Загадочное небо влечет взгляды человека с тех пор, как он стал осознавать себя, как существо мыслящее. По разным причинам: сначала, вероятно, было удивление и изумление. Небо воспринималось, как что-то непонятное, волнующее, затем пугающее, приносящее иногда несчастья. Затем приносящее надежду. А потом взоры обращались на небесную сферу с целью познания и изучения.

В своем познании человечество продвинулось совсем ненамного, если мерить мерками Вселенной. Относительно хорошо мы исследовали свою Солнечную систему. Но еще осталось множество загадок, которые следует разгадать.

Сегодняшний разговор пойдет о спутниках планет нашей системы. Самые интересные и загадочные Луны у планеты Юпитер, впрочем, как и сама планета. Известны на данный момент 79 спутников Юпитера и только четыре из них открыл знаменитый Галилео Галилей. Все они разные и интересны по-своему.

Но самой загадочной является Ио – Галилео Галилей впервые открыл ее в 1610 году и назвал ее Юпитер I. Одно то, что планета активна и на ней до сих пор идет вулканическая деятельность, привлекает астрономов планеты Земля. И притом деятельность эта довольно бурная. Девять действующих вулканов на ее поверхности выбрасывают в атмосферу вещества на 200 км и более – такой мощи можно позавидовать. В нашей Солнечной системе только две планеты имеют вулканическую деятельность – Земля и спутник Юпитера Ио.

Но не только вулканами знаменит Ио, недра разогреваются радиоактивной деятельностью и электричеством. Мощные токи внутри спутника возникают за счет большого магнитного поля и образующихся сильнейших приливов под воздействием Юпитера.

Внешний вид планеты очень красив, сочетание красного, желтого, коричневого, дает мозаичную живую картинку. Так же как и Луна, Ио обращена к Юпитеру всегда одной стороной. Средний радиус планеты составляет 1821,3 км.

С именем Галилео Галилея связаны наиболее важные астрономические открытия в истории изучения космоса. Именно благодаря этому талантливому и настойчивому итальянцу, мир в 1610 году впервые узнал о существовании четырех спутников Юпитера. Первоначально эти небесные объекты получили собирательное название – галилеевы спутники.

Позже, каждому из них присвоили свое название: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Каждый из четырех крупнейших спутников Юпитера по своему интересен, однако именно спутник Ио выделяется среди других галилеевых спутников. Это небесное тело является самым экзотическим и необычным среди других объектов Солнечной системы.

Уже при одном наблюдении в телескоп спутник Ио своим внешним видом выделяется среди других спутников Солнечной системы. Вместо обычной серой и мутной поверхности небесное тело имеет диск ярко-желтого цвета. В течение 400 лет человек не мог найти причину такой необычной расцветки поверхности юпитерианского спутника. Только в конце XX века, благодаря полетам автоматических космических зондов к гиганту Юпитеру, удалось получить информацию о галилеевых спутниках.

Как оказалось, Ио является едва ли не самым вулканически активным объектом Солнечной системы в плане геологии. Подтверждением тому стало огромное количество действующих вулканов, обнаруженных на спутнике Юпитера. На сегодняшний день их выявлено около 400 и это на площади, которая в 12 раз меньше площади нашей планеты.

По своим размерам многие вулканы Ио превышают размеры земных вулканов. По интенсивности извержений, их продолжительности и мощности, вулканическая деятельность на спутнике Юпитера превосходит аналогичные земные показатели.

Некоторые вулканы этого спутника выбрасывают огромное количество ядовитых газов на высоту 300-500 км. При этом сама поверхность самого необычного спутника Солнечной системы Ио представляет собой обширную равнину, в центре которой присутствует огромный горный массив, разделенный огромными лавовыми потоками.

Средние высоты горных образований на Ио составляют 6-6,5 км, однако здесь так же встречаются горные пики, высотой более 10 км. К примеру, гора Южная Боосавла имеет высоту 17-18 км и является самой высоким пиком Солнечной системы.

Почти вся поверхность спутника – это результаты многовековых извержений. По данным инструментальных исследований, проводимых с борта космических зондов «Вояджер-1», «Вояджер-2» и других аппаратов, основной материал поверхности спутника Ио – замороженная сера, диоксид серы и вулканический пепел.

Почему разноцветных участков на поверхности спутника так много. Это объясняется тем, что активный вулканизм постоянно формирует характерную контрастность расцветки поверхности спутника Ио. Объект может в течение короткого промежутка времени сменить свою ярко-желтую расцветку на белый или черный цвет. Продукты вулканических извержений формируют тонкую и неоднородную по составу атмосферу спутника.

Подобная вулканическая активность вызвана особенностями строения небесного тела, которое постоянно подвергается приливному действию гравитационного поля материнской планеты и воздействию со стороны других крупных спутников Юпитера, Европы и Ганимеда. В результате влияния космической гравитации в недрах спутника между корой и внутренними слоями возникает трение, порождающее естественный нагрев материи.

