Найцікавіші супутники Юпітера

Екскурсію по найбільш цікавим супутникам Юпітера ми почнемо, мабуть, з Іо – унікального небесного тіла не тільки в системі газового гіганта, але і у всій Сонячній системі. Іо навіть зовні неможливо сплутати ні з якою іншою планетою: тільки його поверхня містить безліч відтінків кольорів: червоний, кораловий, жовтий, зелений, салатовий, білий і чорний:

Він був відкритий разом з іншими трьома найбільшими супутниками Юпітера 7 січня 1610 року Галілео Галілеєм. Орбіта Іо розташована на відстані 421 700 км від центру Юпітера і в 350 000 км від верхнього шару хмар.

Серед відомих сьогодні 95 юпитерианских лун Іо – п’ятий за віддалення від Юпітера і самий внутрішній з «галілеєвих» супутників. Всередині його орбіти знаходяться 4 дрібніших супутника неправильної форми – Метіда, Адрастея, Альматея і Фіва (Тебе), які кружляють на відстані від 128 тис. км (у межах головного кільця) до 222 тис. км:.

Іо дуже швидко рухається: повний оборот навколо планети-гіганта він здійснює всього за 42,5 земних години, як і оборот навколо своєї осі: супутник знаходиться в приливному захоплення, тобто завжди звернений до материнської планеті однією і тією ж стороною. Місяці майже такий же шлях потрібно цілих 27 днів 7 годин і 43 хвилини. Звичайно, настільки швидке переміщення по орбіті і обертання Іо пояснюється сильною гравітацією Юпітера.

Коли вчені отримали перші знімки Іо з «Вояджера-1» в 1979 році, вони очікували побачити на його поверхні кратери, подібні місячним, і розраховували з їх допомогою визначити вік супутника. Але діючі вулкани. У всій Сонячній системі вулканічна активність існує тільки на Іо і на Землі.

Подальші дослідження показали, що активних вулканів на Іо дуже багато – більше 400, і вони діють, не перестаючи. Деякі з них можна розгледіти в сучасні телескопи (звичайно, дуже потужні і професійні) навіть із Землі. Апарат «Нові горизонти», прямуючи до Плутона, зняв по дорозі б’є на висоту 330 км над поверхнею Іо фонтан пари над вулканом Тваштар.

Щосекунди з надр супутника вивергається до 100 тис. тонн лави, потоки якої можуть простягатися на відстань до 500 кілометрів. На Іо близько сотні гір, серед них відомі дуже високі вершини: наприклад, Південна Боосавла – 17,5 км (відносна висота – 18,2 км), що вдвічі вище Евересту. Вона складається з трьох окремих гір, сполучених однією піднесеною рівниною.

На Іо поки не спускалися зонди, знімків і панорам його поверхні не існує. Ми можемо тільки уявити – на підставі наявних відомостей – який краєвид відкрився нашим очам, якби ми на Іо – величні кольорові гори, извергающиеся вулкани з фонтанами пара з сірчаний сполук, темне небо і величезний, близький Юпітер:

Ймовірно, такий пейзаж ми б побачили, якби могли висадитися на поверхню Іо.

Що ж служить джерелом такої геологічної активності Іо?

Це – приливні сили, тобто все та ж гравітація, як з боку Юпітера, так і з боку інших великих супутників – Європи, Каллісто, Ганімеда. Під дією цих сил Іо звужується і розширюється, що створює внутрішнє тертя, яке і розігріває надра супутника.

Розігрів виходить значний: максимальна температура на Іо досягає 1527°С. «Вулканічний» супутник Юпітера відрізняється великими перепадами температур на своїй поверхні: мінімальна, за останніми даними, становить мінус 184°С. Остигає Іо, коли потрапляє в повну тінь Юпітера: це триває по 2 години на кожному витку супутника. Майже позбавлений газової оболонки, Іо миттєво охолоджується, на його поверхню випадає сірчаний сніг; навіть над вивергається вулканами газ замерзає, в результаті чого й без того тонкий атмосферний шар встигає істотно зруйнуватися. Виходячи з тіні, Іо «відтає» і повертає сірчані з’єднання в атмосферу.

Газова оболонка супутника вкрай тонка і розріджена: мова йде скоріше про экзосфере, так як атмосферний тиск вимірюється в нанобарах – в мільярд разів менше земного. В її складі переважає діоксид сірки – основний продукт вулканічних вивержень; з незначним вмістом хлориду натрію і атомарних сірки і кисню.

Іо відіграє важливу роль у формуванні магнітного поля Юпітера: газовий гігант вбирає в себе газ і пил з тонкої атмосфери Іо зі швидкістю приблизно 1 тонни в секунду – відповідно, з такою ж швидкістю супутник поповнює свою атмосферу з вулканічними газами.

Викинутий в космос сірчистий газ іонізується сонячною радіацією. Вийшла плазма, наближаючись до Юпітера, формує радіаційні пояси у його внутрішній магнітосфері і викликає потужні полярні сяйва на планеті-гіганті.

Ще одна цікава особливість Іо полягає в тому, що його полюси нітрохи не холодніше, ніж екватор – температура поверхні майже скрізь однакова. Втім, дивного тут мало: адже основне тепло Іо отримує зовсім не від Сонця, а зі своїх надр.

Іо – найсухіше місце в Сонячній системі. Вчені вважають, що якщо на супутнику і існувала вода, то вона давно вже випарувалася з нього з-за інтенсивного випромінювання Юпітера і вулканічної активності самого Іо. Правда, наявність води або льоду десь під поверхнею все ж не виключається.

Моделювання внутрішнього складу Іо передбачає, що Іо расслоен на ядро із заліза або сульфіду заліза і кору з мантією, які багаті силікатами. Металеве ядро становить приблизно 20% маси супутника. Розмір ядра залежить від вмісту сірки: якщо воно складається з чистого заліза, його радіус лежить в межах 350-650 км, а якщо – з заліза і сірки, то більше – в межах 550-900 км. Про існування щільного металевого ядра Іо свідчать результати визначень гравітаційних моментів і моменту інерції.

Мантія Іо, швидше за все, знаходиться в полурасплавленном вигляді (інакше було б неможливо існування теплового потоку, який забезпечує виверження) та на 75% складається з багатого магнієм мінералу форстерита, а зовнішня частина кори товщиною 20-30 км являє собою суміш базальтових порід, що нагадують земні вулканічні породи.

В даний час Іо разом з іншими супутниками вивчає апарат NASA «Юнона» (Juno). По мірі наближення до місяців Юпітера зонд робить нові знімки і виробляє моніторинг вулканічної діяльності Іо своїм ближнім інфрачервоним спектрометром JIRAM. Ось останні знімки апарату:

А це знімок чергового гарячого фонтану з подальшою комп’ютерною обробкою:

У квітні цього року планується запуск нової місії – JUICE – автоматичної міжпланетної станції Європейського космічного агентства, головною метою якої буде вивчення Ганімеда, Європи і Каллісто – на предмет наявності у цих лун підповерхневих океанів рідкої води. Дистанційно зонд проведе і дослідження Іо. Запуск апарату безпосередньо на орбіту «вогнедишного» супутника – не планується через високу радіації на його поверхні і очевидною неможливість його колонізації.