Ио — пятый спутник Юпитера — является самым вулканически активным телом в Солнечной системе. Поверхность Ио усеяна сотнями вулканов, некоторые из которых выбрасывают серные струи на сотни километров в высоту.
Этот вулканический спутник — третий по величине и самый близкий к планете галилеев спутник Юпитера. Он находится в центре гравитационного перетягивания каната между Юпитером и двумя близлежащими лунами Юпитера — Европой и Ганимедом. По данным НАСА, эти приливные силы генерируют тепло, которое и является причиной интенсивной вулканической активности Ио.
Поверхность Ио меняется с невероятной скоростью. Вулканические трещины изливают лаву на поверхность спутника, заполняя ударные кратеры и создавая новые поймы из жидкой породы. Хотя точный состав Ио неизвестен, по данным НАСА, он, вероятно, представляет собой расплавленную серу и её соединения или силикатные породы. Кроме того, разреженная атмосфера луны состоит в основном из диоксида серы.
Поверхность Ио усеяна вулканами и лавовыми озёрами. На этом снимке космический аппарат НАСА «Галилео» сделал снимок Ио во время извержения вулкана. NASA/JPL/DLR
Возраст Ио около 4,5 миллиардов лет, примерно столько же, сколько и Юпитеру. Расстояние от Юпитера: Ио — пятый спутник Юпитера. Его среднее орбитальное расстояние составляет около 422 000 км (262 000 миль). Один оборот вокруг Юпитера Ио совершает за 1,77 земных суток. Ио находится в приливном захвате, поэтому всегда повёрнут к Юпитеру одной и той же стороной.
Средний радиус Ио составляет 1821,3 км (1131,7 мили), что делает его немного больше, чем Луна Земли. Ио имеет слегка эллиптическую форму, с длинной осью, направленной к Юпитеру. Среди галилеевых спутников Ио занимает третье место, уступая Ганимеду и Каллисто, но опережая Европу, как по массе, так и по объёму.
Средняя температура поверхности Ио составляет около минус 130 градусов по Цельсию (минус 202 градуса по Фаренгейту), что приводит к образованию сернистых снежников. Однако вулканы Ио могут достигать температуры 1649 градусов по Цельсию (3000 градусов по Фаренгейту). Ио часто называют небесным телом из огня и льда.
По данным сайта о космической науке The Nine Planets, в момент наибольшего сближения с Землей, когда Юпитер и Земля находятся по одну сторону от Солнца, расстояние от Земли до Ио может составлять всего 588 миллионов километров (365 миллионов миль). Однако на максимальном расстоянии расстояние может достигать 968 миллионов километров (601 миллиона миль).
Вулканическая активность Ио была впервые обнаружена миссиями НАСА «Вояджер» в 1979 году. Вулканизм спутника обусловлен мощными приливными силами.
Поскольку Ио вращается вокруг Юпитера по эллиптической орбите, сила гравитации Юпитера на Ио варьируется в зависимости от того, насколько близко спутник находится к газовому гиганту. Эта гравитационная флуктуация создаёт постоянное притяжение и отталкивание недр спутника в разных направлениях, что, по данным НАСА , приводит к выпиранию поверхности Ио на высоту до 100 метров. Это движение заставляет камни Ио тереться друг о друга, выделяя огромное количество тепла — в 20 раз больше, чем на Земле.
Ио. NASA
Если бы Ио был единственным спутником Юпитера, его орбита, вероятно, давно бы «стабилизировалась» в круг, но постоянное притяжение внешних соседей Ио — Европы и Ганимеда — не позволяет этому произойти. Ио не может избежать этой постоянной игры в гравитационное перетягивание каната и последующего разогрева планеты.
По данным Европейского космического агентства (ESA), поверхность Ио в основном состоит из серы и диоксида серы. На поверхности также обнаружены участки инея из диоксида серы, а также сотни вулканов.
По данным ЕКА, атмосфера Ио из диоксида серы чрезвычайно разрежена — ее поверхностное давление составляет около одной миллиардной от давления земной атмосферы .
Спутник Юпитера Ио может быть и небольшим (примерно размером с земную Луну) по сравнению с планетой (внутрь Юпитера могло бы поместиться более 1300 планет размером с Землю), но Ио все равно оказывает огромное влияние на свою родительскую планету — Юпитер.
Орбита Ио пересекает мощные магнитные силовые линии Юпитера, превращая Ио в электрический генератор. По данным НАСА, Ио может генерировать на своём пути 400 000 вольт, создавая, в свою очередь, электрический ток силой 3 миллиона ампер. Затем этот ток возвращается обратно вдоль линий магнитного поля Юпитера и вызывает грозы в верхних слоях атмосферы планеты.
Вращение Юпитера приводит к тому, что магнитные силы каждую секунду снимают с Ио около тонны вещества. Вещество ионизируется и образует облако излучения в форме пончика, называемое плазменным тором. Часть ионов втягивается в верхние слои атмосферы Юпитера и вызывает полярные сияния. Пример такой активности был замечен космическим телескопом «Хаббл», который в 2018 году обнаружил влияние Ио и другого спутника Юпитера, Ганимеда, на полярные сияния Юпитера. Исследование 2022 года выявило новые доказательства существования вулканов на Ио и электрических токов, вызывающих полярные сияния на Юпитере.
Согласно наблюдениям телескопа Gemini North на Гавайях и техасского спектрографа Echelon Cross Echelle (TEXES), у Ио также есть коллапсирующая атмосфера. Газовая оболочка из диоксида серы замерзает, пока Ио ежедневно находится в тени Юпитера.
Составное изображение полярных сияний на Юпитере, полученное с помощью спектрографа космического телескопа «Хаббл». NASA, ESA и Дж. Николсом (Университет Лестера)
Когда Ио возвращается на солнечный свет, замерзающий диоксид серы снова превращается в газ. Учёные давно подозревали существование этого явления, но только после этого исследования, впервые запечатлевшего атмосферу Ио в темноте, исследователи нашли подтверждающие доказательства.
Ио был первым спутником Юпитера, открытым итальянским астрономом Галилео Галилеем 8 января 1610 года. По данным НАСА, он открыл луну за день до этого, но не мог отличить Ио от Европы, другого спутника Юпитера, до следующей ночи.
Это открытие, наряду с открытием трёх других лун Юпитера, стало первым случаем обнаружения луны, вращающейся вокруг планеты, отличной от Земли. Открытие Галилея в конечном итоге привело к пониманию того, что планеты вращаются вокруг Солнца, а не наша Солнечная система вращается вокруг Земли.
Галилей впервые назвал этот спутник Юпитером I. В середине XIX века спутник был переименован в Ио. В греческой мифологии Ио была жрицей Геры (супруги Зевса) и дочерью Инаха, царя Аргоса. Зевс (соответствие римского бога Юпитера) влюбился в неё, но превратил в корову, чтобы его жена Гера (или Юнона) не застала его с ней врасплох.
Хотя к Ио не было отправлено ни одной специальной миссии, несколько космических аппаратов пролетали мимо Юпитера и наблюдали его спутники. Первым в 1973 году к планете прибыл аппарат NASA «Пионер-10», а в 1974 году — «Пионер-11». Зонды NASA «Вояджер-1» и «Вояджер-2 » вернулись в эту систему, сделав впечатляющие фотографии во время своих пролётов в 1979 году.
В период с 1995 по 2002 год космический аппарат НАСА «Галилео» совершил несколько пролётов мимо Ио и предоставил нам самые близкие на сегодняшний день изображения этого вулканического спутника. В 2000 году «Кассини» изучал Ио во время пролёта по пути к Сатурну.