Самое геологически активное небесное тело Солнечной системы имеет диаметр 3630 км. Размеры Ио не такие уж большие, в сравнении с другими спутниками Солнечной системы. По своим параметрам спутник занимает скромное четвертое место, пропуская вперед огромных Ганимеда, Титана и Каллисто. Диаметр Ио только на 166 км. Превышает диаметр Луны – спутника Земли (3474 км).

Спутник ближе всех расположен к материнской планете. Расстояние от Ио до Юпитера составляет всего 420 тыс. км. Орбита имеет практически правильную форму, разница между перигелием и апогелием составляет всего 3400 км. Объект несется по круговой орбите вокруг Юпитера с огромной скоростью 17 км/с, совершая полный оборот вокруг него за 42 земных часа. Движение по орбите осуществляется синхронно с периодом вращения Юпитера, поэтому Ио всегда повернуто к нему одним и тем же полушарием.

Наблюдая за положением Ио в ночном небе, легко определить стремительность его движения. Небесное тело постоянно меняет свое положение относительно планетарного диска материнской планеты.

Несмотря на довольно внушительное собственное гравитационное поле спутника, Ио не в состоянии содержать постоянно плотную и однородную атмосферу. Тонкая газовая оболочка вокруг луны Юпитера – практически космический вакуум, не препятствует выбросу продуктов извержения в космическое пространство. Этим и объясняется огромная высота столбов вулканических выбросов, происходящих на Ио.

В отсутствие нормальной атмосферы на поверхности спутника преобладают низкие температуры, до -183°С. Однако такая температура не является однородной для всей поверхности спутника. На инфракрасных снимках, полученных с космического зонда «Галилео», была видна неоднородность температурного слоя поверхности Ио.

На основной площади небесного тела преобладают низкие температуры. На температурной карте такие области окрашены в синий цвет. Однако в ряде мест на поверхности спутника имеются ярко-оранжевые и красные пятна. Это районы наибольшей вулканической активности, где на обычных снимках извержения видны и хорошо просматриваемы.

Вулкан Пеле и лавовый поток Локе – самый горячие области на поверхности спутника Ио. Температура в этих областях варьируется в пределах 100-130° ниже нуля по шкале Цельсия. Маленькие красные точки на температурной карте – кратеры действующих вулканов и места разломов в коре. Здесь температура достигает значений 1200-1300 градусов Цельсия.

Не имея возможности высадиться на поверхность, ученые сегодня активно работают над моделированием структуры юпитерианской луны. Предположительно спутник состоит из силикатных пород, разбавленных железом, что свойственно строению планет земной группы. Это подтверждает и высокая плотность Ио, которая выше чем у ее соседей – Ганимеда, Каллисто и Европы.

Современная модель, составленная на основе данных, полученных космическими зондами, выглядит следующим образом:
• в центре спутника железное ядро (сульфид железа), составляющее 20% массы Ио;
• мантия, состоящая из минералов астероидной природы, находится в полужидком состоянии;
• жидкий подповерхностный слой магмы толщиной 50 км;
• литосфера у спутника состоит из соединений серы и базальта, достигая толщины 12-40 км.

Оценивая данные, полученные при моделировании, ученые пришли к выводу, что у спутника Ио ядро должно иметь полужидкое состояние. Если в нем присутствуют вместе с железом соединения серы, его диаметр может достигать 550-1000 км. Если же это полностью металлизированная субстанция, размеры ядра могут колебаться в пределах 350-600 км.

Незначительные размеры спутника не позволяют говорить о том, что разогрев недр небесного тела осуществляется за счет реакции радиоактивного распада. Основной источник энергии внутри спутника – приливное воздействие своих космических соседей. Под действием гравитации Юпитера и соседних спутников Ио совершает колебания, двигаясь по собственной орбите. Спутник словно раскачивается, испытывая во время движения сильную либрацию (равномерное покачивание). Эти процессы приводят к искривлению поверхности небесного тела, вызывая термодинамический нагрев литосферы. Это можно сравнить с изгибом металлической проволоки, которая в месте сгиба сильно нагревается. В случае с Ио все перечисленные процессы происходят в поверхностном слое мантии на границе с литосферой. 

Спутник покрыт сверху отложениями – результатами вулканической деятельности. Их толщина варьируется в диапазоне 5-25 км в местах основной локализации. По своему цвету, это темные пятна, сильно контрастирующие с ярко-желтой поверхностью спутника, вызванные излияниями силикатной магмы. Несмотря на большое число действующих вулканов, общая площадь вулканических кальдер на Ио не превышает 2% от площади поверхности спутника.

Глубина вулканических кратеров незначительна и не превышает 50-150 метров. Рельеф на большей части небесного тела равнинный. Только на некоторых участках присутствуют массивные горные цепи, например, комплекс вулкана Пеле. Помимо этого вулканического образования на Ио выявлены горный массив вулкана Патера Ра, горные цепи и массивы различной протяженностью. У большинства из них имеются названия, созвучные земным топонимам.

