IO (SATELLIT): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE, STRUKTUR - ARTE - 2025

Io er en del af de fire galileiske satellitter (Io, Europa, Ganymede, Callisto), så de er opkaldt, fordi de blev opdaget i 1610 af Galileo Galilei med et rudimentært teleskop, som han selv byggede.

Det er den tredjestørste af de galileiske satellitter og af de resterende 75 Jupitersatellitter. I orden på orbitalradius er det den femte satellit og den første af galilæerne. Dets navn stammer fra græsk mytologi, hvor Io var en af ​​de mange piger, som guden Zeus, også kaldet Jupiter i romersk mytologi, blev forelsket i.

Figur 1. Io er en del af de fire satellitter, der blev opdaget af Galileo Galilei i 1610, og af de fire er det tættest på planeten. (wikimedia commons).

Io er en tredjedel af jordens diameter og omkring størrelsen på vores satellit Månen. Sammenlignet med de andre satellitter i solsystemet, rangerer Io femte i størrelse, foran månen.

Overfladen af ​​Io har bjergkæder, der skiller sig ud fra de store sletter. Der observeres ingen påvirkningskrater, hvilket indikerer, at de er blevet slettet af deres store geologiske og vulkanske aktivitet, der betragtes som den største af alle i solsystemet. Dens vulkaner producerer skyer af svovlforbindelser, der stiger 500 km over dens overflade.

Der er hundreder af bjerge på dens overflade, nogle højere end Mount Everest, som er dannet på grund af satellitens intense vulkanisme.

Opdagelsen af ​​Io i 1610 og de andre galileiske satellitter ændrede perspektivet på vores position i universet, da vi på det tidspunkt blev antaget at være centrum for alting.

Ved at opdage "andre verdener", som Galileo kaldte satellitterne, der kredsede omkring Jupiter, blev ideen, foreslået af Copernicus, om, at vores planet drejede sig omkring Solen, mere gennemførlig og håndgribelig.

Takket være Io blev den første måling af lysets hastighed foretaget af den danske astronom Ole Christensen Rømer i 1676. Han indså, at varigheden af ​​Io-formørkelse af Jupiter var 22 minutter kortere, da Jorden var tættere på Jupiter end da det var på det længste punkt.

Det var den tid, det tog for lys at rejse jordens orbitaldiameter, hvorfra Rømer estimerede 225.000 km / s for lysets hastighed, 25% mindre end den aktuelt accepterede værdi.

Generelle karakteristika ved Io

Da Voyager-missionen nærmet sig det joviske system fandt den otte vulkaner, der brød ud på Io, og Galileo-missionen, selv om den ikke var i stand til at komme for tæt på satellitten, bragte fremragende opløsningsbilleder af vulkanerne. Ikke mindre end 100 udbrudte vulkaner opdagede denne sonde.

Figur 2. Overflade af Io, der viser de omfattende sletter og rigelige vulkaner, i ægte farver fotograferet af Galileo-sonden. Kilde: NASA.

De vigtigste fysiske egenskaber ved Io er:

-Dens diameter er 3.643,2 km.

-Masse: 8,94 x 10 ²² kg.

-Gennemsnitlig massefylde 3,55 g / cm ³.

-Overfladetemperatur: (ºC): -143 til -168

-Tyngdens acceleration på dens overflade er 1,81 m / s ² eller 0,185 g.

-Rotationsperiode: 1d 18t 27,6m

-Translationsperiode: 1d 18t 27,6m

-Atmosfære sammensat af 100% svovldioxid (SO2).

Resumé af de vigtigste egenskaber ved Io

Sammensætning

Den mest fremragende egenskab ved Io er dens gule farve, der skyldes svovlet, der er afsat på den i det væsentlige vulkaniske overflade. Af denne grund, selv om påvirkningerne på grund af meteoritter, som den gigantiske Jupiter tiltrækker, er hyppige, slettes de hurtigt.

Basalter menes at være rigelige i satellitten som altid farvet gul af svovl.

Smeltede silikater er rigelige i mantlen (se nedenfor for detaljer om den indre struktur), mens skorpen er sammensat af frosset svovl og svovldioxid.

Io er den tætteste satellit i solsystemet (3,53 g / cc) og kan sammenlignes med stenede planeter. Mantelens silikatklippe omgiver en kerne af smeltet jernsulfid.