В 2012 году были получены фотографии вулканического спутника Юпитера — Ио
На вулканическом спутнике Юпитера Ио наблюдалось два серных извержения. Проект Галилео, JPL, NASA
Шлейф вулкана Ио. Этот кадр из пятикадровой серии фотографий, сделанных миссией NASA «Новые горизонты», запечатлел гигантский выброс вулкана Тваштар на спутнике Юпитера Ио. С этой точки обзора видна только верхняя часть выброса. Источник выброса находится на 130 км ниже края диска Ио, на обратной стороне спутника. Космический аппарат «Новые горизонты» сделал этот снимок во время пролёта 1 марта 2007 года по пути к Плутону. Лаборатория прикладной физики НАСА/Университет Джонса Хопкинса/Юго-Западный научно-исследовательский институт
Ио и Европа снова встречаются. Это прекрасное изображение полумесяцев вулканического Ио и более спокойной Европы представляет собой комбинацию двух снимков New Horizons, сделанных 2 марта 2007 года. Ио затмевает всех прекрасным проявлением вулканической активности. Лаборатория прикладной физики НАСА/Университет Джонса Хопкинса/Юго-Западный научно-исследовательский институт
Виды Ио с Галилея. Наблюдения космического аппарата «Галилео»: слева представлено трёхцветное изображение Ио в глобальном масштабе, полученное 3 июля 1999 года (орбита 21) с разрешением 1,3 км на пиксель. Соответствующее инфракрасное изображение справа было получено 16 октября 2001 года в дневное время на длине волны 4,7 мкм и имеет пространственное разрешение 30 км на пиксель. На снимке в ближнем инфракрасном диапазоне показано тепловое излучение активных вулканов. НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны
Яркие и молодые извержения на Ио. Наблюдения за несколькими яркими и молодыми извержениями на спутнике Юпитера Ио, обнаруженными на коротких волнах (~ 2,1 мм) вверху и на больших волнах (~ 3,2 мм) внизу с 2004 года с помощью 10-метрового телескопа WM Keck (май 2004 г., август 2007 г., сентябрь 2007 г., июль 2009 г.), 8-метрового телескопа Gemini North (август 2007 г.) и 8-метрового телескопа ESO VLT-Yepun (февраль 2007 г.) и их адаптивных оптических систем. Ф. Марчис
Спокойная активность Ио, наблюдавшаяся в 2010 и 2011 годах, показала несколько квазипостоянных извержений в полосе Lp (на длине волны ~3 мкм) [внизу] и отсутствие ярких вспышек или молодых извержений в полосе K (на длине волны ~2 мкм). Ф. Марчис
Моделирование наблюдений Ио с использованием телескопа WM Keck и его современной системы адаптивной оптики, системы адаптивной оптики следующего поколения, установленной на телескопе WM (KNGAO), и Тридцатиметрового телескопа (TMT), оснащенного его системой адаптивной оптики под названием (NFIRAOS). Ф. Марчис
Первая глобальная карта Ио, вулканического спутника Юпитера. Эта первая в истории полная карта вулканического спутника Юпитера Ио, опубликованная 19 марта 2012 года, была создана с использованием данных и изображений, полученных с космического аппарата НАСА «Галилео» (который изучал Юпитер и его спутники в период с 1995 по 2003 год) и миссии «Вояджер» в 1979 году. Цветные изображения с «Галилео» были наложены на монохромные изображения с более высоким разрешением. Геологическая служба США
Спутник Юпитера Ио, снимок сделан космическим аппаратом НАСА «Галилео». Ио, самое вулканическое тело в Солнечной системе, видно на этом составном изображении, полученном космическим аппаратом НАСА «Галилео» в 1996 году. Наименьшие различимые объекты имеют размер 2,5 километра. НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны
В 2020 году было обнаружено, что именно вулканы питают газообразную атмосферу на спутнике Юпитера Ио.
Известно, что атмосфера Ио в основном состоит из диоксида серы, но источник этого газа уже давно является предметом споров. Атмосфера Ио примерно в миллиард раз тоньше, чем у нашей планеты, что позволило ученым заглянуть на поверхность луны, усеянную лавовыми озерами, жидкими породами и серным льдом. Эта работа была описана в новом исследовании, принятом к публикации в журнале Planetary Science Journal
Орбитальная миссия НАСА «Юнона», которая должна была завершиться в июле 2021 года, в основном наблюдала за самим Юпитером, поэтому вместо использования орбитального зонда ученые изучали Ио с помощью радиотелескопов, включая ALMA (Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая антенная решетка) в Чили, а также оптических и инфракрасных телескопов, таких как телескопы Кека на Гавайях.
Де Патер и её коллеги изучили 30-летние наблюдения за атмосферой спутника и обнаружили, что каждые 42 часа, пока Ио вращается вокруг Юпитера, атмосфера спутника становится крайне нестабильной. В новом исследовании учёные обнаружили, что 20 марта 2018 года, когда Юпитер затмил спутник, что привело к временному понижению температуры, уровень диоксида серы, по-видимому, резко снизился.
На этом составном изображении показана луна Юпитера Ио на фоне снимка Юпитера, полученного космическим телескопом «Хаббл». В новом исследовании учёные показали, как диоксид серы в атмосфере спутника возникает в результате вулканической активности. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), И. де Патер и др.; NRAO/AUI NSF, С. Даньелло; НАСА/ЕКА
Исследователи определили, что падение температуры, вероятно, привело к тому, что газ, по сути, обрушился обратно на поверхность луны. Хотя средняя температура поверхности Ио составляет около минус 202 градусов по Фаренгейту (минус 130 градусов по Цельсию), это падение температуры должно было снизить её до минус 270 градусов по Фаренгейту (минус 168 градусов по Цельсию), что ниже точки замерзания диоксида серы.
Группа ученых еще больше подтвердила эти выводы, когда в сентябре 2018 года, после того как Луна вышла из холодного затмения, выбросы диоксида серы вернулись на прежний уровень. (Этот отскок произошел быстро, всего за 10 минут).
«Как только Ио попадает на солнечный свет, температура повышается, и весь этот лед SO2 сублимируется в газ, и атмосфера восстанавливается примерно за 10 минут — быстрее, чем предсказывали модели», — сказал де Патер.
Исследователи также обнаружили свидетельства существования «скрытых вулканов», то есть вулканов, не выделяющих дым или другие частицы, наблюдая за низким содержанием диоксида серы в атмосфере спутника. Кроме того, в июле команда отметила обширное присутствие оксида серы в атмосфере Ио, но только над действующими вулканами.
Используя эти данные и наблюдая за тем, как Ио входит и выходит из затмения, команда смогла определить, какая часть диоксида серы на спутнике вызвана вулканической деятельностью. «Когда Ио попадает в тень Юпитера и находится вне зоны прямого солнечного света, для диоксида серы становится слишком холодно, и он конденсируется на поверхности Ио. В это время мы можем видеть только диоксид серы вулканического происхождения. Таким образом, мы можем точно определить, какая часть атмосферы подвержена влиянию вулканической активности», — заявила в том же заявлении соавтор исследования Статия Лущ-Кук из Колумбийского университета.
Команда надеется продолжить изучение Ио, ее атмосферы и вулканической активности, чтобы разгадывать тайны этого мира, в том числе температуру ее нижних слоев атмосферы.
В 2021 году космический аппарат «Юнона» принял частную радиопередачу с ближайшего к Юпитеру спутника — Ио, где наблюдается высокая вулканическая активность.
Космический аппарат НАСА «Юнона» «слушает» радиоизлучение вулканического спутника Юпитера Ио, что позволяет исследователям выяснить, что вызывает странные радиоволны.
Из всех планет Солнечной системы Юпитер обладает самым большим и мощным магнитным полем, простирающимся настолько далеко, что некоторые луны планеты вращаются внутри него. Поскольку Ио находится ближе всего к планете, луна, по данным НАСА, «втянута в гравитационное перетягивание каната» между Юпитером и двумя другими крупными спутниками. Эти противоположные силы притяжения вызывают мощный внутренний нагрев, что привело к сотням вулканических извержений на поверхности луны.
