нерегулярную любовь. Особо упоминаются три девушки, за которыми Юпитер тайно и успешно ухаживал. Ио, дочь реки Инах, Каллисто Ликаона, Европа Агенора. Затем был Ганимед, прекрасный сын царя Троса, которого Юпитер, приняв облик орла, перенес на своей спине на небо, как сказочно рассказывают поэты... Думаю, поэтому, что я не сделал бы ничего плохого, если бы Первую я называю Ио, Вторую Европу, Третью, из-за величия света, Ганимедом, Четвертую Каллисто... [16]
Имена Мариуса получили широкое распространение лишь столетия спустя (середина 20 века). [19] В большей части ранней астрономической литературы Ио обычно назывался римскими цифрами (система, введенная Галилеем) как « Юпитер I », [20] или как «первый спутник Юпитера». [21] [22]
Обычное английское произношение имени — / ˈ aɪ oʊ / , [23] хотя иногда люди пытаются использовать более «аутентичное» произношение, / ˈ iː oʊ / . [24] Имя имеет две конкурирующие основы на латыни: Īō и (редко) Īōn . [25] Последнее является основой английской формы прилагательного Ionian. [26] [27] [28]
Особенности Ио названы в честь персонажей и мест из мифа об Ио, а также божеств огня, вулканов, Солнца и грома из различных мифов, а также персонажей и мест из « Ада » Данте : имена соответствуют вулканической природе поверхности. [29] С тех пор, как поверхность Ио впервые была замечена вблизи «Вояджером-1» , Международный астрономический союз утвердил 249 названий вулканов, гор, плато и крупных объектов альбедо Ио. Утвержденные категории объектов, используемые на Ио для различных типов вулканических объектов, включают патеру («блюдце»; вулканическая впадина), флюктус («поток»; поток лавы), долину («долину»; лавовый канал) и активный центр извержения (местоположение). где активность шлейфа была первым признаком вулканической активности конкретного вулкана). Названные горы, плато, слоистый рельеф и щитовые вулканы включают термины mons , mensa («стол»), planum и tholus («ротонда») соответственно. [29] Именованные области яркого альбедо используют термин regio . Примерами именованных объектов являются Прометей , Пан Менса, Тваштар Патера и Цуи Гоаб Флуктус. [30]
Первое сообщение о наблюдении Ио было сделано Галилео Галилеем 7 января 1610 года с использованием рефракторного телескопа с 20-кратным увеличением в Падуанском университете . Однако в этом наблюдении Галилей не смог разделить Ио и Европу из-за малой мощности своего телескопа, поэтому они были зафиксированы как одна точка света. Ио и Европа были впервые замечены как отдельные тела во время наблюдений Галилея за системой Юпитера на следующий день, 8 января 1610 года (использованная МАС в качестве даты открытия Ио ) . [1] Открытие Ио и других галилеевых спутников Юпитера было опубликовано в « Sidereus Nuncius» Галилея в марте 1610 года. [31] В своем « Mundus Jovialis» , опубликованном в 1614 году, Симон Мариус утверждал, что открыл Ио и другие спутники Юпитера в 1609 год, за неделю до открытия Галилея. Галилей усомнился в этом утверждении и назвал работу Мариуса плагиатом. Тем не менее, первое зарегистрированное наблюдение Мариуса произошло 29 декабря 1609 года по юлианскому календарю , что соответствует 8 января 1610 года по григорианскому календарю , который использовал Галилей. [32] Учитывая, что Галилей опубликовал свою работу до Мариуса, именно Галилею приписывают это открытие. [33]
В течение следующих двух с половиной столетий Ио оставалась неразрешенной точкой света 5-й величины в астрономических телескопах. В 17 веке Ио и другие спутники Галилея служили различным целям, включая ранние методы определения долготы , [34] подтверждение третьего закона движения планет Кеплера и определение времени, необходимого свету для перемещения между Юпитером и Землей. [31] Основываясь на эфемеридах , полученных астрономом Джованни Кассини и другими, Пьер-Симон Лаплас создал математическую теорию для объяснения резонансных орбит Ио, Европы и Ганимеда . [31] Позже было обнаружено, что этот резонанс оказал глубокое влияние на геологию трех лун. [ нужна цитата ]
Усовершенствованная технология телескопов в конце 19-го и 20-го веков позволила астрономам различать ( то есть видеть как отдельные объекты) крупномасштабные особенности поверхности Ио. В 1890-х годах Эдвард Э. Барнард был первым, кто наблюдал различия в яркости Ио между ее экваториальными и полярными областями, правильно определив, что это произошло из-за различий в цвете и альбедо между двумя областями, а не из-за того, что Ио имел форму яйца. как предложил в то время коллега-астроном Уильям Пикеринг , или два отдельных объекта, как первоначально предложил Барнард. [21] [22] [35] Более поздние телескопические наблюдения подтвердили отчетливые красновато-коричневые полярные области Ио и желто-белую экваториальную полосу. [36]
Телескопические наблюдения середины 20 века начали намекать на необычную природу Ио. Спектроскопические наблюдения показали, что поверхность Ио лишена водяного льда (вещества, которого обнаружено в изобилии на других галилеевых спутниках). [37] Те же наблюдения показали, что на поверхности преобладают испарения, состоящие из солей натрия и серы . [38] Радиотелескопические наблюдения выявили влияние Ио на магнитосферу Юпитера , о чем свидетельствуют декаметровые всплески длины волны , привязанные к орбитальному периоду Ио. [39]
Первыми космическими кораблями, пролетевшими мимо Ио, были зонды «Пионер-10» и «Пионер-11» 3 декабря 1973 года и 2 декабря 1974 года соответственно. [40] Радиослежение позволило уточнить оценку массы Ио, что, наряду с наилучшей доступной информацией о ее размерах, позволило предположить, что она имела самую высокую плотность среди галилеевых спутников и состояла в основном из силикатной породы, а не из водяного льда. [41] Спутники «Пионер» также обнаружили наличие тонкой атмосферы и интенсивных радиационных поясов вблизи орбиты Ио. Камера на борту «Пионера-11» сделала единственное хорошее изображение Луны, полученное любым космическим кораблем, на котором видно ее северную полярную область и ее желтый оттенок. [42] Во время встречи «Пионера-10 » планировались снимки крупным планом , но они были потеряны из-за высокой радиации. [40]
