Satellite Io - l'objet le plus actif et le plus mystérieux du système solaire

Les découvertes astronomiques les plus importantes de l'histoire de l'exploration spatiale sont associées au nom de Galileo Galilei. C’est grâce à cet italien talentueux et persistant que le monde a découvert pour la première fois en 1610 l’existence des quatre lunes de Jupiter. Initialement, ces objets célestes ont reçu un nom collectif - satellites galiléens. Plus tard, chacun d'entre eux a reçu un nom: Io, Europa, Ganymede et Callisto. Chacun des quatre plus gros satellites de Jupiter est intéressant à sa manière, mais c'est le satellite Io qui se démarque des autres satellites galiléens. Ce corps céleste est le plus exotique et inhabituel parmi les autres objets du système solaire.

Satellites galiléens

Qu'est-ce qui est inhabituel dans le satellite Io?

Déjà avec une observation au télescope, le satellite Io se démarque par son apparition parmi les autres satellites du système solaire. Au lieu de la surface grise et boueuse habituelle, le corps céleste a un disque jaune vif. Pendant 400 ans, l'homme n'a pas pu trouver la raison d'une couleur si inhabituelle de la surface du satellite Jupiter. Ce n’est qu’à la fin du XXe siècle, grâce aux vols de sondes spatiales automatiques vers le géant Jupiter, qu’il a été possible d’obtenir des informations sur les satellites galiléens. Io est peut-être l’objet du système solaire le plus actif sur le plan volcanique en termes de géologie. Cela a été confirmé par le grand nombre de volcans actifs découverts sur le satellite de Jupiter. A ce jour, ils en ont identifié environ 400 et c'est sur la région, qui est 12 fois plus petite que la surface de notre planète.

Volcans sur io

La superficie du satellite Io est de 41,9 mètres carrés. kilomètres La Terre a une superficie de 510 millions de km et compte aujourd'hui 522 volcans actifs.

En termes de taille, de nombreux volcans Io dépassent la taille des volcans terrestres. Selon l'intensité des éruptions, leur durée et leur puissance, l'activité volcanique sur le satellite de Jupiter dépasse les indicateurs terrestres similaires.

Certains volcans de ce satellite émettent une quantité énorme de gaz toxiques à une altitude de 300 à 500 km. Dans le même temps, le satellite le plus inhabituel du système solaire Io est une vaste plaine au centre de laquelle se trouve une immense chaîne de montagnes, divisée par d'énormes coulées de lave. Les hauteurs moyennes des formations montagneuses sur Io sont comprises entre 6 et 6,5 km, mais il existe également des sommets de plus de 10 km. Par exemple, la montagne sud de Boosavla a une hauteur de 17-18 km et est le plus haut sommet du système solaire.

La quasi-totalité de la surface du satellite est le résultat d'éruptions séculaires. Selon des études instrumentales menées à l'aide de sondes spatiales Voyager-1, Voyager-2 et d'autres dispositifs, le principal matériau de surface du satellite Io est le soufre, le dioxyde de soufre et les cendres volcaniques congelés. Pourquoi autant de zones multicolores à la surface du satellite? Cela est dû au fait que le volcanisme actif forme constamment le contraste caractéristique de la coloration de la surface du satellite Io. Un objet peut changer sa couleur jaune vif en blanc ou noir pendant une courte période. Les produits des éruptions volcaniques forment une composition fine et hétérogène de l'atmosphère du satellite.

Surface de io

Une telle activité volcanique est causée par les particularités de la structure du corps céleste, qui est constamment exposé à l'action des marées du champ gravitationnel de la planète mère et aux effets d'autres grands satellites de Jupiter, d'Europe et de Ganymède. En raison de l'influence de la gravité cosmique dans les entrailles du satellite, des frottements apparaissent entre la croûte terrestre et les couches internes, provoquant un réchauffement naturel de la matière.

Pour les astronomes et les géologues qui étudient la structure des objets dans le système solaire, Io est un véritable terrain d’essai actif, où se déroulent les processus caractéristiques de la première période de formation de notre planète. Les scientifiques dans de nombreux domaines scientifiques étudient aujourd'hui avec soin la géologie de ce corps céleste, faisant de l'unique satellite de Jupiter Io l'objet d'une attention particulière.