В заявлении НАСА говорится, что вулканы выбрасывают в космос тонну газов и частиц в секунду. Часть этого материала распадается на электрически заряженные ионы и электроны, которые затем обрушиваются на Юпитер через магнитное поле планеты. Электроны, попавшие в магнитное поле, ускоряются в направлении полюсов Юпитера и по пути генерируют явление, которое учёные называют декаметровыми радиоволнами (также известными как декаметровое радиоизлучение, или ДЭМ).
Это концептуальное изображение демонстрирует большое и мощное магнитное поле Юпитера и то, как оно связывает орбиту Ио с атмосферой Юпитера. NASA/GSFC/Джей Фридлендер
Когда космический аппарат находится в нужном месте для прослушивания, прибор Waves на борту «Юноны» может улавливать эти радиоволны, заявила Ясмина Мартос из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА. Исследователи использовали данные, полученные с «Юноны», чтобы определить, откуда в массивном магнитном поле Юпитера исходит радиоизлучение. Эти данные проливают свет на поведение огромных магнитных полей, создаваемых газовыми гигантами.
По словам исследовательской группы, радиоволны исходят из пространства, которое можно описать как полый конус, где условия идеальны: определённая напряжённость магнитного поля и плотность электронов. Сигнал вращается подобно маяку, и «Юнона» улавливает его только тогда, когда «свет» падает на космический аппарат, говорится в заявлении НАСА.
Радиоданные также показали, что электроны, создающие эти радиоволны, излучают огромное количество энергии, в 23 раза превышающее ожидания исследователей. По словам исследовательской группы, такие электроны могут исходить и из других источников, например, из магнитного поля планеты или солнечного ветра.
В конце 2022 года научный мир был в ожидании, когда зонд НАСА будет исследовать самый активный вулканический мир Солнечной системы — Ио на Юпитере. После изучения спутников Юпитера Ганимеда и Европы зонд НАСА «Юнона» готовился направить свой взор на третий из четырех главных спутников этой гигантской планеты — таинственный вулканический спутник Ио.
Зонд «Юнона», находящийся на орбите Юпитера с 2016 года, получил команды от команд управления НАСА на съёмку Ио 15 декабря 2022 года. Ио, примерно такого же размера, как Луна, ожидалось, останется в центре внимания «Юноны» в течение следующих полутора лет, поскольку зонд должен был совершить в общей сложности девять пролётов мимо спутника, два из которых на расстоянии 930 миль (1500 километров) от её поверхности. Для сравнения, космический аппарат «Орион» пролетел мимо Луны во время недавно завершившейся миссии «Артемида-1» на гораздо более близкой высоте — всего 80 миль (130 км).
Как говорилось в заявлении НАСА, эти пролеты позволят ученым «провести первую кампанию по высокоточному мониторингу покрытого магмой спутника Ио, изучая вулканы Ио и то, как вулканические извержения взаимодействуют с мощной магнитосферой и полярными сияниями Юпитера».
«Юнона» уже делала краткий обзор Ио. В июне 2022 года спутник прошёл мимо Луны на расстоянии около 80 000 км.
Вулканический спутник Юпитера Ио, запечатленный зондом «Юнона» в начале этого года. NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Ио сильно отличается от покрытых льдом лун Ганимеда и Европы, под замерзшей поверхностью которых, как полагают, скрываются океаны воды, в которых, по мнению ученых, могут существовать примитивные формы жизни.
Поверхность Ио, напротив, покрыта озёрами лавы, извергающимися из сотен вулканов, разбросанных по поверхности спутника. По данным НАСА , некоторые из лавовых гейзеров извергаются на высоту в десятки километров. Хотя, в отличие от Ганимеда и Европы, на Ио вряд ли есть жизнь, учёные всё же стремятся получить детальное представление об этом спутнике, который является самым тектонически активным телом во всей Солнечной системе .
Наблюдения за Ио являются частью расширенной миссии «Юноны», которая началась в 2021 году.
«Команда очень рада, что расширенная миссия «Юноны» будет включать изучение спутников Юпитера», — заявил Скотт Болтон, главный исследователь программы «Юнона» из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. «С каждым близким пролётом мы получали огромное количество новой информации».
Хотя датчики «Юноны» были в первую очередь разработаны для изучения этого газового гиганта, они также демонстрируют выдающиеся результаты при исследовании лун Юпитера, добавил Болтон. Пролёт Ганимеда в 2021 году вызвал шквал статей о поверхности луны, её магнитном поле, внутреннем строении и взаимодействии с магнитосферой Юпитера. Пролёт Европы в сентябре 2022 года позволил впервые в истории провести трёхмерное наблюдение замороженной оболочки этого ледяного мира.
Измерения, выполненные с помощью микроволнового радиометра (MWR) аппарата «Юнона», позволили команде впервые заглянуть под ледяной покров Европы и Ганимеда. Прибор смог измерить структуру, чистоту и температуру водяного льда этих спутников и их океанов на глубине до 24 км.
Мощное, длящееся несколько месяцев извержение вулкана потрясло спутник Юпитера Ио в 2022 году. Ио — самое вулканическое тело в Солнечной системе, которое ежегодно производит выбросы, самый крупный из которых произошел осенью 2022 года.
На спутнике Юпитера Ио было замечено мощное извержение вулкана. Извержение наблюдалось осенью 2022 года с помощью обсерватории Io Input/Output (IoIO) старшим научным сотрудником Института планетарных наук (PSI) Джеффом Моргенталером.
Ио, один из крупнейших спутников Юпитера, считается самым вулканическим телом Солнечной системы с его экстремальными условиями и ежегодными вспышками вулканизма, вызванными огромным гравитационным влиянием его материнской планеты.
Гравитация Юпитера, самой массивной планеты Солнечной системы, и двух других крупных лун Юпитера создают внутри Ио мощные приливные силы. Это растягивает и сжимает Ио, самый внутренний из четырёх крупных лун Юпитера, вызывая бурную вулканическую активность.
Изображение выброса натрия, вызванного вулканическим извержением на Ио, полученное с помощью коронографа. Изображение получено обсерваторией Io Input/Output (IoIO) Института планетологии. Джефф Моргенталер, PSI
Управляемый PSI телескоп IoIO расположен недалеко от Бенсона, штат Аризона, и с 2017 года ведет наблюдение за вулканической активностью на Ио. Используя коронографическую технологию, которая приглушает свет, исходящий от Юпитера, инструмент способен получать изображения слабых газов вблизи газового гиганта.
Смотрите также... Перед новым, 2026 годом, марсоход Curiosity почти завершил исследование горы Шарп Процесс адаптации космонавтов к земной гравитации после длительного пребывания в космосе |
Это позволило Моргенталеру заметить усиление яркости натрия в облаке или «туманности» вокруг Юпитера, которое началось в период с июля по сентябрь 2022 года и закончилось только в 2023 году.
Ионизированная сера, окружающая Юпитер в форме пончика и называемая плазменным тором Ио, также стала ярче осенью 2022 года. Однако это усиление было менее выраженным, чем усиление яркости плазменного тора Ио, наблюдавшееся во время предыдущих вспышек.
«Это может говорить нам о составе вулканической активности, вызвавшей выброс, или это может говорить нам о том, что тор более эффективно избавляется от материала, когда в него попадает больше материала», — сказал Моргенталер в своем заявлении .
Эти дополнительные копии IoIO, расположенные в разных точках земного шара, могут помочь астрономам продолжать наблюдение за спутником Юпитера с Земли в перерывах, вызванных неблагоприятными погодными условиями. Большее количество устройств IoIO также может обеспечить больше времени для наблюдения за высокодинамичным плазменным тором Ио и натриевой туманностью Юпитера.
Помимо изучения Юпитера и окружающих его элементов, IoIO наблюдает за натриевым «хвостом», который следует за Меркурием и планетами за пределами Солнечной системы, экзопланетами, когда они проходят по диску своих звезд.