Когда в 1979 году мимо Ио прошли двойные зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» , их более совершенные системы визуализации позволили получить гораздо более детальные изображения. «Вояджер-1» пролетел мимо Ио 5 марта 1979 года на расстоянии 20 600 км (12 800 миль). [43] Изображения, полученные во время сближения, показали странный разноцветный ландшафт, лишенный ударных кратеров. [44] [45] Изображения с самым высоким разрешением показали относительно молодую поверхность, испещренную ямами причудливой формы, горы выше Эвереста и особенности, напоминающие потоки вулканической лавы. [ нужна цитата ]
Вскоре после встречи инженер-навигатор "Вояджера" Линда А. Морабито заметила на одном из изображений шлейф, исходящий от поверхности. [46] Анализ других изображений «Вояджера-1» показал девять таких шлейфов, разбросанных по поверхности, что доказывает, что Ио была вулканически активной. [47] Этот вывод был предсказан в статье, опубликованной незадолго до встречи с «Вояджером-1» Стэном Пилом , Патриком Кассеном и Р.Т. Рейнольдсом. Авторы подсчитали, что недра Ио должны испытывать значительный приливный нагрев, вызванный ее орбитальным резонансом с Европой и Ганимедом (более подробное объяснение процесса см. В разделе «Приливный нагрев»). [48] Данные этого облета показали, что на поверхности Ио преобладают заморозки из серы и диоксида серы . Эти соединения также доминируют в его тонкой атмосфере и торе плазмы с центром на орбите Ио (также открытом « Вояджером »). [49] [50] [51]
«Вояджер-2» прошел мимо Ио 9 июля 1979 года на расстоянии 1 130 000 км (700 000 миль). Хотя он и не приблизился так близко, как «Вояджер-1» , сравнение изображений, сделанных двумя космическими кораблями, показало несколько изменений поверхности, произошедших за четыре месяца между сближениями. Кроме того, наблюдения Ио в виде полумесяца, когда «Вояджер-2» покинул систему Юпитера, показали, что семь из девяти шлейфов, наблюдавшихся в марте, все еще были активны в июле 1979 года, и только вулкан Пеле закрывался между пролетами. [52]
Космический корабль «Галилео» прибыл к Юпитеру в 1995 году после шестилетнего путешествия с Земли, чтобы следить за открытиями двух зондов «Вояджер » и наземными наблюдениями, сделанными за прошедшие годы. Расположение Ио внутри одного из самых интенсивных радиационных поясов Юпитера исключало возможность длительного пролета вблизи нее, но Галилей все же пролетел рядом незадолго до выхода на орбиту для своей двухлетней основной миссии по изучению системы Юпитера. Хотя во время близкого пролета 7 декабря 1995 года не было сделано никаких изображений, столкновение все же принесло значительные результаты, такие как открытие большого железного ядра, подобного тому, которое было обнаружено на скалистых планетах внутренней части Солнечной системы. [53]
Несмотря на отсутствие изображений крупным планом и механические проблемы, которые сильно ограничивали объем возвращаемых данных, во время основной миссии Галилея было сделано несколько важных открытий . Галилей наблюдал последствия крупного извержения Пиллан-Патера и подтвердил, что извержения вулканов состоят из силикатной магмы с богатым магнием основным и ультраосновным составом. [54] Дистанционные изображения Ио были получены почти на каждом витке во время основной миссии, обнаруживая большое количество действующих вулканов (как тепловое излучение от остывающей магмы на поверхности, так и вулканические шлейфы), многочисленные горы с самой разнообразной морфологией и несколько изменений на поверхности. это имело место как между эпохами «Вояджера» и «Галилея» , так и между орбитами Галилея . [55]
Миссия «Галилео» продлевалась дважды, в 1997 и 2000 годах. Во время этих расширенных миссий зонд трижды пролетал мимо Ио в конце 1999 — начале 2000 года и трижды в конце 2001 — начале 2002 года. Наблюдения во время этих встреч выявили происходящие геологические процессы. на вулканах и горах Ио, исключили наличие магнитного поля и продемонстрировали степень вулканической активности. [55]
В декабре 2000 года космический корабль Кассини совершил далекую и короткую встречу с системой Юпитера на пути к Сатурну , что позволило провести совместные наблюдения с Галилеем . Эти наблюдения выявили новый шлейф в Тваштар Патере и позволили лучше понять полярные сияния Ио . [56]
Космический корабль «Новые горизонты» , следовавший к Плутону и поясу Койпера , пролетел мимо системы Юпитера и Ио 28 февраля 2007 года. Во время встречи были получены многочисленные отдаленные наблюдения Ио. В их число вошли изображения большого шлейфа в Тваштаре, что стало первым подробным наблюдением крупнейшего класса ионического вулканического шлейфа со времен наблюдений шлейфа Пеле в 1979 году. [57] New Horizons также сделала снимки вулкана возле Гирру Патера на ранних стадиях извержение и несколько извержений вулканов, произошедших со времен Галилея . [57]
