宇宙探査の歴史の中で最も重要な天文学的発見は、ガリレオガリレイの名前に関連付けられています。 1610年に世界が木星の4つの月の存在について最初に学んだのは、この才能がありそしてしつこいイタリア人のおかげでした。当初、これらの天体は総称ガリレオ衛星を受け取りました。後で、それらのそれぞれに名前が与えられました：イオ、ヨーロッパ、ガニメデとカリスト。木星の4つの最大の衛星のそれぞれはそれ自身の点で興味深いですが、それは他のガリレオ衛星の中で際立っているイオ衛星です。この天体は、太陽系の他の物体の中でも最もエキゾチックで珍しいものです。
衛星イオに異常は何ですか？
望遠鏡を通した1回の観測で、衛星イオは太陽系の他の衛星の中でその出現で際立っています。通常の灰色と泥だらけの表面の代わりに、天体は明るい黄色のディスクを持っています。 400年間、人類は木星衛星の表面のそのような異常な色の理由を見つけることができませんでした。巨大な木星への自動宇宙探査機の飛行のおかげで、20世紀の終わりに初めて、ガリレオ衛星についての情報を得ることが可能でした。それが判明したように、イオはおそらく地質学の観点から太陽系の最も火山活動的なオブジェクトです。これは木星の衛星で発見された活火山の膨大な数によって確認されました。今日までに、彼らは約400を識別し、それは私たちの惑星の面積よりも12倍小さい面積にあります。
衛星イオの表面積は41.9平方メートルです。キロメートル地球の表面積は5億1000万kmで、今日の表面には522の活火山があります。
その大きさの点では、多くのイオ火山は地球上の火山の大きさを超えています。噴火の激しさ、その期間および力によると、木星の衛星上の火山活動は同様の地球上の指標を超えています。
この衛星のいくつかの火山は300-500 kmの高度に大量の有毒ガスを放出します。同時に、太陽系イオの最も珍しい衛星の表面は巨大な溶岩流で分割された巨大な山脈がある中央に広大な平野です。イオの山岳地帯の平均の高さは6〜6.5 kmですが、ここには10 kmを超える高さの山頂もあります。たとえば、南ブサヴラ山の高さは17〜18 kmで、太陽系の最高峰です。
衛星のほぼ全面が何世紀も前の噴火の結果です。 Voyager-1、Voyager-2宇宙探査機および他の装置から実施された機器研究によると、Io衛星の主表面材料は凍結硫黄、二酸化硫黄および火山灰です。なぜ衛星の表面に多色の領域がそんなに多くあります。これは、活発な火山活動が衛星Ioの表面の着色の特徴的なコントラストを常に形成しているという事実によるものです。オブジェクトは、その明るい黄色を短時間で白または黒に変えることができます。火山噴火の生成物は衛星の大気の薄くて不均質な組成を形成します。
そのような火山活動は天体の構造の特殊性によって引き起こされます。そして、それは母惑星の重力場の潮汐作用と木星、ヨーロッパとGanymedeの他の大きな衛星の効果に絶えずさらされます。衛星の深さにおける宇宙の重力の影響の結果として、地殻と内側の層との間に摩擦が生じ、物質の自然な加熱を引き起こす。
太陽系内の物体の構造を研究する天文学者や地質学者にとって、イオは私たちの惑星の形成の初期の期間に特徴的なプロセスが起こる本当のそして活発な試験場です。今日の多くの科学分野の科学者たちは、この天体の地質学を注意深く研究し、木星イオのユニークな衛星を注目の的にしています。
衛星イオについての興味深い事実
太陽系で最も地質学的に活動的な天体は、直径3,630 kmです。イオの寸法は、太陽系の他の衛星と比べてそれほど大きくはありません。そのパラメータの面では、衛星は巨大なGanymede、TitanとCallistoを通過して、控えめな4位を占めます。イオの直径はわずか166 kmです。月 - 地球衛星の直径（3474 km）を超えています。
衛星は母なる惑星に最も近いです。イオから木星までの距離は42万kmです。軌道はほぼ正しい形をしており、近日点とアポジェリウムの違いはわずか3400 kmです。物体は木星のまわりを円周方向に17 km / sの速度で突入し、42地球時間でその周りを一周します。軌道の動きは木星の回転周期と同期しているので、イオはいつも同じ半球によって彼に向けられています。
天体の主な天体物理学パラメータは以下の通りです：
- イオの質量は8.93x1022kgで、これは月の質量の1.2倍です。
- 衛星の密度は3.52 g / cm 3です。