В 2022 году выяснилось, что полярные сияния на Юпитере возникают в результате магнитного «перетягивания каната» с вулканическими извержениями на его спутнике Ио. Согласно новым исследованиям, полярные сияния на Юпитере вызваны космической игрой в «перетягивание каната», подпитываемой вулканами на самом внутреннем спутнике планеты — Ио.
Космический аппарат NASA Juno и космический телескоп Hubble обнаружили новые доказательства того, что быстрое вращение Юпитера и выбросы серы и кислорода из вулканов на Ио — самом вулканически активном мире в Солнечной системе — создают систему электрического тока, которая вызывает мощные полярные сияния, наблюдаемые вокруг полюсов газового гиганта, говорится в заявлении Университета Лестера. Эти выводы были опубликованы 5 января 2022 года в журнале Geophysical Research: Space Physics.
«У нас уже более двух десятилетий существуют теории, связывающие эти электрические токи с мощными полярными сияниями Юпитера, и было невероятно волнительно наконец-то проверить их, найдя эту взаимосвязь в данных», — заявил Джонатан Николс, ведущий автор исследования из Университета Лестера. «Когда мы сопоставили их, я чуть не упал со стула, увидев, насколько очевидна эта связь».
Художественная иллюстрация эффекта «перетягивания каната», возникающего, когда выброшенный из Юпитера материал движется вдоль линий магнитного поля Юпитера обратно к полюсам планеты и проходит через верхние слои атмосферы планеты. Эмма Банс/Стэнли Коули/Джонатан Николс/Университет Лестера
Юпитер более чем в 11 раз шире Земли, совершает один оборот вокруг своей оси примерно за 9,5 часов. На спутнике Юпитера Ио, вращающемся вокруг своей оси на среднем расстоянии около 422 000 километров (262 000 миль), находится более 400 действующих вулканов, которые выбрасывают лаву на высоту десятков километров. Эти выбросы попадают на орбиту Юпитера и превращаются в электрически заряженную материю, или плазму, говорится в заявлении.
Модуль Magnetic Field Investigation космического аппарата Juno, который измеряет магнитное поле Юпитера с орбиты, дает детальное представление о внешней плазменной среде Юпитера и проходящих через нее электрических токах, в то время как спектрограф Hubble измеряет яркость полярных сияний на Юпитере.
«Эти захватывающие результаты изучения полярных сияний на Юпитере свидетельствуют о мощи объединения наземных наблюдений «Хаббла» с измерениями «Юноны»», — заявил Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона» в НАСА. «Снимки дают общую картину, в то время как «Юнона» исследует объект вблизи. Вместе они — отличная команда!»
Быстрое вращение Юпитера отталкивает большую часть выбрасываемого из него материала, и по мере того, как материал движется наружу, скорость его вращения замедляется. Однако Юпитер пытается поддерживать вращение этого материала с той же скоростью, что и его собственное, посредством электрических токов, протекающих через верхние слои атмосферы и магнитосферу планеты — область, находящуюся под влиянием магнитного поля планеты, говорится в заявлении.
В свою очередь, это создаёт электромагнитное «перетягивание каната» между системой электрических токов и веществом в магнитосфере. По мере того, как вещество движется вдоль линий магнитного поля Юпитера, возвращаясь к полюсам планеты, оно проходит через верхние слои атмосферы планеты и взаимодействует с газами, создавая яркие полярные сияния.
«Обнаружение этой связи очень волнительно, поскольку она помогает нам понять, как работает магнитное поле не только Юпитера, но и планет, вращающихся вокруг других звезд, для которых мы ранее применяли те же теории, а теперь с новой уверенностью», — сказал Николс в своем заявлении.
В 2023 году зонд НАСА «Юнона» сфотографировал крупным планом лавовые озера на спутнике Юпитера Ио. Инфракрасные снимки, полученные с работающего на солнечной энергии космического аппарата, обострили дискуссию о внутренних процессах самого горячего спутника Юпитера.
Новые данные, полученные зондом НАСА «Юнона», дали более полную картину распространения лавовых озёр на спутнике Юпитера Ио и представление о происходящих там вулканических процессах. Эти результаты были получены благодаря инструменту Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM), предоставленному Итальянским космическим агентством и способному «видеть» в инфракрасном диапазоне. 20 июня 2023 года исследователи опубликовали статью о последних вулканических открытиях, сделанных зондом «Юнона», в журнале Nature Communications Earth and Environment.
В мае и октябре 2023 года аппарат «Юнона» пролетал мимо Ио, находясь на расстоянии около 35 000 и 13 000 километров соответственно. Среди приборов «Юноны», которые хорошо разглядели этот завораживающий спутник, был JIRAM.
Камера JunoCam на борту космического аппарата НАСА «Юнона» запечатлела два вулканических шлейфа, поднимающихся над горизонтом спутника Юпитера Ио. Изображение было получено 3 февраля с расстояния около 3800 километров (2400 миль). NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, обработка изображений: Андреа Лак (CC BY)
Разработанный для регистрации инфракрасного излучения (невидимого человеческим глазом), исходящего из глубин Юпитера, JIRAM исследует атмосферный слой на глубине от 50 до 70 километров (от 30 до 45 миль) под верхними слоями облаков газового гиганта. Однако во время расширенной миссии «Юноны» команда миссии также использовала этот инструмент для изучения лун Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Снимки Ио, полученные JIRAM, показали наличие ярких колец, окружающих дно многочисленных горячих точек.
«Высокое пространственное разрешение инфракрасных снимков JIRAM в сочетании с благоприятным положением «Юноны» во время пролётов показали, что вся поверхность Ио покрыта лавовыми озёрами, расположенными в кальдероподобных образованиях», — сказал Алессандро Мура, соисследователь «Юноны» из Национального института астрофизики в Риме. «В той области поверхности Ио, по которой у нас имеются наиболее полные данные, мы оцениваем, что около 3% её поверхности покрыто одним из таких озёр расплавленной лавы». (Кальдера — это большая впадина, образующаяся при извержении и обрушении вулкана.)
Данные JIRAM, полученные при пролёте Ио, не только демонстрируют обильные запасы лавы на этом спутнике, но и дают представление о том, что может происходить под поверхностью. Инфракрасные снимки нескольких лавовых озёр Ио показывают тонкий круг лавы на границе между центральной коркой, покрывающей большую часть лавового озера, и его стенками. Отсутствие лавовых потоков на краю озера и за его пределами указывает на повторное использование расплава, что указывает на баланс между расплавом, извергающимся в лавовые озёра, и расплавом, циркулирующим обратно в подземную систему.
Инфракрасные данные, полученные 15 октября 2023 года прибором JIRAM на борту аппарата NASA «Юнона», показывают озеро Чорс-Патера, лавовое озеро на спутнике Юпитера Ио. Команда считает, что озеро в основном покрыто толстой расплавленной корой с горячим кольцом по краям, где лава из недр Ио напрямую контактирует с космосом. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/ASI/INAF/JIRAM/MSSS
«Теперь у нас есть представление о том, какой тип вулканизма наиболее распространён на Ио: огромные лавовые озёра, где магма движется вверх и вниз», — сказал Мура. «Лавовая корка вынуждена разбиваться о стенки озера, образуя типичное лавовое кольцо, которое можно увидеть в гавайских лавовых озёрах. Высота стенок, вероятно, достигает сотен метров, что объясняет, почему магма обычно не выливается из патер» — чашеобразных образований, созданных вулканической деятельностью, — «и не движется по поверхности луны».
Данные JIRAM предполагают, что большая часть поверхности этих горячих точек Ио состоит из каменистой коры, которая циклически движется вверх и вниз как единая непрерывная поверхность из-за центрального подъёма магмы. Согласно этой гипотезе, поскольку кора касается стенок озера, трение препятствует её скольжению, что приводит к её деформации и, в конечном итоге, разрушению, обнажая лаву непосредственно под поверхностью.