Космический корабль «Юнона» был запущен в 2011 году и вышел на орбиту вокруг Юпитера 5 июля 2016 года. Миссия «Юноны » в первую очередь направлена на улучшение нашего понимания внутренней части Юпитера, магнитного поля, полярных сияний и полярной атмосферы. [58] 54-дневная орбита Юноны сильно наклонена и сильно эксцентрична, чтобы лучше охарактеризовать полярные регионы Юпитера и ограничить ее воздействие на нее суровых внутренних радиационных поясов планеты, ограничивая близкие сближения со спутниками Юпитера . Во время своей основной миссии, которая длилась до июня 2021 года, самое близкое сближение Юноны с Ио произошло во время Периове 25 17 февраля 2020 года на расстоянии 195 000 километров, когда Ио находилась в тени Юпитера. [59] В январе 2021 года НАСА официально продлило миссию «Юнона» до сентября 2025 года. Хотя сильно наклоненная орбита «Юноны » удерживает космический корабль от орбитальных плоскостей Ио и других крупных спутников Юпитера, его орбита прецессирует, так что его орбита прецессирует. Точка близкого сближения с Юпитером находится на возрастающих широтах, и восходящий узел ее орбиты с каждым витком все ближе к Юпитеру. Эта орбитальная эволюция позволит «Юноне» провести серию близких сближений с галилеевыми спутниками во время расширенной миссии. В рамках расширенной миссии Юноны запланированы два близких сближения с Ио : 30 декабря 2023 года [ 60] и 3 февраля 2024 года, оба на высоте 1500 километров. [61] В период с июля 2022 года по май 2025 года также запланировано девять дополнительных встреч на высотах от 11 500 до 94 000 километров. Основная цель этих встреч будет заключаться в том, чтобы улучшить наше понимание гравитационного поля Ио с помощью допплеровского слежения и получить изображения поверхности Ио для поиска изменения на поверхности с тех пор, как Ио последний раз видели вблизи в 2007 году. [62]
В течение нескольких витков «Юнона» наблюдала за Ио на расстоянии, используя JunoCAM, широкоугольную камеру видимого света, для поиска вулканических шлейфов, и JIRAM, ближний инфракрасный спектрометр и тепловизор, для мониторинга теплового излучения вулканов Ио. [63] [59] Спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона JIRAM до сих пор позволяла грубо картировать иней из диоксида серы на поверхности Ио, а также картировать незначительные поверхностные компоненты, слабо поглощающие солнечный свет на длинах волн 2,1 и 2,65 мкм. [64]
В системе Юпитера запланированы две предстоящие миссии. Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) — это запланированная миссия Европейского космического агентства к системе Юпитера, которая должна выйти на орбиту Ганимеда. [65] JUICE запущен в апреле 2023 года, а прибытие на Юпитер запланировано на июль 2031 года. [66] [67] JUICE не будет летать мимо Ио, но будет использовать свои инструменты, такие как узкоугольная камера, для наблюдения за вулканической активностью Ио. активности и измерить состав его поверхности во время двухлетнего этапа полета Юпитера перед выводом на орбиту Ганимеда. Europa Clipper — запланированная миссия НАСА в систему Юпитера, сосредоточенная на спутнике Юпитера Европе. Как и JUICE, Europa Clipper не будет облетать Ио, но дистанционный мониторинг вулкана вполне вероятен. Запуск Europa Clipper запланирован на 2024 год с прибытием на Юпитер в 2030 году. [68]
Io Volcano Observer (IVO) был предложен НАСА в качестве недорогой миссии класса Discovery, выбранной для исследования фазы A вместе с тремя другими миссиями в 2020 году. IVO будет запущен в январе 2029 года и совершит десять облетов Ио, находясь в орбите вокруг Юпитера, начиная с начала 2030-х годов. [69] [70] Однако миссии на Венеру DAVINCI+ и VERITAS были выбраны в пользу них. [ нужна цитата ]
Ио вращается вокруг Юпитера на расстоянии 421 700 км (262 000 миль) от центра Юпитера и 350 000 км (217 000 миль) от вершин его облаков. Это самый внутренний из галилеевых спутников Юпитера, его орбита лежит между орбитами Фив и Европы . С учетом внутренних спутников Юпитера Ио — пятая луна от Юпитера. Ио совершает один оборот вокруг Юпитера примерно за 42,5 часа (1,77 дня) (достаточно быстро, чтобы его движение можно было наблюдать за одну ночь наблюдения). Ио находится в орбитальном резонансе среднего движения 2:1 с Европой и орбитальном резонансе среднего движения 4:1 с Ганимедом , совершая два оборота Юпитера на каждую орбиту, завершенную Европой, и четыре орбиты на каждую орбиту, завершенную Ганимедом. Этот резонанс помогает поддерживать эксцентриситет орбиты Ио (0,0041), что, в свою очередь, обеспечивает основной источник тепла для его геологической активности. [48] Без этого вынужденного эксцентриситета орбита Ио стала бы круговой из-за приливной диссипации , что привело бы к менее геологически активному миру. [ нужна цитата ]
Как и другие галилеевы спутники и Луна , Ио вращается синхронно со своим орбитальным периодом, держа одну сторону почти направленной к Юпитеру. Эта синхронность дает определение системы долготы Ио. Главный меридиан Ио пересекает экватор в точке к югу от Юпитера. Сторона Ио, которая всегда обращена к Юпитеру, известна как субиовиевое полушарие, тогда как сторона, которая всегда обращена в противоположную сторону, известна как антиюпитерианское полушарие. Сторона Ио, которая всегда обращена в том направлении, в котором Ио движется по своей орбите, известна как ведущее полушарие, тогда как сторона, которая всегда обращена в противоположном направлении, известна как ведомое полушарие. [71]
С поверхности Ио Юпитер образует дугу в 19,5°, в результате чего Юпитер будет казаться в 39 раз больше видимого диаметра земной Луны. [ нужна цитата ]
Ио играет значительную роль в формировании магнитного поля Юпитера , действуя как электрический генератор, который может развивать в себе 400 000 вольт и создавать электрический ток силой 3 миллиона ампер, высвобождая ионы, которые создают магнитное поле Юпитера, увеличенное более чем в два раза по сравнению с обычным. в противном случае есть. [73] Магнитосфера Юпитера выметает газы и пыль из тонкой атмосферы Ио со скоростью 1 тонна в секунду. [74] Этот материал в основном состоит из ионизированной и атомарной серы, кислорода и хлора; атомарные натрий и калий; молекулярный диоксид серы и сера; и пыль хлорида натрия . [74] [75] Эти материалы происходят из вулканической активности Ио, причем материал, который ускользает в магнитное поле Юпитера и в межпланетное пространство, поступает непосредственно из атмосферы Ио. Эти материалы, в зависимости от их ионизированного состояния и состава, попадают в различные нейтральные (неионизированные) облака и радиационные пояса в магнитосфере Юпитера и , в некоторых случаях, в конечном итоге выбрасываются из системы Юпитера. [ нужна цитата ]