Io et Jupiter

Faits intéressants sur le satellite Io

Le corps céleste le plus actif géologiquement du système solaire a un diamètre de 3 630 km. Les dimensions d'Io ne sont pas si grandes comparées aux autres satellites du système solaire. En termes de paramètres, le satellite prend une modeste quatrième place, passant devant l’énorme Ganymede, Titan et Callisto. Le diamètre d'Io n'est que de 166 km. dépasse le diamètre du satellite Lune - Terre (3474 km).

Io et la Terre

Le satellite est le plus proche de la planète mère. La distance entre Io et Jupiter n'est que de 420 000 km. L'orbite a presque la forme correcte, la différence entre le périhélie et l'apogélium n'est que de 3 400 km. L'objet se précipite sur une orbite circulaire autour de Jupiter à une vitesse énorme de 17 km / s, effectuant une rotation complète autour de lui en 42 heures. Le mouvement en orbite est synchronisé avec la période de rotation de Jupiter, de sorte que Io lui est toujours renvoyé par le même hémisphère.

Les principaux paramètres astrophysiques d'un corps céleste sont les suivants:

  • La masse d'Io est de 8,93 x 1022 kg, soit 1,2 fois la masse de la Lune;
  • la densité du satellite est de 3,52 g / cm3;
  • l'accélération due à la gravité à la surface de Io est de 1,79 m / s2.

En observant la position de Io dans le ciel nocturne, il est facile de déterminer la rapidité de son mouvement. Le corps céleste change constamment de position par rapport au disque planétaire de la planète mère. Malgré le champ gravitationnel assez impressionnant du satellite, Io n’est pas en mesure de maintenir une atmosphère constamment dense et homogène. L'enveloppe de gaz mince autour de la lune de Jupiter est pratiquement vide d'aspiration, n'empêche pas la libération de produits d'éruption dans l'espace. Ceci explique l’énorme hauteur des piliers d’éjection volcanique sur Io. En l'absence d'une atmosphère normale, des températures basses règnent à la surface du satellite, jusqu'à -183 ° C. Cependant, cette température n'est pas uniforme pour toute la surface du satellite. Dans les images infrarouges obtenues à partir de la sonde spatiale Galileo, l'hétérogénéité de la couche de température de la surface Io était visible.

Io dans le système de Jupiter

Les basses températures prévalent sur la zone principale du corps céleste. Sur la carte de température, ces zones sont colorées en bleu. Cependant, à certains endroits sur la surface du satellite, il y a des taches orange et rouge vives. Ce sont les zones de plus grande activité volcanique, où les éruptions sont visibles et clairement visibles sur des images ordinaires. Le volcan Pele et Locke Lava Flow sont les zones les plus chaudes à la surface du satellite Io. La température dans ces zones varie de 100 à 130 ° en dessous de zéro sur l’échelle Celsius. Les petits points rouges sur la carte de température sont des cratères de volcans actifs et des sites de fractures dans la croûte. Ici, la température atteint 1200 à 1300 degrés Celsius.

Un instantané de la température de surface io

Structure satellite

Incapables d'atterrir à la surface, les scientifiques travaillent maintenant activement à la modélisation de la structure de la lune jovienne. Vraisemblablement, le satellite est constitué de roches silicatées diluées avec du fer, caractéristiques de la structure des planètes terrestres. Cela est confirmé par la forte densité d'Io, supérieure à celle de ses voisins - Ganymède, Callisto et l'Europe.

La structure de Io

Le modèle moderne, basé sur les données obtenues par les sondes spatiales, est le suivant:

  • au centre du satellite, le noyau de fer (sulfure de fer) constituant 20% de la masse de Io;
  • le manteau, constitué de minéraux de type astéroïde, est à l'état semi-liquide;
  • couche de magma liquide sous la surface de 50 km d'épaisseur;
  • La lithosphère satellite est composée de composés de soufre et de basalte, atteignant une épaisseur de 12 à 40 km.