Альтернативная гипотеза остается в силе: магма поднимается в середине озера, распространяется и образует корку, которая опускается вдоль края озера, обнажая лаву.
«Мы только начинаем изучать результаты JIRAM, полученные в ходе близких пролётов Ио в декабре 2023 и феврале 2024 года», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь проекта «Юнона» в Юго-Западном исследовательском институте в Сан-Антонио. «Наблюдения предоставляют новые, захватывающие данные о вулканических процессах на Ио. В сочетании с долгосрочной программой «Юнона» по мониторингу и картированию вулканов на ранее не наблюдавшихся северном и южном полюсах Ио, JIRAM становится одним из самых ценных инструментов для изучения того, как устроен этот изменчивый мир».
В 2023 году Миссия НАСА «Юнона» раскрыла сердце вулканической ярости на спутнике Юпитера. Ученые, работающие в рамках миссии НАСА «Юнона» к Юпитеру, обнаружили, что вулканы на спутнике Юпитера Ио, вероятно, питаются энергией из собственных очагов бурлящей горячей магмы, а не из магматического океана. Это открытие раскрывает 44-летнюю загадку о происхождении подземных образований самых ярких геологических структур Луны.
Статья об источнике вулканизма на Ио была опубликована в журнале Nature 12 декабря 2023 года, а ее выводы, а также другие результаты научных исследований на Ио, обсуждались на пресс-конференции в Вашингтоне на ежегодном собрании Американского геофизического союза — крупнейшем в стране собрании ученых, изучающих Землю и космос.
Размером примерно с Луну, Ио известен как самое вулканически активное тело в нашей Солнечной системе. На спутнике насчитывается около 400 вулканов, которые непрерывно извергают лаву и струи, что способствует образованию корки на его поверхности.
Хотя этот спутник был открыт Галилео Галилеем 8 января 1610 года, вулканическая активность там не была обнаружена до 1979 года, до тех пор, когда специалист по визуализации Линда Морабито из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии впервые обнаружила вулканический шлейф на снимке, полученном с космического корабля агентства «Вояджер-1» .
«С момента открытия Морабито планетологи задавались вопросом, как вулканы питались лавой из-под поверхности», — сказал Скотт Болтон, главный исследователь миссии «Юнона» из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Существовал ли неглубокий океан раскаленной магмы, питавший вулканы, или их источник был более локализован? Мы знали, что данные, полученные в ходе двух очень близких пролётов «Юноны», могут дать нам некоторое представление о том, как на самом деле функционировала эта измученная луна».
Эта серия из пяти кадров демонстрирует гигантский шлейф, вырывающийся из вулкана Тваштар на Ио, простирающийся на 330 километров над поверхностью огненного спутника. Съемка продолжалась восемь минут в рамках миссии NASA New Horizons, когда аппарат пролетал мимо Юпитера в 2007 году. NASA/Лаборатория прикладной математики имени Джонса Хопкинса/SwRI
Космический аппарат «Юнона» совершил чрезвычайно близкие пролёты к Ио в декабре 2023 года и феврале 2024 года, приблизившись к её поверхности на расстояние около 930 миль (1500 километров). Во время этих сближений «Юнона» поддерживала связь с сетью дальней космической связи НАСА (NASA Deep Space Network) , получая высокоточные двухчастотные доплеровские данные, которые использовались для измерения гравитации Ио путём отслеживания её влияния на ускорение космического аппарата. Полученные миссией данные о гравитации луны в ходе этих пролётов привели к появлению новой статьи, раскрывающей более подробную информацию о влиянии явления, называемого приливным изгибом.
Ио находится чрезвычайно близко к гигантскому Юпитеру, совершая полный оборот вокруг газового гиганта по эллиптической орбите каждые 42,5 часа. С изменением расстояния меняется и гравитационное притяжение Юпитера, что приводит к неумолимому сжатию спутника. Результат: экстремальный случай приливного изгиба — трения, вызванного приливными силами, которое генерирует внутреннее тепло.
«Это постоянное сгибание создаёт огромную энергию, которая буквально плавит части недр Ио», — сказал Болтон. «Если на Ио есть глобальный океан магмы, мы знали, что его приливная деформация будет гораздо сильнее, чем у более жёсткой, преимущественно твёрдой недр. Таким образом, в зависимости от результатов зондирования гравитационного поля Ио аппаратом «Юнона», мы сможем определить, скрывается ли под его поверхностью глобальный океан магмы».
Команда «Юноны» сравнила данные доплеровского сближения, полученные в ходе двух пролётов, с наблюдениями, полученными в ходе предыдущих миссий агентства к системе Юпитера, а также с помощью наземных телескопов. Они обнаружили приливную деформацию, согласующуюся с предположением об отсутствии на Ио мелководного глобального магматического океана.
«Открытие, сделанное «Юноной» о том, что приливные силы не всегда создают глобальные океаны магмы, не просто побуждает нас переосмыслить наши знания о недрах Ио», — заявил ведущий автор Райан Парк, соисследователь «Юноны» и руководитель Группы динамики солнечной системы в Лаборатории реактивного движения. «Это имеет значение для нашего понимания других лун, таких как Энцелад и Европа, и даже экзопланет и суперземель. Наши новые открытия дают возможность переосмыслить наши знания о формировании и эволюции планет».
В 2023 году миссия «Юнона» совершала свой 51-й пролет над газовым гигантом Юпитером и его спутниками, когда ей удалось рассмотреть «истерзанную луну» Ио в потрясающих подробностях. Миссия НАСА «Юнона» совершила 51-й близкий пролет мимо Юпитера, в ходе которого удалось сделать потрясающие снимки его спутника Ио.
Юпитер и Ио, запечатленные зондом НАСА «Юнона» во время близкого пролета 16 мая 2023 года. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Обработка изображения: Кевин М. Гилл (CC BY)
16 мая 2023 года аппарат «Юнона» пролетел мимо Ио, приблизившись к вулканическому спутнику Юпитера как никогда ранее. Космический аппарат пролетел на расстоянии всего 35 500 километров (22 060 миль) от поверхности спутника Юпитера.
Если на этих снимках (которые Отдел планетологии НАСА опубликовал в Твиттере 18 мая) этот спутник Юпитера выглядит спокойным, то это впечатление может быть обманчивым. Ио — не просто самый вулканический спутник, вращающийся вокруг газового гиганта; это ещё и самый вулканический мир во всей Солнечной системе.
Космический аппарат Juno наблюдал за спутником Юпитера Ио в видимом и инфракрасном свете во время пролета 1 мая 2023 года, получив этот составной снимок, на котором видны горячие точки на поверхности самого вулканически активного мира Солнечной системы. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
На некоторых детальных снимках, полученных «Юноной» и её камерой JunoCam в видимом свете, видна красноватая поверхность Ио, изрытая вулканами. Инфракрасное изображение луны, полученное ранее во время пролёта 1 мая аппаратом JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper), демонстрирует источник этих шрамов, обнаруживая многочисленные очаги вулканической активности на поверхности луны.
По оценкам НАСА, на поверхности Ио, третьего по величине спутника Юпитера и пятого по величине спутника газового гиганта, расположенного на расстоянии около 422 000 километров от его поверхности, находятся сотни активно извергающихся вулканов. Эти вулканы могут выбрасывать лаву на десятки километров в разреженную безводную атмосферу Ио, которая сама по себе примерно соответствует размеру Луны Земли .
Фотография Ио, сделанная зондом НАСА «Юнона» во время близкого пролета мимо Юпитера 16 мая 2023 года. NASA/Кевин М. Гилл
Крупные спутники Юпитера подвергнутся дальнейшему пристальному наблюдению, когда в 2031 году к ним прибудет аппарат JUpiter Icy Moon Explorer (JUICE). Juice будет изучать на спутниках Европы и Ганимеда, имеющих океаны, условия, необходимые для существования жизни.