Вокруг Ио (на расстоянии до шести радиусов Ио от его поверхности) находится облако нейтральных атомов серы, кислорода, натрия и калия. Эти частицы возникают в верхних слоях атмосферы Ио и возбуждаются столкновениями с ионами в плазменном торе (обсуждаемыми ниже) и другими процессами, заполняя сферу холма Ио , которая является областью, где гравитация Ио доминирует над гравитацией Юпитера. Часть этого материала преодолевает гравитационное притяжение Ио и выходит на орбиту вокруг Юпитера. В течение 20 часов эти частицы распространяются от Ио, образуя нейтральное облако банановой формы, которое может достигать шести радиусов Юпитера от Ио, либо внутри орбиты Ио и впереди нее, либо за пределами орбиты Ио и позади нее. [74] Процесс столкновения, который возбуждает эти частицы, также иногда обеспечивает ионы натрия в плазменном торе электроном, удаляя эти новые «быстрые» нейтралы из тора. Эти частицы сохраняют свою скорость (70 км/с по сравнению с орбитальной скоростью 17 км/с на Ио) и, таким образом, выбрасываются в струях, уходящих от Ио. [76]
Ио вращается внутри пояса интенсивного излучения, известного как плазменный тор Ио. Плазма в этом кольцевом кольце ионизированной серы, кислорода, натрия и хлора возникает, когда нейтральные атомы в «облаке», окружающем Ио, ионизируются и уносятся магнитосферой Юпитера. [74] В отличие от частиц нейтрального облака, эти частицы вращаются вместе с магнитосферой Юпитера, вращаясь вокруг Юпитера со скоростью 74 км/с. Как и остальная часть магнитного поля Юпитера, плазменный тор наклонен относительно экватора Юпитера (и плоскости орбиты Ио), так что Ио иногда находится ниже, а иногда и выше ядра плазменного тора. Как отмечалось выше, более высокие уровни скорости и энергии этих ионов частично ответственны за удаление нейтральных атомов и молекул из атмосферы Ио и более протяженных нейтральных облаков. Тор состоит из трех частей: внешнего, «теплого» тора, расположенного сразу за орбитой Ио; вертикально вытянутая область, известная как «лента», состоящая из области нейтрального источника и охлаждающей плазмы, расположенная примерно на расстоянии Ио от Юпитера; и внутренний, «холодный» тор, состоящий из частиц, медленно приближающихся к Юпитеру. [74] Пробыв в торе в среднем 40 дней, частицы «теплого» тора убегают и частично ответственны за необычно большую магнитосферу Юпитера , их внешнее давление раздувает ее изнутри. [77] Частицы с Ио, обнаруженные как вариации магнитосферной плазмы, были обнаружены аппаратом New Horizons далеко в длинном хвосте магнитосферы . Чтобы изучить подобные изменения внутри плазменного тора, исследователи измерили излучаемый им ультрафиолетовый свет. Хотя такие вариации не были окончательно связаны с вариациями вулканической активности Ио (основного источника материала в плазменном торе), эта связь была установлена в облаке нейтрального натрия. [78]
Во время встречи с Юпитером в 1992 году космический корабль «Улисс» обнаружил поток частиц размером с пыль, выброшенных из системы Юпитера. [79] Пыль в этих дискретных потоках движется от Юпитера со скоростью более нескольких сотен километров в секунду, имеет средний размер частиц 10 мкм и состоит в основном из хлорида натрия. [75] [80] Измерения пыли Галилеем показали, что эти потоки пыли возникли на Ио, но как именно они образуются, будь то в результате вулканической активности Ио или материала, удаленного с поверхности, неизвестно. [81]
Магнитное поле Юпитера , которое пересекает Ио, соединяет атмосферу Ио и нейтральное облако с полярной верхней атмосферой Юпитера, генерируя электрический ток, известный как магнитная трубка Ио . [74] Этот ток вызывает полярное сияние в полярных регионах Юпитера, известное как след Ио, а также полярные сияния в атмосфере Ио. Частицы этого аврорального взаимодействия затемняют полярные области Юпитера в видимых длинах волн. Расположение Ио и его полярного следа относительно Земли и Юпитера оказывают сильное влияние на радиоизлучение Юпитера с нашей точки зрения: когда Ио виден, радиосигналы от Юпитера значительно усиливаются. [39] [74] Миссия «Юнона» , находящаяся в настоящее время на орбите Юпитера, должна помочь пролить свет на эти процессы. Линии магнитного поля Юпитера, которые проходят через ионосферу Ио, также индуцируют электрический ток, который, в свою очередь, создает индуцированное магнитное поле внутри Ио. Предполагается, что индуцированное магнитное поле Ио генерируется в частично расплавленном океане силикатной магмы в 50 километрах под поверхностью Ио. [82] Подобные индуцированные поля были обнаружены Галилеем на других галилеевых спутниках , возможно, генерируемые в океанах с жидкой водой внутри этих лун. [ нужна цитата ]
Ио немного больше земной Луны . Он имеет средний радиус 1821,3 км (1131,7 миль) (примерно на 5% больше, чем у Луны) и массу 8,9319 × 10.22 кг (примерно на 21% больше, чем у Луны).это небольшой эллипсоид , самая длинная ось которого направлена к Юпитеру. Среди галилеевых спутников Ио как по массе, так и по объему уступает Ганимеду и Каллисто , но опережает Европу . [ нужна цитата ]
Состоящие в основном из силикатных пород и железа , Ио и Европа по объемному составу ближе к планетам земной группы, чем к другим спутникам внешней Солнечной системы, которые в основном состоят из смеси водяного льда и силикатов. Ио имеет плотность3,5275 г/см 3 , самый высокий показатель среди всех обычных лун Солнечной системы ; значительно выше, чем у других галилеевых спутников (в частности, у Ганимеда и Каллисто, плотность которых составляет около1,9 г/см 3 ) и немного выше (~5,5%), чем у Луны.3,344 г/см 3 и Европы 2,989 г/см 3 . [7] Модели, основанные на измерениях «Вояджером» и « Галилео» массы, радиуса и квадрупольных гравитационных коэффициентов Ио (числовых значений, связанных с распределением массы внутри объекта), предполагают, что его внутренняя часть состоит из богатой силикатами коры и мантии и Ядро , богатое железом или сульфидом железа . [53] Металлическое ядро Ио составляет примерно 20% ее массы. [83] В зависимости от количества серы в ядре радиус ядра составляет от 350 до 650 км (220–400 миль), если оно почти полностью состоит из железа, или от 550 до 900 км (340–560 миль). для ядра, состоящего из смеси железа и серы. Магнитометр Галилея не смог обнаружить внутреннее магнитное поле Ио, что позволяет предположить, что ядро не конвектирует . [84]