En évaluant les données obtenues lors de la simulation, les scientifiques ont conclu que le cœur de satellite Io devait être à l'état semi-liquide. En présence de composés soufrés et de fer, son diamètre peut atteindre 550 à 1 000 km. S'il s'agit d'une substance entièrement métallisée, la taille du noyau peut varier entre 350 et 600 km.

L'influence de Jupiter et de ses satellites sur Io

En raison du fait qu'aucun champ magnétique n'a été détecté au cours des études satellitaires, il n'y a pas de processus de convection dans le noyau du satellite. Dans ce contexte, une question naturelle se pose: quelles sont les véritables causes de cette activité volcanique intense, où les volcans Io puisent-ils leur énergie?

La taille réduite du satellite ne nous permet pas de dire que le chauffage des entrailles d'un corps céleste est dû à la réaction de décroissance radioactive. La principale source d'énergie à l'intérieur du satellite est l'effet de marée de ses voisins cosmiques. Sous l'influence de la gravité de Jupiter et des satellites voisins, Io oscille, se déplaçant sur sa propre orbite. Le satellite semble pivoter, subissant une forte libration (balancement uniforme) pendant son déplacement. Ces processus entraînent la courbure de la surface d'un corps céleste, provoquant un chauffage thermodynamique de la lithosphère. Cela peut être comparé à la courbure d'un fil métallique qui, sur le site de la courbure, est très chaud. Dans le cas de Io, tous ces processus se produisent dans la couche superficielle du manteau, à la frontière de la lithosphère.

Dépôts sur la surface de Io

Le satellite est recouvert de sédiments - résultats de l’activité volcanique. Leur épaisseur varie de 5 à 25 km dans les lieux de localisation principaux. Ce sont, dans leur couleur, des taches sombres contrastant fortement avec la surface jaune vif du satellite, provoquées par les épanchements de magma silicaté. Malgré le grand nombre de volcans actifs, la surface totale des calderas volcaniques sur Io ne dépasse pas 2% de la surface du satellite. La profondeur des cratères volcaniques est insignifiante et ne dépasse pas 50-150 mètres. Le relief sur la plus grande partie du corps céleste est plat. Des chaînes de montagnes massives ne sont présentes que dans certaines régions, par exemple le complexe du volcan Pelé. En plus de cette formation volcanique sur Io, le massif montagneux du volcan Pater Ra, des chaînes de montagnes et des massifs de différentes longueurs sont également révélés. La plupart d'entre eux ont des noms qui correspondent aux toponymes de la terre.

Les volcans d'Io et son atmosphère

Les objets les plus intéressants sur le satellite Io sont ses volcans. La taille des zones d'activité volcanique accrue varie de 75 à 300 km. Même le premier Voyager lors de son vol a enregistré l'éruption de huit volcans à la fois sur Io. Quelques mois plus tard, les photos prises par le vaisseau spatial Voyager en 1979 confirmaient que les éruptions se poursuivaient à ces points. À l'endroit où se trouve le plus grand volcan Pelé, la température de surface la plus élevée a été enregistrée, soit +600 degrés Kelvin.

Pelé Volcan

Des études ultérieures d'informations provenant de sondes spatiales ont permis aux astrophysiciens et aux géologues de diviser tous les volcans Io en types suivants:

  • les volcans les plus nombreux, dont la température est comprise entre 300 et 400 K. Le taux d'émission de gaz est de 500 m / s et la hauteur de la colonne d'émission ne dépasse pas 100 km;
  • Le second type comprend les volcans les plus chauds et les plus puissants. Ici, vous pouvez parler de températures en 1000K dans la caldera du volcan lui-même. Ce type se caractérise par une vitesse d'éjection élevée de 1,5 km / s, la hauteur géante du sultan à gaz étant comprise entre 300 et 500 km.

Le volcan Pelé appartient au second type, avec une caldera de 1000 km de diamètre. Les dépôts résultant des éruptions de ce géant occupent une vaste superficie: un million de kilomètres. Un autre objet volcanique, Pater Ra, n’est pas moins intéressant. En orbite, cette partie de la surface du satellite ressemble à un céphalopode marin. Des coulées de lave serpentine, qui s'étendent du site de l'éruption, s'étendent sur 200 à 250 km. Les radiomètres thermiques des véhicules spatiaux ne permettent pas de déterminer avec précision la nature de ces flux, comme c'est le cas avec l'objet géologique de Loki. Son diamètre est de 250 km et ce lac est probablement rempli de soufre fondu.

