IO (SATELLITT): EGENSKAPER, SAMMENSETNING, BANE, BEVEGELSE, STRUKTUR - ARTE - 2026

Io er en del av de fire galileiske satellittene (Io, Europa, Ganymede, Callisto) som er navngitt fordi de ble oppdaget i 1610 av Galileo Galilei med et rudimentært teleskop som han selv bygde.

Det er den tredje største av de galileiske satellittene og av de resterende 75 Jupitersatellittene. I rekkefølge av orbitalradius er det den femte satellitten og den første av galileerne. Navnet kommer fra gresk mytologi, der Io var en av de mange jomfruene som guden Zeus, også kalt Jupiter i romersk mytologi, ble forelsket i.

Figur 1. Io er en del av de fire satellittene som ble oppdaget av Galileo Galilei i 1610, og av de fire er den nærmest planeten. (wikimedia commons).

Io er en tredjedel av jordens diameter og omtrent størrelsen på vår satellitt månen. Sammenlignet med de andre satellittene i solsystemet, rangerer Io femte i størrelse, foran månen.

Overflaten til Io har fjellkjeder som skiller seg ut fra de store slettene. Ingen påvirkningskratere er observert, noe som indikerer at de er blitt slettet av deres store geologiske og vulkanske aktivitet, ansett som den største av alle i solsystemet. Vulkanene produserer skyer av svovelforbindelser som stiger 500 km over overflaten.

Det er hundrevis av fjell på overflaten, noen høyere enn Mount Everest, som har blitt dannet på grunn av satellittens intense vulkanisme.

Oppdagelsen av Io i 1610 og de andre galileiske satellittene forandret perspektivet på vår posisjon i universet, siden vi på den tiden ble antatt å være sentrum for alt.

Ved å oppdage "andre verdener", som Galileo kalte satellittene som kretset rundt Jupiter, ble ideen, som ble foreslått av Copernicus, om at planeten vår kretset rundt Solen, mer mulig og håndgripelig.

Takket være Io ble den første målingen av lysets hastighet foretatt av den danske astronomen Ole Christensen Rømer i 1676. Han innså at varigheten av formørkelsen av Io av Jupiter var 22 minutter kortere da jorden var nærmere Jupiter enn da det var på det lengste punktet.

Det var den tid det tok for lys å reise jordens orbital diameter, derfra beregnet Rømer 225.000 km / s for lysets hastighet, 25% mindre enn den nå aksepterte verdien.

Generelle egenskaper ved Io

Da Voyager-oppdraget nærmet seg det joviske systemet fant det åtte vulkaner som brøt ut på Io, og Galileo-oppdraget, selv om det ikke var i stand til å komme for nær satellitten, brakte frem utmerkede oppløsningsbilder av vulkanene. Ikke mindre enn 100 vulkaner som utbruddet, oppdaget denne sonden.

Figur 2. Overflate av Io som viser de omfattende slettene og rikelig med vulkaner, i sanne farger fotografert av Galileo-sonden. Kilde: NASA.

De viktigste fysiske egenskapene til Io er:

-Dens diameter er 3.643,2 km.

-Masse: 8,94 x 10 ²² kg.

-Detaljer 3,55 g / cm ³ .

-Flatetemperatur: (ºC): -143 til -168

-Akselerasjonen av tyngdekraften på overflaten er 1,81 m / s ² eller 0,185 g.

-Roteringsperiode: 1d 18t 27,6m

-Translasjonsperiode: 1d 18t 27,6m

-Atmosfære sammensatt av 100% svoveldioksid (SO2).

Sammendrag av de viktigste egenskapene til Io

sammensetning

Det mest fremragende kjennetegn ved Io er dens gule farge, som skyldes svovelen som er avsatt på den i det vesentlige vulkanske overflaten. Av denne grunn, selv om virkningene på grunn av meteoritter som giganten Jupiter tiltrekker seg er hyppige, blir de raskt slettet.

Basalter antas å være rikelig i satellitten, som alltid, farget gul av svovel.

Smeltede silikater er rikelig i mantelen (se nedenfor for detaljer om den indre strukturen), mens skorpen er sammensatt av frossent svovel og svoveldioksid.

Io er den tetteste satellitten i solsystemet (3,53 g / cc) og kan sammenlignes med steinete planeter. Silikatbergarten i mantelen omgir en kjerne av smeltet jernsulfid.

Endelig består atmosfæren til Io nesten 100% av svoveldioksid.