Моделирование внутреннего состава Ио предполагает, что мантия состоит как минимум на 75% из богатого магнием минерала форстерита и имеет основной состав, аналогичный составу L-хондритов и LL-хондритовых метеоритов , с более высоким содержанием железа (по сравнению с кремнием) . ), чем Луна или Земля, но ниже Марса. [85] [86] Чтобы поддерживать тепловой поток, наблюдаемый на Ио, 10–20% мантии Ио может быть расплавленным, хотя регионы, где наблюдался высокотемпературный вулканизм, могут иметь более высокие фракции расплава. [87] Однако повторный анализ данных магнитометра Галилео в 2009 году выявил наличие индуцированного магнитного поля на Ио, требующего наличия океана магмы в 50 км (31 миле) под поверхностью. [82] Дальнейший анализ, опубликованный в 2011 году, предоставил прямые доказательства существования такого океана. [88] Толщина этого слоя оценивается в 50 км и составляет около 10% мантии Ио. По оценкам, температура в океане магмы достигает 1200 °C. Неизвестно, соответствует ли процент частичного плавления мантии Ио на уровне 10–20% требованию наличия значительного количества расплавленных силикатов в этом возможном магматическом океане. [89] Литосфера Ио, состоящая из базальта и серы, отложенных в результате обширного вулканизма Ио, имеет толщину не менее 12 км (7,5 миль) и, вероятно, менее 40 км (25 миль). [83] [90]
В отличие от Земли и Луны, основным источником внутреннего тепла Ио является приливное рассеяние, а не распад радиоактивного изотопа , результат орбитального резонанса Ио с Европой и Ганимедом. [48] Такой нагрев зависит от расстояния Ио от Юпитера, эксцентриситета его орбиты, состава его внутренней части и его физического состояния. [87] Резонанс Лапласа с Европой и Ганимедом поддерживает эксцентриситет Ио и не позволяет приливной диссипации внутри Ио превратить ее орбиту в круговую . Резонансная орбита также помогает поддерживать расстояние Ио от Юпитера; в противном случае приливы, возникшие на Юпитере, заставили бы Ио медленно отклоняться от родительской планеты. [91] Приливные силы, испытываемые Ио, примерно в 20 000 раз сильнее, чем приливные силы, которые испытывает Земля из-за Луны, а вертикальные различия в ее приливной выпуклости между моментами, когда Ио находится в периапсисе и апоапсисе на своей орбите, могут быть такими: до 100 м (330 футов). [92] Трение или приливное рассеяние, возникающее внутри Ио из-за этого изменяющегося приливного притяжения, которое без резонансной орбиты вместо этого превратилось бы в круговую орбиту Ио, создает значительный приливный нагрев внутри Ио, плавя значительное количество мантии Ио. и ядро. Количество производимой энергии в 200 раз превышает количество производимой исключительно в результате радиоактивного распада . [11] Это тепло выделяется в форме вулканической активности, генерируя наблюдаемый высокий тепловой поток (общий объем: от 0,6 до 1,6×10 14 Вт ). [87] Модели его орбиты предполагают, что количество приливного нагрева внутри Ио меняется со временем; однако нынешняя величина приливного рассеяния соответствует наблюдаемому тепловому потоку. [87] [93] Модели приливного нагрева и конвекции не обнаружили последовательных профилей планетарной вязкости, которые одновременно соответствовали бы диссипации приливной энергии и мантийной конвекции тепла на поверхность. [93] [94]
Хотя существует общее мнение, что источником тепла, которое проявляется во многих вулканах Ио, является приливный нагрев от притяжения Юпитера и его спутника Европы , вулканы не находятся в положениях, предсказанных при приливном нагреве. Они смещены на 30–60 градусов к востоку. [95] Исследование, опубликованное Tyler et al. (2015) предполагают, что этот сдвиг на восток может быть вызван океаном расплавленной породы под поверхностью. Движение этой магмы будет генерировать дополнительное тепло за счет трения из-за ее вязкости . Авторы исследования полагают, что этот подземный океан представляет собой смесь расплавленной и твердой породы. [96]
Другие спутники Солнечной системы также нагреваются приливно-отливным путем и тоже могут генерировать дополнительное тепло за счет трения подземной магмы или водных океанов. Эта способность генерировать тепло в подземном океане увеличивает вероятность существования жизни на таких телах, как Европа и Энцелад . [97] [98]
Основываясь на своем опыте изучения древних поверхностей Луны, Марса и Меркурия, ученые ожидали увидеть многочисленные ударные кратеры на первых изображениях Ио, сделанных " Вояджером-1" . Плотность ударных кратеров на поверхности Ио могла бы дать подсказку о возрасте Ио. Однако они с удивлением обнаружили, что поверхность почти полностью лишена ударных кратеров, а вместо этого покрыта гладкими равнинами, усеянными высокими горами, ямами различных форм и размеров и потоками вулканической лавы. [44] По сравнению с большинством миров, наблюдаемых на тот момент, поверхность Ио была покрыта множеством красочных материалов (из-за чего Ио можно было сравнить с гнилым апельсином или пиццей ) из различных сернистых соединений. [99] [100] Отсутствие ударных кратеров указывает на то, что поверхность Ио геологически молода, как и земная поверхность; вулканические материалы постоянно погребают кратеры по мере их образования. Этот результат был блестяще подтвержден, когда «Вояджер-1» наблюдал по меньшей мере девять действующих вулканов . [47]