- イオ表面の重力による加速度は1.79 m / s 2です。
夜空のイオの位置を観察すると、彼の動きの速さを判断するのは簡単です。天体は、母惑星の惑星円盤に対して絶えずその位置を変えています。衛星のかなり印象的な重力場にもかかわらず、イオは絶えず緻密で均質な大気を維持することができません。木星の月の周りの薄いガスのエンベロープは実質的に宇宙の真空であり、宇宙空間への噴火生成物の放出を妨げません。これはイオで発生する火山噴出柱の巨大な高さを説明します。通常の大気が存在しない場合、衛星表面は-183℃まで低温になります。ただし、この温度は衛星表面全体で均一ではありません。ガリレオ宇宙探査機から得られた赤外線画像では、Ｉ ０表面の温度層の不均一性が見えた。
天体の主な地域では低温が優勢です。温度マップ上では、そのような領域は青く着色されています。しかし、衛星表面のいくつかの場所には明るいオレンジ色と赤い斑点があります。これらは火山活動が最も活発な地域であり、そこでは噴火は目に見えて普通の画像ではっきりと見て取れます。 Pele火山とLocke Lava Flowはイオ衛星の表面で最も熱い地域です。これらの地域の気温は摂氏スケールで零下100-130°の間で変動します。温度マップ上の小さな赤い点は、活火山の火口と地殻の割れ目の場所です。ここでは気温は1200-1300℃に達します。
衛星構造
表面に着陸できない、科学者たちは現在積極的に木星の月の構造をモデル化することに取り組んでいます。おそらく衛星は鉄で希釈された珪酸塩岩から成り、それは地球の惑星の構造の特徴です。これは、イオの密度が高いことで確認されています。これは、近隣のガニメデ、カリスト、ヨーロッパよりも高い密度です。
宇宙探査機によって得られたデータに基づく現代のモデルは以下の通りです：
- 衛星の中心には、鉄のコア（硫化鉄）があり、イオの質量の20％を占めています。
- 小惑星の性質の鉱物からなるマントルは、半液体の状態にあります。
- 液体マグマの地下層50 km
- 衛星リソスフェアは硫黄と玄武岩の化合物から成り、12-40 kmの厚さに達します。
シミュレーションで得られたデータを評価して、科学者たちは衛星のコアが半液体状態を持たなければならないと結論を下しました。硫黄化合物が鉄とともに存在する場合、その直径は550〜1000 kmに達することがあります。それが完全に金属化された物質である場合、核の大きさは350〜600 kmの間で変化します。
衛星研究中に磁場が検出されなかったという事実のために、衛星コア内に対流過程はありません。このような背景に対して、自然の問題が起こります、そのような激しい火山活動の本当の原因は何ですか、イオ火山はどこで彼らのエネルギーを引きますか？
衛星の小さいサイズは私達が天体の腸の加熱が放射性崩壊の反応のために実行されると言うことを可能にしません。衛星内部の主なエネルギー源は、その宇宙の隣人の潮汐効果です。木星とその周辺の衛星の重力の影響を受けて、イオは振動し、それ自身の軌道を移動します。衛星は揺れ動いているように見え、動いている間強い揺れ（一様な揺れ）を経験しています。これらのプロセスは天体の表面の曲率をもたらし、リソスフェアの熱力学的加熱を引き起こします。これは金属ワイヤの曲げと比較することができ、それは曲げ部位では非常に熱い。イオの場合、これらすべての過程はリソスフェアとの境界上のマントルの表層で起こる。
衛星は堆積物で覆われています - 火山活動の結果。それらの厚さは主な局在化の場所で5-25 kmの範囲で変化する。それらの色では、これらはダークスポットで、珪酸塩マグマの注ぎ出しによって引き起こされた衛星の明るい黄色の表面と強く対照的です。活動的な火山の数が多いにもかかわらず、イオの火山カルデラの総面積は衛星表面積の2％を超えません。火山の噴火口の深さは重要ではなく、50〜150メートルを超えません。ほとんどの天体の浮き彫りは平らです。 Pele火山の複合体など、一部の地域でのみ巨大な山脈があります。イオのこの火山の形成に加えて、Pater Ra火山の山岳地帯、山脈と様々な長さの山岳地帯が明らかにされています。それらのほとんどは、地球の名詞と一致する名前を持っています。
イオの火山とその雰囲気
衛星イオの最も興味深いものはその火山です。火山活動が増加している地域の広さは75から300 kmです。飛行中の最初のボイジャーでさえもイオ上で一度に8つの火山の噴火を記録しました。数ヵ月後、1979年にボイジャー宇宙船によって撮られた写真は、これらの地点での噴火が続いているという情報を確認しました。最大の火山ペレが位置する場所で、最高の表面温度、+ 600度ケルビンが記録されました。