Stemning

Spektrale analyser avslører en tynn atmosfære av svoveldioksid. Selv om hundrevis av aktive vulkaner spyr massevis av gasser per sekund, kan ikke satellitten beholde dem på grunn av den lave tyngdekraften, og satellittens rømningshastighet er heller ikke veldig høy.

I tillegg blir ioniserte atomer som forlater Ios nærhet fanget av Jupiters magnetfelt og danner en slags smultring på bane. Det er disse svovelionene som gir den bittesmå og nærliggende satellitten Amalthea, hvis bane er under Io, den rødlige fargen.

Trykket i den tynne og tynne atmosfæren er veldig lav og temperaturen er under -140 ºC.

Overflaten til Io er fiendtlig mot mennesker på grunn av dens lave temperaturer, den giftige atmosfæren og den enorme strålingen, siden satellitten befinner seg innenfor strålingsbeltene til Jupiter.

Ios atmosfære blekner og antennes

På grunn av Io i omløpet er det en tid der satellitten slutter å motta solens lys, siden Jupiter formørker den. Denne perioden varer 2 timer og som forventet synker temperaturen.

Når Io vender mot sola, er temperaturen faktisk -143 ºC, men når den blir formørket av den gigantiske Jupiter, kan temperaturen synke til -168 ºC.

Under formørkelsen kondenserer den tynne atmosfæren til satellitten på overflaten, og danner svoveldioksid og forsvinner fullstendig.

Så når formørkelsen opphører og temperaturen begynner å stige, fordamper det kondenserte svoveldioksid og Ios tynne atmosfære kommer tilbake. Dette er konklusjonen som ble nådd i 2016 av et NASA-team.

Dermed dannes ikke atmosfæren til Io av gasser fra vulkaner, men av sublimering av is på overflaten.

Oversettelse bevegelse

Io gjør en fullstendig revolusjon rundt Jupiter på 1,7 jorddager, og hver sving av satellitten blir formørket av vertsplaneten sin i en periode på 2 timer.

På grunn av den enorme tidevannskraften bør Io-bane være sirkulær, men dette er ikke tilfelle på grunn av samspillet med de andre galileiske månene, som de har i orbital resonans.

Når Io fyller 4 år, blir Europa 2 og Ganymede 1. Det nysgjerrige fenomenet kan sees i følgende animasjon:

Figur 3. Orbital resonans av Io og dets søstersatellitter: Ganymede og Europa. Kilde: Wikimedia Commons.

Denne interaksjonen får satellittenes bane til å ha en viss eksentrisitet, beregnet til 0,0041.

Den minste orbitalradius (periaster eller perihelion) til Io er 420.000 km, mens den største orbitale radius (apoaster eller aphelion) er 423.400 km, noe som gir en gjennomsnittlig orbitalradius på 421.600 km.

Omkretsplanet er skrått i forhold til jordas omkretsplan med 0,040 °.

Io regnes som den nærmeste satellitten til Jupiter, men i virkeligheten er det fire flere satellitter under bane sin, om enn ekstremt liten.

Faktisk er Io 23 ganger større enn den største av disse små satellittene, som sannsynligvis er meteoritter fanget i Jupiters tyngdekraft.

Navnene på de små månene, i rekkefølge av deres vertsplanet, er: Metis, Adrastea, Amalthea og Thebe.

Etter Ios bane er den neste satellitten en galilensk: Europa.

Til tross for å være veldig nær Io, er Europa helt annerledes i sammensetning og struktur. Dette antas å være slik fordi den lille forskjellen i orbitalradiusen (249 tusen km) gjør tidevannskraften på Europa betydelig mindre.

Orbit of Io og magnetosphere of Jupiter

Vulkaner på Io blåser ioniserte svovelatomer ut i verdensrommet som er fanget av Jupiters magnetfelt, og danner en plasmaleder-donut som matcher satellittens bane.

Det er Jupiters eget magnetfelt som bærer det ioniserte materialet fra Ios tynne atmosfære.

Fenomenet skaper en strøm på 3 millioner ampere som forsterker Jupiters allerede kraftige magnetfelt til mer enn det dobbelte av verdien det ville ha hvis det ikke var noe Io.

Rotasjonsbevegelse

Rotasjonsperioden rundt sin egen akse sammenfaller med satellittens omløpsperiode, som er forårsaket av tidevannskraften som Jupiter utøver på Io, og dens verdi er 1 dag, 18 timer og 27,6 sekunder.