Красочный внешний вид Ио является результатом присутствия материалов, отложившихся в результате обширного вулканизма, включая силикаты (такие как ортопироксен ), серу и диоксид серы . [101] Иней из диоксида серы повсеместно распространен на поверхности Ио, образуя большие области, покрытые белым или серым материалом. Сера также встречается во многих местах Ио, образуя области от желтого до желто-зеленого цвета. Сера, отложившаяся в средних широтах и полярных регионах, часто повреждается радиацией, разрушая обычно стабильную циклическую 8-цепочечную серу . Это радиационное повреждение приводит к образованию красно-коричневых полярных областей Ио. [21]
Эксплозивный вулканизм , часто принимающий форму зонтиковидных шлейфов, окрашивает поверхность сернистыми и силикатными веществами. Отложения шлейфа на Ио часто окрашены в красный или белый цвет в зависимости от количества серы и диоксида серы в шлейфе. Обычно шлейфы, образующиеся в жерлах вулканов в результате дегазации лавы, содержат большее количество S 2 , образуя красные «веерные» отложения или, в крайних случаях, большие (часто простирающиеся за пределы 450 км или 280 миль от центрального жерла) красные кольца. [102] Яркий пример месторождения красно-кольцевого шлейфа находится в Пеле. Эти красные отложения состоят в основном из серы (обычно 3- и 4-цепочечной молекулярной серы), диоксида серы и, возможно, сульфурилхлорида . [101] Шлейфы, образовавшиеся на окраинах потоков силикатной лавы (в результате взаимодействия лавы и ранее существовавших отложений серы и диоксида серы), производят белые или серые отложения. [ нужна цитата ]
Картирование состава и высокая плотность Ио позволяют предположить, что Ио практически не содержит воды , хотя предварительно были идентифицированы небольшие карманы водяного льда или гидратированных минералов , особенно на северо-западном склоне горы Гиш Бар Монс. [103] Ио имеет наименьшее количество воды среди всех известных тел Солнечной системы. [104] Этот недостаток воды, вероятно, связан с тем, что Юпитер был достаточно горячим на ранних этапах эволюции Солнечной системы , чтобы вытеснять летучие материалы, такие как вода, в окрестностях Ио, но недостаточно горячим, чтобы сделать это дальше. [105]
Приливный нагрев, вызванный вынужденным эксцентриситетом орбиты Ио , сделал его самым вулканически активным миром в Солнечной системе с сотнями вулканических центров и обширными потоками лавы . [13] Во время сильного извержения могут образовываться потоки лавы длиной в десятки или даже сотни километров, состоящие в основном из базальтосиликатных лав основного или ультраосновного (богатого магнием) состава. В качестве побочного продукта этой деятельности сера, сернистый газ и силикатный пирокластический материал (например, пепел) выбрасываются в космос на расстояние до 200 км (120 миль), образуя большие зонтикообразные шлейфы, окрашивая окружающую местность в красный цвет. черно-белый и обеспечивающий материал для неоднородной атмосферы Ио и обширной магнитосферы Юпитера. [ нужна цитата ]
Поверхность Ио усеяна вулканическими впадинами, известными как патеры , которые обычно имеют плоское дно, ограниченное крутыми стенами. [106] Эти особенности напоминают земные кальдеры , но неизвестно, образовались ли они в результате обрушения опустевшей лавовой камеры, как их земные собратья. Одна из гипотез предполагает, что эти особенности образуются в результате эксгумации вулканических подоконников , а вышележащий материал либо выбрасывается, либо интегрируется в подоконник. [107] Примеры патер на различных стадиях эксгумации были картированы с использованием изображений Галилео региона Чаак-Камаштли . [108] В отличие от аналогичных образований на Земле и Марсе, эти впадины обычно не лежат на вершинах щитовых вулканов и обычно больше, со средним диаметром 41 км (25 миль), самая большая из которых - Локи Патера на высоте 202 км (126 км). ми). [106] Локи также неизменно является самым сильным вулканом на Ио, на его долю приходится в среднем 25% глобального тепловыделения Ио. [109] Каким бы ни был механизм формирования, морфология и распределение многих патер предполагают, что эти особенности структурно контролируются и, по крайней мере, наполовину ограничены разломами или горами. [106] Эти особенности часто являются местом извержений вулканов, либо из-за потоков лавы, распространяющихся по этажам патер, как при извержении в Гиш-Бар-Патера в 2001 году, либо в форме лавового озера . [12] [110] Лавовые озера на Ио либо имеют постоянно опрокидывающуюся лавовую корку, как, например, в Пеле, либо эпизодически опрокидывающуюся корку, как, например, в Локи. [111] [112]
Потоки лавы представляют собой еще один крупный вулканический ландшафт на Ио. Магма извергается на поверхность из отверстий на дне патер или на равнинах из трещин, создавая надутые сложные потоки лавы, подобные тем, которые наблюдаются в Килауэа на Гавайях. Изображения, полученные космическим кораблем Галилео, показали, что многие из крупных потоков лавы на Ио, например, на Прометее и Амирани , образуются в результате образования небольших прорывов лавовых потоков поверх более старых потоков. [113] Более крупные выбросы лавы также наблюдались на Ио. Например, передний край потока Прометея сместился на 75–95 км (от 47 до 59 миль) между «Вояджером» в 1979 году и первыми наблюдениями Галилео в 1996 году. Крупное извержение в 1997 году произвело более 3500 км 2 (1400 квадратных миль) свежая лава затопила пол соседнего Пиллана Патера. [54]