В начале 2024 года зонд НАСА «Юнона» зафиксировал активные вулканические извержения на вулканическом спутнике Юпитера Ио. Снимки самого вулканического тела Солнечной системы были сделаны, когда Juno приблизился к Ио ближе, чем любой другой космический аппарат за последние 20 лет.
Космический аппарат НАСА «Юнона» совершил второй пролёт мимо спутника Юпитера Ио, запечатлев в мельчайших подробностях самое вулканическое тело Солнечной системы. Космический аппарат также позволил операторам увидеть ту сторону Ио, которую они не видели 35 лет.
Зонд НАСА «Юнона» сделал захватывающие снимки вулканического спутника Юпитера Ио (слева), включая крупные планы вырывающихся с его поверхности струй (справа). (слева) NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Обработка изображения: Эмма Валимяки; (вставка) NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/AndreaLuck
Снимки Ио были сделаны 3 февраля 2024 года, когда Juno приблизился к поверхности этого спутника Юпитера на расстояние 930 миль (1500 километров).
Такое близкое сближение, которое по расстоянию соответствовало последнему пролету «Юноны» мимо Ио 30 декабря 2023 года, позволило инструменту JunoCam космического корабля запечатлеть несколько вулканических особенностей луны, включая активно извергающиеся шлейфы, лавовые озера и высокие горные вершины, а также тень, которую они отбрасывают на поверхность «Юноны».
Один из самых впечатляющих снимков, сделанных «Юноной», был сделан 4 февраля в конце пролёта и демонстрирует два выброса, исходящих от вулканического спутника. По данным НАСА , выбросы были видны, когда космический аппарат находился на высоте 3852 километра (2393,5 мили) над Ио.
Изображение двух шлейфов, источник которых не показан, свидетельствует о продолжающейся вулканической активности этого спутника Юпитера.
Вулканические выбросы из Ио, запечатленные на снимке Juno 4 февраля 2024 года. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/MSSS/AndreaLuck
Ио по размеру примерно равен земной Луне, но в отличие от Луны он усеян сотнями активно извергающихся вулканов, которые способны выбрасывать материал на десятки миль в разреженную безводную атмосферу этой луны Юпитера.
На другом снимке Ио, полученном сразу после пролёта, на этот раз 5 февраля, луна Юпитера выглядит поистине психоделично. Изображение было создано с использованием данных, полученных с помощью нескольких фильтров, и тёмная левая сторона Ио сияет зелёными и красными оттенками, в то время как освещённая правая сторона приобретает соответствующий огненно-оранжевый оттенок.
Несколько фрактальных фильтров/слоев показывают IO, отображенный в психоделических цветах. НАСА/SwRI/MSSS/MikPetter
На другом снимке, полученном JunoCam 5 февраля, видна сторона Ио, постоянно обращенная к Юпитеру — «субъюпитерианское полушарие».
Впервые с момента пролета «Вояджера-1» через систему Юпитера в марте 1979 года подробно показано субюпитерианское полушарие Ио. NASA/SwRI/JPL/MSSS/Джейсон Перри
По данным НАСА, это первый случай наблюдения за субъюпитерианским полушарием Ио с тех пор, как космический аппарат Voyager 1 пролетел через систему Юпитера в 1979 году.
На этом снимке субюпитерианское полушарие освещено светом, отражающимся от верхних слоев облаков Юпитера. Это освещение позволило JunoCam зафиксировать ряд изменений на поверхности Ио, вызванных вулканической активностью.
Это включает в себя изменение формы сложного поля потока в области Канехекили в левом центре снимка, где находятся две устойчивые высокотемпературные точки и активный вулканический шлейф. К востоку от Канехекили, названного в честь гавайского бога грома, «Юнона» обнаружила новый поток лавы.
Космический аппарат НАСА, находящийся на третьем году своей продленной миссии после завершения основной миссии в июле 2021 года, больше не приблизится к Ио так близко, как в этот раз. С каждым последующим пролётом после 3 февраля он будет приближаться к вулканическому спутнику на всё большее расстояние.
При следующем сближении «Юнона» будет находиться на высоте около 10 250 миль (16 500 км), а последний пролет приведет космический аппарат НАСА на расстояние около 71 450 миль (115 000 километров) от вулканического спутника.
Расширенная миссия «Юноны» по исследованию Юпитера и его спутников продлится до сентября 2025 года, после чего НАСА намеренно направит зонд в атмосферу газового гиганта.
В 2024 году зонд NASA Juno показал вид с воздуха на гору и лавовое озеро на Ио. Снимки, полученные с работающего на солнечной энергии космического аппарата, позволяют крупным планом увидеть интригующие особенности адского спутника Юпитера.
Ученые миссии НАСА «Юнона» к Юпитеру преобразовали данные, собранные во время двух недавних пролётов мимо Ио, в анимационные ролики, демонстрирующие две наиболее впечатляющие особенности этого спутника Юпитера: гору и почти стеклянно-гладкое озеро остывающей лавы. Другие недавние научные результаты, полученные с помощью этого космического аппарата, работающего на солнечной энергии, включают данные о полярных циклонах и обилии воды на Юпитере.
Новые результаты были объявлены в 16 апреля 2024 года, главным исследователем проекта «Юнона» Скоттом Болтоном во время пресс-конференции на Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза в Вене.
В декабре 2023 года и феврале 2024 года аппарат Juno совершил чрезвычайно близкие пролеты мимо Ио, приблизившись на расстояние около 930 миль (1500 километров) к поверхности и получив первые крупные планы северных широт луны.
«Ио буквально усеян вулканами, и мы засняли несколько из них в действии», — сказал Болтон. «Мы также получили отличные снимки крупным планом и другие данные о 200-километровом (127 милях) лавовом озере под названием Локи Патера. Эти безумные острова, расположенные посреди потенциально магматического озера, окруженного горячей лавой, демонстрируют поразительные детали. Зеркальное отражение, зафиксированное нашими приборами, свидетельствует о том, что некоторые участки поверхности Ио гладкие, как стекло, напоминая вулканическое обсидиановое стекло на Земле».
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Карты, созданные на основе данных, собранных с помощью микроволнового радиометра ( MWR ) аппарата «Юнона», показывают, что у Ио не только относительно гладкая поверхность по сравнению с другими галилеевыми лунами Юпитера, но и полюса у него холоднее, чем в средних широтах.
В ходе расширенной миссии «Юнона» космический аппарат с каждым пролётом приближается к северному полюсу Юпитера. Изменение ориентации позволяет прибору MWR улучшить разрешение северных полярных циклонов Юпитера. Полученные данные позволяют сравнивать полюса на разных длинах волн, что показывает, что не все полярные циклоны одинаковы.
«Возможно, самым ярким примером такого несоответствия является центральный циклон на северном полюсе Юпитера», — сказал Стив Левин, научный сотрудник проекта «Юнона» в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Он хорошо виден как на инфракрасных, так и на видимых снимках, но его микроволновое излучение далеко не так сильно, как у других близлежащих циклонов. Это говорит нам о том, что его подповерхностная структура должна сильно отличаться от структуры других циклонов. Команда MWR продолжает собирать всё больше и больше микроволновых данных с каждым витком, поэтому мы планируем разработать более подробную трёхмерную карту этих интересных полярных циклонов».
Одна из основных научных целей миссии — сбор данных, которые помогут учёным лучше понять обилие воды на Юпитере. Для этого научная группа миссии «Юнона» не ищет жидкую воду. Вместо этого они стремятся количественно оценить наличие молекул кислорода и водорода (молекул, из которых состоит вода) в атмосфере Юпитера. Точная оценка критически важна для разгадки тайны формирования нашей Солнечной системы.