Helningen på rotasjonsaksen er ubetydelig.

Intern struktur

Siden dens gjennomsnittlige tetthet er 3,5 g / cm ^3, konkluderes det med at den indre strukturen til satellitten er steinete. Spektral analyse av Io avslører ikke tilstedeværelsen av vann, så eksistensen av is er usannsynlig.

I følge beregninger basert på dataene som er samlet, antas satellitten å ha en liten kjerne av jern eller jern blandet med svovel.

Den blir fulgt av en dyp og delvis smeltet steinmantel, og en tynn, steinete skorpe.

Overflaten har fargene på en dårlig laget pizza: rød, blek gul, brun og oransje.

Skorpen ble opprinnelig antatt å være svovel, men infrarøde målinger avslører at vulkaner sprenger lava ved 1500 ºC, noe som indikerer at den ikke bare er sammensatt av svovel (som koker ved 550 ºC), det er også smeltet stein.

Et annet bevis på tilstedeværelsen av stein er eksistensen av noen fjell med høyder som dupliserer Mount Everest. Svovel alene ville ikke ha styrke til å forklare disse formasjonene.

Den indre strukturen til Io ifølge de teoretiske modellene er oppsummert i følgende illustrasjon:

Figur 4. Struktur av Io. Kilde: Wikimedia Commons.

Geology of Io

Den geologiske aktiviteten til en planet eller satellitt er drevet av varmen fra dens indre. Og det beste eksemplet er Io, det innerste av Jupiters største satellitter.

Den enorme massen av vertsplaneten er en stor attraksjon for meteoritter, som den som husket Shoemaker-Levy 9 i 1994, men Io viser ikke innvirkningskrater, og grunnen er at den intense vulkanske aktiviteten sletter dem.

Io har mer enn 150 aktive vulkaner som spyr nok aske til å begrave slagkratrene. Vulkanismen til Io er mye mer intens enn Jordens og er den største i hele solsystemet.

Det som forbedrer utbruddene av vulkanene i Io, er svovelen som er oppløst i magmaen, som når den slipper ut presset driver magmaen, kaster aske og gass opp til 500 m høyt.

Asken vender tilbake til overflaten av satellitten og produserer lag av søppel rundt vulkanene.

Hvitaktige områder observeres på overflaten av Io på grunn av frosset svoveldioksid. I sprekkene i feilene strømmer den smeltede lavaen og eksploderer oppover.

Figur 5. Sekvens tatt av New Horizons-sonden, som viser en vulkan som bryter ut på overflaten av Io. Kilde: NASA.

Hvor kommer energien fra Io fra?

Med at Io er litt større enn Månen, som er kald og geologisk død, lurer man på hvor energien til denne lille jovianske satellitten kommer fra.

Det kan ikke være den gjenværende formasjonsvarmen, fordi Io ikke er stor nok til å beholde den. Det er heller ikke det radioaktive forfallet i dets indre, siden energien som spredes av vulkanene lett tredobler strålingsvarmen som et organ av en slik størrelse kommer ut.

Ios energikilde er tidevannskraften, på grunn av Jupiters enorme tyngdekraft og på grunn av dens nærhet til den.

Denne kraften er så stor at overflaten på satellitten stiger og faller 100 m. Friksjonen mellom bergartene er det som produserer denne enorme varmen, absolutt mye større enn den bakken tidevannskrefter, som knapt beveger kontinentenes faste overflate med noen få centimeter.

Den enorme friksjonen forårsaket av den gigantiske tidevannskraften på Io får nok varme til å genereres til å smelte de dype lagene. Svoveldioksid fordamper og genererer nok trykk til at magmaen som ble spydd av vulkaner til å avkjøle og dekke overflaten.

Tidevannseffekten avtar med kuben på avstanden til sentrum av attraksjonen, så denne effekten er mindre viktig i satellitter lenger fra Jupiter, der geologien domineres av meteorittpåvirkning.

referanser

1. 20 minutter. (2016) Observasjonen av en formørkelse i Io avslører dens hemmeligheter. Gjenopprettet fra: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) Astronomy: A fysisk perspektiv. Cambridge University Press.
3. Frø og Backman. (2011). Solsystemet. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Io (satellitt). Gjenopprettet fra: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Jupiter-satellitter. Gjenopprettet fra: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Galilensk satellitt. Gjenopprettet fra: wikipedia.com