Анализ изображений «Вояджера» привел учёных к выводу, что эти потоки состоят в основном из различных соединений расплавленной серы. Однако последующие наземные инфракрасные исследования и измерения с космического корабля «Галилео» показали, что эти потоки состоят из базальтовой лавы с составом от основного до ультраосновного. [114] Эта гипотеза основана на измерениях температуры «горячих точек» Ио, или мест теплового излучения, которые предполагают, что температура составляет не менее 1300 К, а в некоторых случаях и достигает 1600 К. [115] Первоначальные оценки предполагают, что температура извержения приближается к 2000 К [ 114] 54] с тех пор оказались завышенными, поскольку для моделирования температур использовались неправильные тепловые модели. [115] [114]
Открытие шлейфов вулканов Пеле и Локи стало первым признаком того, что Ио геологически активен. [46] Как правило, эти шлейфы образуются, когда летучие вещества, такие как сера и диоксид серы, выбрасываются в небо из вулканов Ио со скоростью, достигающей 1 км/с (0,62 мили/с), создавая зонтикообразные облака газа и пыли. Дополнительные материалы, которые могут быть обнаружены в этих вулканических шлейфах, включают натрий, калий и хлор . [116] [117] Эти шлейфы, по-видимому, образуются одним из двух способов. [118] Крупнейшие шлейфы Ио, такие как те, что испускает Пеле , образуются, когда растворенная сера и газообразный диоксид серы высвобождаются из извергающейся магмы в жерлах вулканов или лавовых озерах, часто увлекая за собой силикатный пирокластический материал. [119] Эти шлейфы образуют красные (из короткоцепочечной серы) и черные (из силикатной пирокластики) отложения на поверхности. Образовавшиеся таким образом шлейфы являются одними из крупнейших, наблюдаемых на Ио, образуя красные кольца диаметром более 1000 км (620 миль). Примеры этого типа шлейфа включают Пеле, Тваштар и Дажбог . Другой тип шлейфа образуется, когда наступающие потоки лавы испаряют лежащий под ним иней из диоксида серы, отправляя серу в небо. Этот тип шлейфа часто образует яркие круглые отложения, состоящие из диоксида серы. Эти шлейфы часто имеют высоту менее 100 км (62 мили) и являются одними из самых долговечных шлейфов на Ио. Примеры включают Прометея , Амирани и Масуби . Извергнутые сернистые соединения концентрируются в верхней части коры из-за снижения растворимости серы на больших глубинах литосферы Ио и могут быть определяющим фактором стиля извержения горячей точки. [119] [120] [121]
На Ио от 100 до 150 гор. Эти структуры имеют среднюю высоту 6 км (3,7 мили) и достигают максимальной высоты 17,5 ± 1,5 км (10,9 ± 0,9 мили) в Южном Боосауле-Монтес . [14] Горы часто кажутся большими (длина средней горы составляет 157 км или 98 миль), изолированными структурами без видимых глобальных тектонических структур, в отличие от случая на Земле. [14] Чтобы поддержать огромный рельеф, наблюдаемый в этих горах, требуются составы, состоящие в основном из силикатной породы, а не из серы. [122]
Несмотря на обширный вулканизм, который придает Ио его характерный внешний вид, почти все его горы представляют собой тектонические структуры и не образованы вулканами. Вместо этого большинство Ионических гор образуется в результате сжимающих напряжений в основании литосферы, которые поднимают и часто наклоняют куски коры Ио через надвиговые разломы . [123] Сжимающие напряжения, приводящие к образованию гор, являются результатом проседания в результате непрерывного захоронения вулканических материалов. [123] Глобальное распределение гор, по-видимому, противоположно распространению вулканических структур; горы преобладают в районах с меньшим количеством вулканов, и наоборот. [124] Это предполагает наличие крупномасштабных регионов в литосфере Ио, где доминируют сжатие (поддерживающее образование гор) и растяжение (поддерживающее образование патеры). [125] Однако на местном уровне горы и патеры часто примыкают друг к другу, что позволяет предположить, что магма часто использует разломы, образовавшиеся во время горообразования, чтобы достичь поверхности. [106]
Горы на Ио (как правило, сооружения, возвышающиеся над окружающими равнинами) имеют разнообразную морфологию. Плато являются наиболее распространенными. [14] Эти структуры напоминают большие столовые горы с плоской вершиной и неровными поверхностями. Другие горы представляют собой наклонные блоки земной коры с неглубоким склоном от ранее плоской поверхности и крутым склоном, состоящим из ранее подземных материалов, поднятых сжимающими напряжениями. Оба типа гор часто имеют крутые уступы вдоль одного или нескольких окраин. Лишь немногие горы на Ио имеют вулканическое происхождение. Эти горы напоминают небольшие щитовые вулканы с крутыми склонами (6–7°) вблизи небольшой центральной кальдеры и пологими склонами по их краям. [126] Эти вулканические горы часто меньше, чем средняя гора на Ио, в среднем всего от 1 до 2 км (0,6–1,2 мили) в высоту и от 40 до 60 км (от 25 до 37 миль) в ширину. Другие щитовые вулканы с гораздо более пологими склонами можно предположить на основе морфологии нескольких вулканов Ио, где тонкие потоки исходят из центральной патеры, например, в Ра Патера . [126]
Почти все горы находятся на той или иной стадии деградации. У подножия Ионических гор часто встречаются крупные оползневые отложения, что позволяет предположить, что массовое истощение является основной формой деградации. Зубчатые края распространены среди столовых гор и плато Ио в результате высасывания диоксида серы из коры Ио, что приводит к образованию слабых зон вдоль окраин гор. [127]
Ио имеет чрезвычайно тонкую атмосферу , состоящую в основном из диоксида серы ( SO