Endelig består Io-atmosfæren næsten 100% svovldioxid.

Atmosfære

Spektrale analyser afslører en tynd atmosfære af svovldioxid. Selvom hundreder af aktive vulkaner sprøjter et ton gasser pr. Sekund, kan satellitten ikke fastholde dem på grund af den lave tyngdekraft, og satellitens flugthastighed er heller ikke særlig høj.

Derudover er ioniserede atomer, der forlader Ios nærhed, fanget af Jupiters magnetfelt og danner en slags doughnuts på dens bane. Det er disse svovlioner, der giver den lille og nærliggende satellit Amalthea, hvis bane er under Io, den rødlige farve.

Trykket i den tynde og tynde atmosfære er meget lav, og dens temperatur er under -140 ° C.

Overfladen af ​​Io er fjendtlig over for mennesker på grund af dens lave temperaturer, dens giftige atmosfære og den enorme stråling, da satellitten befinder sig inden for Jupiters strålingsbælter.

Ios atmosfære falmer og antændes

På grund af Io's orbitalbevægelse er der et tidspunkt, hvor satellitten stopper med at modtage solens lys, da Jupiter formørger den. Denne periode varer 2 timer, og som forventet falder temperaturen.

Faktisk, når Io vender mod solen, er dens temperatur -143 ºC, men når den formørkes af den gigantiske Jupiter, kan dens temperatur falde til -168 ºC.

Under formørkelsen kondenseres satellitens tynde atmosfære på overfladen, danner svovldioxidis og forsvinder helt.

Når formørkelsen ophører, og temperaturen begynder at stige, fordamper det kondenserede svovldioxid, og Ios tynde atmosfære vender tilbage. Dette er konklusionen, der blev nået i 2016 af et NASA-team.

Io-atmosfæren dannes således ikke af gasser fra vulkaner, men af ​​sublimering af is på dens overflade.

Oversættelsesbevægelse

Io foretager en komplet revolution omkring Jupiter på 1,7 jorddage, og hver omdrejning af satellitten formørkes af sin værtsplanet i en periode på 2 timer.

På grund af den enorme tidevandskraft bør Io-bane være cirkulær, men dette er ikke tilfældet på grund af samspillet med de andre galileiske måner, som de er i kredsløbsresonans med.

Når Io bliver 4, drejer Europa 2 og Ganymede 1. Det nysgerrige fænomen kan ses i følgende animation:

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

Denne interaktion medfører, at satellitens kredsløb har en bestemt eksentricitet, beregnet til 0,0041.

Den mindste orbitale radius (periastrum eller perihelion) af Io er 420.000 km, mens den største orbitale radius (apoaster eller aphelion) er 423.400 km, hvilket giver en gennemsnitlig orbitalradius på 421.600 km.

Orbitalplanet er skråtstillet i forhold til Jordens orbitale plan med 0,040 °.

Io betragtes som den nærmeste satellit til Jupiter, men i virkeligheden er der fire flere satellitter under dens bane, omend ekstremt lille.

Faktisk er Io 23 gange større end den største af disse små satellitter, som sandsynligvis er meteoritter fanget i Jupiters tyngdekraft.

Navnene på de små måner i rækkefølge efter deres værtsplanet er: Metis, Adrastea, Amalthea og Thebe.

Efter Ios kredsløb er den næste satellit en galilensk: Europa.

På trods af at være meget tæt på Io, er Europa helt anderledes i sammensætning og struktur. Det antages at være sådan, fordi den lille forskel i orbitalradius (249 tusind km) gør tidevandskraften på Europa betydeligt mindre.

Io kredsløb og magnetosfære af Jupiter

Vulkaner på Io blæser ioniserede svovlatomer ud i rummet, der er fanget af Jupiters magnetfelt og danner en plasmaleder-donut, der matcher satellitens bane.

Det er Jupiters eget magnetfelt, der bærer det ioniserede materiale fra Ios tynde atmosfære.

Fænomenet skaber en strøm på 3 millioner ampere, der intensiverer Jupiters allerede kraftfulde magnetfelt til mere end det dobbelte af den værdi, det ville have, hvis der ikke var noget Io.