Patera Loki

La haute intensité des éruptions et l’énorme ampleur des cataclysmes modifient constamment le relief du satellite et le paysage à sa surface, mais forment également une enveloppe gazeuse - une sorte d’atmosphère.

Le principal composant de l'atmosphère du satellite de Jupiter est le dioxyde de soufre. Dans la nature, il s’agit d’un gaz dioxyde de soufre sans couleur, mais avec une forte odeur. En plus du dioxyde de soufre, du monoxyde de soufre, du chlorure de sodium, des atomes de soufre et des atomes d'oxygène ont été détectés dans la couche intermédiaire de gaz Io.

Le dioxyde de soufre sur Terre est un additif alimentaire courant, largement utilisé dans l'industrie alimentaire comme agent de conservation E220.

La mince atmosphère du satellite Io est inégale en densité et en épaisseur. La pression atmosphérique du satellite est également caractérisée par cette incohérence. La valeur maximale de la pression atmosphérique Io est de 3 nbar et est observée dans la région de l'équateur dans l'hémisphère, en face de Jupiter. Les valeurs minimales de la pression atmosphérique se trouvent du côté nuit du satellite.

Io atmosphère sous rayonnement infrarouge

Les sultans des gaz chauds ne sont pas la seule carte de visite du satellite de Jupiter. Même en présence d'une atmosphère fortement dispersée, des aurores peuvent être observées dans la région équatoriale au-dessus de la surface d'un corps céleste. Ces phénomènes atmosphériques sont associés à l’effet du rayonnement cosmique sur les particules chargées pénétrant dans la haute atmosphère lors de l’éruption des volcans Io.

Io recherche par satellite

Une étude détaillée des planètes des géantes gazeuses et de leurs systèmes a débuté en 1973-1974 avec les missions des sondes spatiales Pioner-10 et Pioneer-11. Ces expéditions ont fourni aux scientifiques les premières images du satellite Io, sur la base desquelles des calculs plus précis ont été effectués sur la taille du corps céleste et ses paramètres astrophysiques. Derrière les pionniers, deux sondes spatiales américaines, Voyager 1 et Voyager 2, se dirigent vers Jupiter. La deuxième unité a réussi à se rapprocher le plus possible de Io à une distance de 20 000 km et à prendre de meilleures photos de près. C'est grâce au travail de Voyagers que les astronomes et astrophysiciens ont obtenu des informations sur la présence d'activité volcanique active sur ce satellite.

Galileo en orbite de Jupiter

La mission des premières sondes spatiales, qui a étudié l’espace près de Jupiter, a été poursuivie par le satellite Galileo de la NASA, lancé en 1989. Après 6 ans, le navire a atteint Jupiter, devenant son satellite artificiel. Parallèlement à l'étude de la planète géante, la sonde automatique Galileo a été capable de transmettre des données à la surface du satellite Io sur Terre. Pendant les vols orbitaux de la sonde spatiale, les laboratoires de Terre ont reçu des informations précieuses sur la structure du satellite et des données sur sa structure interne.

Cassini-Huygens près de Jupiter

Après une courte pause en 2000, la sonde spatiale Cassini-Huygens de la NASA et de l'ESA a intercepté le témoin lors de l'étude du satellite le plus unique du système solaire. L'étude et l'examen de l'appareil Io ont été effectués au cours de son long voyage vers Titan, le satellite de Saturne. Les dernières données satellitaires ont été obtenues à l'aide de la sonde spatiale moderne New Horizons, qui a volé près de Io en février 2007 sur le chemin menant à la ceinture de Kuiper. Un nouveau lot d'images présenté aux observatoires au sol et au télescope spatial Hubble.

Actuellement, le vaisseau spatial Juno de la NASA opère sur l’orbite de Jupiter. En plus de l’étude de Jupiter, son spectromètre infrarouge continue d’étudier l’activité volcanique du satellite Io. Les données transmises à la Terre permettent aux scientifiques de surveiller les volcans actifs à la surface de cet intéressant corps céleste.