2), с второстепенными компонентами, включая окись серы ( SO ), хлорид натрия ( NaCl ), а также атомарную серу и кислород . [128] Плотность и температура атмосферы существенно различаются в зависимости от времени суток, широты, вулканической активности и количества инея на поверхности. Максимальное атмосферное давление на Ио колеблется от 3,3 × 10 −5 до 3 × 10 −4 паскалей (Па) или от 0,3 до 3 нбар . Это пространственно наблюдается в антиюпитерском полушарии Ио и вдоль экватора, а также временно в начале дня, когда температура пиков замерзания поверхности. [128] [129] [130] Также наблюдались локализованные пики вулканических шлейфов с давлением от 5 × 10 -4 до 40 × 10 -4 Па (от 5 до 40 нбар). [50] Атмосферное давление Ио является самым низким на ночной стороне Ио, где давление падает до 0,1 × 10 −7–1 × 10 −7 Па (от 0,0001 до 0,001 нбар). [128] [129] Температура атмосферы Ио колеблется от температуры поверхности на малых высотах, где диоксид серы находится в равновесии давления паров с инеем на поверхности, до 1800 К на больших высотах, где более низкая плотность атмосферы позволяет нагреваться от плазмы в плазменного тора Ио и джоулева тепла от трубки потока Ио. [128] [129] Низкое давление ограничивает влияние атмосферы на поверхность, за исключением временного перераспределения диоксида серы из областей, богатых морозом, в районы с низким содержанием мороза, а также для увеличения размера колец отложений шлейфа, когда материал шлейфа снова попадает в более толстые районы. дневная атмосфера. [128] [129] Тонкая ионическая атмосфера также означает, что любые будущие посадочные зонды, отправленные для исследования Ио, не должны будут быть заключены в тепловой экран в виде аэрооболочки, а вместо этого потребуются ретродвигатели для мягкой посадки . Тонкая атмосфера также требует прочного посадочного модуля, способного выдержать сильное излучение Юпитера , которое ослабит более толстая атмосфера. [ нужна цитата ]
Газ в атмосфере Ио удаляется магнитосферой Юпитера , ускользая либо в нейтральное облако, окружающее Ио, либо в плазменный тор Ио, кольцо ионизированных частиц, которое разделяет орбиту Ио, но вращается вместе с магнитосферой Юпитера. [77] В ходе этого процесса каждую секунду из атмосферы удаляется примерно одна тонна материала, поэтому его необходимо постоянно пополнять. [74] Самый драматичный источник SO
2представляют собой вулканические шлейфы, которые выкачивают 10В атмосферу Ио в среднем попадает 4 кг диоксида серы в секунду, хотя большая часть его конденсируется обратно на поверхность. [131] Большая часть диоксида серы в атмосфере Ио поддерживается за счет сублимации SO под действием солнечного света .
2застыл на поверхности. [132] Дневная атмосфера в основном сосредоточена в пределах 40° от экватора, где поверхность самая теплая и находятся наиболее активные вулканические шлейфы. [133] Сублимационная атмосфера также согласуется с наблюдениями о том, что атмосфера Ио наиболее плотна над полушарием антиюпитера, где SO
2Мороз наиболее обильный и плотный, когда Ио находится ближе к Солнцу. [128] [132] [134] Однако необходим некоторый вклад вулканических шлейфов, поскольку самые высокие наблюдаемые плотности наблюдались вблизи вулканических жерл. [128] Поскольку плотность диоксида серы в атмосфере напрямую связана с температурой поверхности, атмосфера Ио частично разрушается ночью или когда Ио находится в тени Юпитера (с падением плотности столба примерно на 80% [135] ). Коллапс во время затмения в некоторой степени ограничен образованием диффузионного слоя монооксида серы в самой нижней части атмосферы, но атмосферное давление ночной атмосферы Ио на два-четыре порядка меньше, чем на пике сразу после полудня. [129] [136] Второстепенные составляющие атмосферы Ио, такие как NaCl , SO , O и S , происходят либо из: прямого вулканического выделения газа; фотодиссоциация или химический распад, вызванный солнечным ультрафиолетовым излучением, из SO
2; или распыление поверхностных отложений заряженными частицами из магнитосферы Юпитера. [132]
Различные исследователи предположили, что атмосфера Ио замерзает на поверхности , когда она проходит в тень Юпитера. Доказательством этого является «прояснение после затмения», когда луна иногда кажется немного ярче, как если бы сразу после затмения она была покрыта инеем. Примерно через 15 минут яркость возвращается к норме, предположительно потому, что иней исчез в результате сублимации . [137] [138] [139] [140] Помимо наблюдения в наземные телескопы, просветление после затмения было обнаружено в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью прибора на борту космического корабля Кассини . [141] Дальнейшая поддержка этой идеи пришла в 2013 году, когда обсерватория Джемини использовалась для непосредственного измерения коллапса атмосферы SO 2 Ио во время и ее реформирования после затмения Юпитера. [142] [143]
На изображениях Ио с высоким разрешением, полученных во время затмения Ио, видно свечение, подобное полярному сиянию. [117] Как и на Земле, это происходит из-за попадания излучения частиц в атмосферу, хотя в этом случае заряженные частицы исходят из магнитного поля Юпитера, а не из солнечного ветра . Полярные сияния обычно возникают вблизи магнитных полюсов планет, но ярче всего полярные сияния Ио наблюдаются вблизи экватора. У Ио нет собственного магнитного поля; следовательно, электроны, движущиеся вдоль магнитного поля Юпитера вблизи Ио, напрямую воздействуют на атмосферу Ио. Больше электронов сталкивается с его атмосферой, создавая самое яркое сияние там, где силовые линии касаются Ио (т.е. около экватора), потому что столб газа, через который они проходят, там самый длинный. Наблюдается, что полярные сияния, связанные с этими точками касания на Ио, колеблются при изменении ориентации наклонного магнитного диполя Юпитера . [144] Также наблюдалось более слабое сияние от атомов кислорода вдоль края Ио (красное свечение на изображении справа) и атомов натрия на ночной стороне Ио (зеленое свечение на том же изображении). [117]
![Ио, снимок «Пионера-11» с расстояния 756 000 км (470 000 миль) с разрешением 357 км/пиксель (2 декабря 1974 г.)[145]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/03/Pioneer11_Io.gif/1280px-Pioneer11_Io.gif)
![Ио, снято инструментом JunoCam во время пролета Юноны (30 декабря 2023 г.)[146]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ef/Io_imaged_by_Juno_spacecraft.png/1280px-Io_imaged_by_Juno_spacecraft.png)
{{cite news}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