その後の宇宙探査機からの情報の研究は、天体物理学者と地質学者がすべてのイオ火山を以下のタイプに分けることを可能にしました：
- 300 - 400 Kの温度を持っている最も多数の火山。ガス放出速度は500 m / sであり、そして放出コラムの高さは100 kmを超えない。
- 2番目のタイプは最も熱くそして最も強力な火山を含みます。ここでは、火山自体のカルデラで1000Kの温度について話すことができます。このタイプは1.5 km / sの高い放出速度を特徴とし、ガスサルタンの巨大な高さは300-500 kmです。
ペレ火山は、直径1000 kmのカルデラを持つ2番目のタイプに属します。この巨人の噴火の結果として堆積物は巨大な地域を占めます - 百万キロメートル。もう1つの火山帯のオブジェクト、Pater Raもそれほど面白くありません。軌道上では、衛星の表面のこの部分は海洋性の頭足類に似ています。蛇紋岩溶岩流が噴火の場所から伸び、200〜250 km伸びています。ロキの地質学的対象物の場合のように、宇宙船の熱放射計はこれらの流れの性質を正確に決定することを可能にしません。その直径は250 kmで、おそらくこの湖は溶融硫黄でいっぱいです。
高強度の噴火と大規模な大変動のせいで、衛星の表面の浮き彫りと地形が絶えず変化するだけでなく、ガスのエンベロープ（一種の雰囲気）も形成されます。
木星の衛星の大気の主成分は二酸化硫黄です。自然界では、色はありませんが、臭いが強い二酸化硫黄ガスです。二酸化硫黄に加えて、一酸化硫黄、塩化ナトリウム、硫黄原子および酸素原子がイオガス中間層中に検出された。
地球上の二酸化硫黄は一般的な食品添加物であり、保存料E220として食品業界で広く使用されています。
衛星イオの薄い大気は、その密度と厚さが不均一です。衛星の気圧もこの不一致によって特徴付けられる。気圧Ioの最大値は3 nbarで、木星に面した半球の赤道付近で観測されています。衛星の夜側には、気圧の最小値があります。
高温ガスの硫酸塩だけが木星の衛星の訪問カードではありません。強く分散された大気の存在があっても、オーロラは天体の表面の上の赤道地域で観察されることができます。これらの大気現象は、イオ火山の噴火中に上層大気に入る荷電粒子に対する宇宙放射線の影響に関連しています。
イオ衛星研究
巨人の惑星とそのシステムの詳細な研究は1973 - 74年にPioner-10とPioneer-11の宇宙探査機の任務で始まりました。これらの探検隊は科学者たちにイオ衛星の最初の画像を提供し、それに基づいて天体のサイズとその天体物理学的パラメータのより正確な計算が行われました。先駆者の後ろで、2つのアメリカの宇宙探査機、ボイジャー1とボイジャー2は木星に出発しました。 2番目のユニットは、2万kmの距離でできるだけイオに近づき、近距離でより良い写真を撮ることに成功しました。この衛星の活発な火山活動の存在についての情報を天文学者と天体物理学者が得たのはVoyagersの研究のおかげでした。
木星の近くの宇宙を研究した最初の宇宙探査機の任務は、1989年に打ち上げられたNASAガリレオ宇宙船によって続けられました。 6年後、船は木星に到達し、人工衛星になりました。巨大惑星の研究と並行して、自動探査機ガリレオは衛星イオの表面上のデータを地球に送信することができました。宇宙探査機からの軌道飛行中に、地上の実験室は衛星の構造についての貴重な情報とその内部構造に関するデータを受け取りました。
2000年の短い休憩の後、NASAとESAのCassini-Huygens宇宙探査機は太陽系の最もユニークな衛星の研究で警棒を傍受しました。イオの装置の研究と調査は、タイタン - サターンの衛星への彼の長い旅の間に従事していました。最新の衛星データは、Kuiper帯に向かう途中で2007年2月にイオの近くを飛んだNew Horizons現代の宇宙探査機を使って得られました。科学者に提示された新しい画像群は、天文台とハッブル宇宙望遠鏡を地上に置きます。
現在、NASAのJuno探査機は木星の軌道で動いています。木星の研究に加えて、その赤外分光計は衛星イオの火山活動を研究し続けています。地球に送信されたデータは科学者がこの興味深い天体の表面の活火山を監視することを可能にします。