Эта анимация, созданная с использованием данных, собранных камерой JunoCam на борту космического аппарата NASA «Юнона» во время пролётов в декабре 2023 года и феврале 2024 года, представляет собой художественное изображение объекта на спутнике Юпитера Ио, который научная группа миссии прозвала «Шпилевой горой». NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Юпитер, вероятно, был первой сформировавшейся планетой, и он содержит большую часть газа и пыли, не вошедших в состав Солнца. Обилие воды также оказывает важное влияние на метеорологию газового гиганта (включая направление ветров на Юпитере) и его внутреннюю структуру.
В 1995 году зонд НАСА «Галилео» предоставил первые данные о количестве воды на Юпитере во время 57-минутного спуска космического аппарата в его атмосферу. Однако эти данные породили больше вопросов, чем ответов, указав, что атмосфера газового гиганта оказалась неожиданно горячей и, вопреки прогнозам компьютерных моделей, безводной.
«Зонд проделал потрясающую научную работу, но его данные настолько отличались от наших моделей обилия воды на Юпитере, что мы рассматривали место, где он взял пробы, как аномалию. Но до «Юноны» мы не могли этого подтвердить», — сказал Болтон. «Теперь, благодаря недавним результатам, полученным с помощью данных MWR, мы установили, что обилие воды вблизи экватора Юпитера примерно в три-четыре раза превышает солнечное обилие водорода. Это окончательно доказывает, что место входа зонда «Галилео» было аномально сухим, похожим на пустыню регионом».
Эта анимация представляет собой художественную концепцию Локи-Патеры, лавового озера на спутнике Юпитера Ио, созданную с использованием данных, полученных камерой JunoCam, установленной на борту космического аппарата НАСА «Юнона». Локи, с множеством островов внутри, представляет собой впадину, заполненную магмой и окруженную расплавленной лавой. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Результаты подтверждают предположение о том, что во время формирования нашей Солнечной системы водяной лёд мог стать источником обогащения тяжёлыми элементами (химическими элементами тяжелее водорода и гелия, аккрецированными Юпитером) в процессе формирования и/или эволюции газового гиганта. Образование Юпитера остаётся загадкой, поскольку результаты исследований ядра газового гиганта, полученные с помощью аппарата «Юнона», указывают на очень низкое содержание воды — загадка, которую учёные всё ещё пытаются разгадать.
Данные, полученные в ходе оставшейся части расширенной миссии «Юноны», могут оказаться полезными, поскольку позволят ученым сравнить обилие воды на Юпитере вблизи полярных регионов с экваториальной областью и прольют дополнительный свет на структуру разреженного ядра планеты.
Лаборатория реактивного движения НАСА, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, штат Калифорния, управляет миссией «Юнона» для Скотта Болтона, главного исследователя из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио. «Юнона» является частью программы «Новые рубежи» НАСА, которая реализуется в Центре космических полётов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, для Управления научных миссий агентства в Вашингтоне. Итальянское космическое агентство (ASI) финансировало проект «Инфракрасный картограф полярных сияний Jovian». Космический аппарат построен и эксплуатируется компанией Lockheed Martin Space в Денвере.
В 2024 году зонд НАСА «Юнона» обнаружил новый огромный вулкан на спутнике Юпитера Ио. Сравнение с данными Galileo показало наличие новых огромных вулканов и потоков лавы.
Исследователи обнаружили огромный новый действующий вулкан на спутнике Юпитера Ио, сравнив изображения, полученные двумя миссиями NASA с разницей более чем в четверть века.
Снимки нового вулкана были сделаны космическим аппаратом НАСА «Юнона» и его камерой JunoCam во время пролёта мимо Ио — самого вулканического тела Солнечной системы — 3 февраля этого года. Снимки были сделаны на ночной стороне Ио, освещённой только отражённым солнечным светом Юпитера.
Параллельное сравнение данных JunoCam от февраля 2024 года с снимками того же района, полученными космическим аппаратом Galileo в ноябре 1997 года, выявляет новую вулканическую структуру на поверхности спутника Юпитера, Ио. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Сравнение с изображениями того же района, расположенного к югу от экватора Ио, полученными космическим аппаратом «Галилео» в ноябре 1997 года, показало, что ранее в этом месте не было никаких вулканических образований, что означает, что этот огромный объект и его последствия появились в какой-то момент в течение последних 27 лет.
Результаты исследования, подтверждающие вулканическую активность Ио, были представлены на Европейском научном конгрессе по планетологии (EPSC) в Берлине.
«Наши последние снимки JunoCam показывают множество изменений на Ио, включая этот большой и сложный вулканический объект, который, по-видимому, образовался из ничего с 1997 года», — сказал Майкл Равайн, менеджер по перспективным проектам в компании Malin Space Science Systems, Inc, которая спроектировала, разработала и эксплуатирует JunoCam для проекта NASA Juno, в заявлении Europlanet.
На снимке JunoCam видна область на восточной стороне вулкана, окрашенная в красный цвет. Предполагается, что это сера, первоначально выброшенная в космос, а затем вернувшаяся на поверхность Ио. На западе видны два тёмных потока лавы длиной около 100 километров, окружённые двумя серыми круглыми отложениями.
Сравнение данных JunoCam от февраля 2024 года с снимками того же района, полученными космическим аппаратом Galileo в ноябре 1997 года (вставка в оттенках серого), выявляет новую вулканическую структуру на поверхности спутника Юпитера, Ио. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Europlanet
Согласно заявлению, JunoCam зафиксировала в общей сложности девять шлейфов, связанных с активными вулканическими образованиями на Ио, а также другие изменения, такие как новые потоки лавы и другие поверхностные отложения, в ходе трех пролетов в 2023 и 2024 годах.
Juno был запущен в 2011 году и достиг системы Юпитера в 2016 году. Космический аппарат завершил свою основную миссию в июле 2021 года, но выполняет расширенную миссию до сентября 2025 года.
В 2025 году космический аппарат НАСА «Юнона» наблюдал за самым мощным вулканическим событием, когда-либо наблюдавшимся на спутнике Юпитера. Даже для спутника Юпитера Ио, самого вулканического тела в Солнечной системе, недавнее вулканическое событие, свидетелем которого стал космический аппарат НАСА «Юнона», превзошло все ожидания.
Это событие было всего лишь одним извержением, сосредоточенным в недавно обнаруженной горячей точке на Ио, которая, по оценкам, больше озера Верхнее на Земле. Эта пока безымянная область настолько мощна, что вырабатываемая ею энергия в шесть раз превышает энергию, вырабатываемую всеми электростанциями Земли вместе взятыми.
На этом аннотированном изображении, полученном инфракрасным тепловизором JIRAM на борту космического корабля NASA Juno 27 декабря 2024 года во время пролета мимо спутника Юпитера, справа от южного полюса Ио можно увидеть огромную горячую точку, по размерам превышающую земное Верхнее озеро. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Команда, стоящая за этими открытиями, использовала данные, собранные аппаратом Juno, который пролетал мимо Ио в декабре 2023 года и феврале 2024 года и приблизился к поверхности спутника Юпитера на расстояние около 1500 километров. В частности, крупная вулканическая точка была замечена во время последнего пролета Juno над Ио 27 декабря 2024 года, когда аппарат приблизился к поверхности Ио на расстояние 74 400 километров и нацелил свой инфракрасный инструмент на южное полушарие спутника.
«В ходе расширенной миссии «Юнона» совершила два очень близких пролёта к Ио», — заявил Скотт Болтон, главный исследователь миссии, из Юго-Западного исследовательского института . «И хотя каждый пролёт предоставлял данные о страдающем спутнике, превосходящие наши ожидания, данные, полученные в ходе этого последнего — и более дальнего — пролёта, просто поразили нас».