Roterende bevægelse

Rotationsperioden omkring sin egen akse falder sammen med satellitens orbitalperiode, som er forårsaget af tidevandskraften, som Jupiter udøver på Io, hvis værdi er 1 dag, 18 timer og 27,6 sekunder.

Hældningen af ​​rotationsaksen er ubetydelig.

Intern struktur

Da dens gennemsnitlige densitet er 3,5 g / cm ^3, konkluderes det, at satellitens indre struktur er stenet. Spektral analyse af Io afslører ikke tilstedeværelsen af ​​vand, så eksistensen af ​​is er usandsynlig.

Ifølge beregninger baseret på de indsamlede data antages satellitten at have en lille kerne af jern eller jern blandet med svovl.

Det efterfølges af en dyb og delvis smeltet stenet kappe og en tynd, stenet skorpe.

Overfladen har farverne på en dårligt fremstillet pizza: rød, lysegul, brun og orange.

Skorpen blev oprindeligt antaget at være svovl, men infrarøde målinger afslører, at vulkaner udbruger lava ved 1500 ° C, hvilket indikerer, at den ikke kun er sammensat af svovl (som koger ved 550 ° C), der også er smeltet sten.

Et andet bevis på tilstedeværelsen af ​​klippe er eksistensen af ​​nogle bjerge med højder, der duplikerer Mount Everest. Svovl alene ville ikke have styrken til at forklare disse formationer.

Io's interne struktur i henhold til de teoretiske modeller opsummeres i følgende illustration:

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

Geologi af Io

Den geologiske aktivitet af en planet eller satellit er drevet af dets indre varme. Og det bedste eksempel er Io, den inderste af Jupiters største satellitter.

Den enorme masse af dens værtsplanet er en stor tiltrækker af meteoritter, ligesom den, der blev husket Shoemaker-Levy 9 i 1994, men Io viser ikke påvirkningskrater, og årsagen er, at den intense vulkanaktivitet sletter dem.

Io har mere end 150 aktive vulkaner, der sprøjter tilstrækkelig aske til at begrave slagkratrene. Vulkanismen i Io er meget mere intens end Jorden og er den største i hele solsystemet.

Det, der forbedrer udbruddene af Io-vulkanerne, er svovlen, der er opløst i magmaen, som når den frigiver sit tryk driver magmaen, kaster aske og gas op til 500 m høj.

Asken vender tilbage til overfladen af ​​satellitten og producerer lag af snavs omkring vulkanerne.

Hvidlige områder observeres på overfladen af ​​Io på grund af frosset svovldioxid. I spalterne i fejlene strømmer den smeltede lava og eksploderer opad.

Figur 5. Sekvens taget af New Horizons-sonden, der viser en vulkan, der bryder ud på overfladen af ​​Io. Kilde: NASA.

Hvor kommer Ios energi fra?

Når Io er lidt større end Månen, som er kold og geologisk død, undrer man sig over, hvor energien fra denne lille joviske satellit kommer fra.

Det kan ikke være den resterende dannelsesvarme, fordi Io ikke er stor nok til at fastholde den. Det er heller ikke det radioaktive forfald i dets indre, da faktisk energien, der spredes af dens vulkaner, let tredobler den strålingsvarme, som et legeme af en sådan størrelse udspringer.

Ios energikilde er tidevandskraften på grund af Jupiters enorme tyngdekraft og på grund af dens nærhed til den.

Denne kraft er så stor, at satellitoverfladen stiger og falder 100 m. Friktionen mellem klipperne er det, der producerer denne enorme varme, bestemt meget større end den jordiske tidevandskræfter, der næppe bevæger kontinentens faste overflade med et par centimeter.

Den enorme friktion forårsaget af den gigantiske tidevandskraft på Io får nok varme til at generere til at smelte de dybe lag. Svovldioxid fordamper og frembringer nok tryk til, at magmaen spydes af vulkaner til at afkøle og dække overfladen.

Tidevandseeffekten falder med terningen i afstanden til centrum af tiltrækning, så denne effekt er mindre vigtig i satellitter længere væk fra Jupiter, hvor geologien domineres af meteoritpåvirkninger.

Referencer

1. 20 minutter. (2016) Observationen af ​​en formørkelse i Io afslører dens hemmeligheder. Gendannes 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 (satellit). Gendannes fra: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Jupiter-satellitter. Gendannes fra: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Galilæisk satellit. Gendannet fra: wikipedia.com