Причина, по которой Ио настолько вулканичен, во многом кроется в его материнской планете — Юпитере , крупнейшем мире Солнечной системы. Поскольку Ио совершает оборот вокруг газового гиганта каждые 42,5 часа, огромная гравитация Юпитера создает мощные приливные силы, взаимодействующие с луной-гигантом. Это сжимает и сдавливает Ио, вызывая нагрев недр луны из-за трения. В результате расплавленная лава извергается на поверхность Ио через около 400 вулканов, которыми покрыта луна. Эта лава приносит с собой шлейфы газа и пепла, которые заполняют атмосферу Ио.
Снимки Ио, полученные в 2024 году камерой JunoCam на борту космического аппарата NASA Juno, демонстрируют значительные и заметные изменения поверхности (указаны стрелками) вблизи южного полюса спутника Юпитера. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Обработка изображений: Джейсон Перри
Более того, извержения лавы вызывают обжигающее тепло, которое «Юнона» может наблюдать из космоса в инфракрасном свете с помощью своего инструмента Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM). JIRAM позволяет ученым собирать данные о «погодном слое» Ио, расположенном примерно в 50–70 километрах (30–45 милях) ниже вершин облаков южного полушария луны-гиганта.
Это привело к открытию ранее неизвестного региона Ио, подверженного экстремальной вулканической активности на площади 40 000 квадратных миль (100 000 квадратных километров).
«JIRAM зафиксировал событие экстремального инфракрасного излучения — огромную горячую точку — в южном полушарии Ио, настолько интенсивное, что оно заполнило наш детектор», — заявил Алессандро Мура, исследователь миссии «Юнона» из Национального института астрофизики в Риме. «Однако у нас есть доказательства того, что на самом деле мы обнаружили несколько близко расположенных горячих точек, излучавших излучение одновременно, что указывает на наличие под поверхностью обширной системы магматических камер. Данные подтверждают, что это самое интенсивное извержение вулкана, когда-либо зарегистрированное на Ио».
«Юнона» не просто запечатлела эту турбулентную область в инфракрасном диапазоне. Её также сфотографировал космический аппарат JunoCam, работающий в видимом свете. Это позволило команде сравнить, как выглядела область во время последнего пролёта с изображениями, полученными во время двух предыдущих пролётов мимо Ио. Они обнаружили изменения в окраске поверхности вокруг этой области, связанные с вулканической активностью и развитием горячих точек.
На изображении изображены Ио и космический аппарат «Юнона» с видом сверху на его южный полюс и крупнейшее в истории Солнечной системы вулканическое извержение, отмеченное кольцом. Роберт Ли (создано с помощью Canva)/NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
Извержения такого масштаба и интенсивности связаны с различными долгосрочными характеристиками. Другие крупные извержения на Ио оставили после себя следы в виде обломков горных пород, выброшенных вулканами, небольших потоков лавы из трещин и вулканических отложений, богатых серой и диоксидом серы.
«Хотя всегда приятно наблюдать события, которые переписывают историю, эта новая горячая точка потенциально способна на гораздо большее», — сказал Болтон. «Эта интригующая особенность может улучшить наше понимание вулканизма не только на Ио, но и на других планетах».
В 2025 году ученые сделали предположение, что Земная Луна, возможно, когда-то была такой же адской, как супервулканический спутник Юпитера Ио.
Луна несколько миллионов лет была вулканической пустыней, покрытой постоянными извержениями, исходившими из гор и даже из самой Земли. Новые исследования показывают, что орбита Луны могла превратить её в расплавленное чудовище за несколько десятков миллионов лет. Результат мог быть сравним с Ио, спутником Юпитера, самым вулканическим телом в Солнечной системе.
В начале истории Солнечной системы массивная протопланета врезалась в молодую Землю. Столкнувшись, вещество смешалось, а затем преобразовалось в два отдельных тела, которые впоследствии стали Землёй и Луной. Они вращались практически друг над другом, но со временем Луна медленно отдалилась, затвердевая по мере своего движения.
В конце концов, гравитация Солнца стала сильнее притягивать Луну . Хотя она находилась дальше Солнца, оба тела притягивали Луну одинаково.
Образующаяся гравитационная мешанина перемешивает недра Луны, расплавляя горные породы и создавая слой магмы, который извергается на поверхность.
Новое исследование предполагает, что поверхность Луны могла быть восстановлена потоками лавы примерно 4,35 миллиарда лет назад. Потоки лавы заполнили бы все существующие кратеры и способствовали бы восстановлению возраста, измеренного по лунным породам и лунным цирконам.
Определение времени образования Луны само по себе представляет сложность. Существует ряд методов: от изучения образцов, доставленных на Землю, до изучения цирконов в этих породах и попыток выяснить, как двигались планеты и их спутники миллиарды лет назад. Но все эти методы могут давать противоречивые ответы.
Определение возраста лунных пород было одним из первых способов, с помощью которых учёные пытались определить возраст Луны. Образцы, доставленные в рамках программы НАСА «Аполлон», были изучены и измерены. Сегодня продолжают поступать новые образцы, теперь уже из продолжающейся китайской программы «Чанъэ». Это новые объекты для изучения и тестирования.
Иллюстрация молодой системы Земля-Луна. Марк Гарлик/Science Photo Library/Getty Images
Второе доказательство возраста Луны исходит от цирконов, находящихся в самих породах. Цирконы — это силикатные минералы, встречающиеся в горных породах как на Земле, так и на Луне, и одни из древнейших объектов в Солнечной системе. Хотя горные породы могут плавиться и преобразовываться, сами цирконы достаточно прочны, чтобы противостоять плавлению при любых температурах, кроме самых высоких.
Оба метода датирования могут быть сложными. Цирконы более точны, но требуют невероятно точных измерений, поэтому учёные смогли изучить их только в последние два десятилетия. С другой стороны, лунные камни сложнее интерпретировать, и они дают разные возрасты. В совокупности эти два метода позволяют предположить, что возраст Луны составляет около 4,35 миллиарда лет.
Учёные также опираются на данные динамических моделей. Исследования Земли показывают, что она накопила множество металлов, связанных с железом, уже после того, как сформировала железное ядро. Эти металлы осели в мантии, составив примерно половину процента массы Земли после завершения формирования ядра, и называются поздним слоем. Но эти металлы должны были быть поглощены, пока вещество ещё летало в хаотичной, загромождённой ранней Солнечной системе, и 4,35 миллиарда лет назад это вещество уже исчезло.
С новыми результатами, опубликованными в журнале Nature в конце 2024 года, Ниммо и его коллеги предполагают, что возраст Луны 4,5 миллиарда лет соответствует измерениям более молодых лунных пород. Когда Луна переживала период «перетягивания каната» между Землёй и Солнцем, плавление привело бы к расплавлению и переформированию лунных пород и цирконов, что дало бы более молодой возраст, который не обязательно отражает время рождения самой Луны.
В течение нескольких десятков миллионов лет вулканическая деятельность могла бы покрывать Луну. Но она не обязательно выражалась бы в виде гигантских извергающихся гор. На Земле вулканический материал богат силикатом, который загущает лаву и позволяет ей накапливаться в гигантские горы. На Луне лава, вероятно, была тоньше и просачивалась сквозь кору, растекаясь по её краям, а не накапливаясь сама на себе.
«Безусловно, вулканическая деятельность была активной, но тогда не было вулканов, которые нам известны», — сказал Ниммо.
Постоянное просачивание, возможно, препятствовало формированию слоя магматического океана, поскольку новообразованная жидкость не задерживалась в мантии. По мере расплавления и повышения её плавучести, она просачивалась вверх, в земную кору. Часть её прорвалась бы наружу, но часть, возможно, просто заполнила бы земную кору, образуя внешние прогибы, подобные тем, что наблюдаются на Земле.
В то время Земля находилась гораздо ближе к Луне, чем сегодня, и, возможно, была бы вдвое больше на лунном небе. «Повсюду были бы видны светящиеся потоки лавы и, возможно, отдельные вулканические извержения», — сказал Ниммо.
По словам Ниммо, состояние, подобное Ио, могло продлиться всего несколько десятков миллионов лет.
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