Самыми любопытными объектами на спутнике Ио являются его вулканы. Размеры областей с повышенной вулканической активностью колеблются в диапазоне от 75 до 300 км. Еще первый «Вояджер» во время своего полета зафиксировал на Ио процесс извержения сразу восьми вулканов. Через несколько месяцев снимки, сделанные космическим кораблем «Вояджер» в 1979 году, подтвердили информацию, что извержения в указанных точках продолжаются. На том месте, где располагается самый крупный вулкан Пеле, была зафиксирована самая высокая температура на поверхности, +600 градусов по Кельвина.

Последующие изучения информации с космических зондов позволили ученым-астрофизикам и геологам разделить все вулканы Ио по следующим типам:
• самые многочисленные вулканы, которые имеют температуру 300-400 К. Скорость выброса газов составляет 500 м/с, а высота столба выбросов не превышает 100 км;
• ко второму типу относятся самые горячие и самые мощные вулканы. Здесь можно говорить о температурах в 1000К в самой кальдере вулкана. Для этого типа характерны высокая скорость выброса – 1,5 км/с, гигантская высота газового султана – 300-500 км.

Высокая интенсивность извержений и огромные масштабы катаклизмов не только постоянно меняют рельеф спутника и ландшафт на его поверхности, но и формируют газовую оболочку – подобие атмосферы.

Основной компонент атмосферы спутника Юпитера – диоксид серы. В природе это сернистый газ, не имеющий цвета, однако обладающий резким запахом. В качестве дополнения наряду с диоксидом серы в газовой прослойке Ио выявлены монооксид серы, хлорид натрия, атомы серы и кислорода.

Тонкая атмосфера спутника Ио неравномерна по своей плотности и толщине. Этим же непостоянством характеризуется и атмосферное давление спутника. Максимальное значение атмосферного давления Ио составляет 3 нбар и наблюдается в районе экватора на полушарии, обращенном к Юпитеру. Минимальные значения атмосферного давления выявлены на ночной стороне спутника.

Детальное исследование планет газовых гигантов и их систем началось в 1973-74 годах с миссий космических автоматических зондов «Пионер-10» и «Пионер-11». Эти экспедиции предоставили ученым первые снимки спутника Ио, на основании которых уже были сделаны более точные расчеты размеров небесного тела и его астрофизических параметров. Следом за «Пионерами» к Юпитеру отправились два американские космических зонда «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Второму аппарату удалось максимально приблизиться к Ио на расстояние 20 тыс. км и сделать более качественные снимки с близкого расстояния. Именно благодаря работе «Вояджеров» астрономы и астрофизики получили информацию о наличии на этом спутнике активной вулканической деятельности.

Миссию первых космических зондов, изучавших космическое пространство около Юпитера, продолжил аппарат НАСА «Галилео», запущенный в 1989 году. Спустя 6 лет корабль добрался до Юпитера, став его искусственным спутником. Параллельно с изучением планеты-гиганта автоматический зонд Галилео сумел передать на Землю данные о поверхности спутника Ио. Во время орбитальных полетов с борта космического зонда в земные лаборатории поступала ценная информация о строении спутника и данные о его внутренней структуре.

После непродолжительного перерыва в 2000 году эстафету в изучении самого уникального спутника Солнечной системы перехватил космический зонд НАСА и ЕКА «Кассини-Гюйгенс». Изучением и обследованием Ио аппарат занимался во время своего долгого путешествия к Титану – спутнику Сатурна. Самые последние данные о спутнике были получены с помощью современного космического зонда «Новые горизонты», пролетевшего вблизи Ио в феврале 2007 года по дороге к поясу Койпера. Новую порцию снимков представили ученым наземные обсерватории и космический телескоп «Хаббл».

В настоящее время на орбите Юпитера работает аппарат НАСА «Юнона». Помимо исследования Юпитера его инфракрасный спектрометр продолжает изучение вулканической деятельности спутника Ио. Данные, передаваемые на Землю, позволяют ученым осуществлять мониторинг действующих вулканов на поверхности этого интереснейшего небесного тела.

Многим из вас прекрасно известно, что у самой большой планеты нашей Солнечной системы имеется огромная свита из 75 лун-спутников, каждый из которых может быть по-своему интересен для проведения исследований. Наиболее яркими и известными среди всех спутников Юпитера считаются так называемые галилеевские спутники: Ганимед, Каллисто, Европа и Ио, которые были обнаружены в 1610 году известным астрономом средневековья Галилео Галилеем. Самым странным и малоизученным спутником среди них считается Ио, поверхность которого буквально испещрена постоянно извергающимися вулканами. Спустя 400 лет после своего открытия, эта луна Юпитера до сих пор не желает расставаться со своими тайнами.

Ученые из Калифорнии смогли установить, что огромное количество вулканических извержений на спутнике планеты-гиганта не подчиняется никаким общепризнанным моделям вулканической активности.

Исследователи пришли к такому выводу после наблюдения за активными вулканами Ио, которые теоретически должны симметрично возникать у экватора спутника или же его полюсов. Вместе с тем, взрывоопасный спутник Юпитера удивил ученых множеством коротких извержений, которые возникали на противоположной стороне спутника. Мощные импульсы появлялись внезапно и длились несколько дней, что полностью противоречит физике приливного нагрева. Подобный эффект позволил ученым считать, что помимо мощного гравитационного влияния Юпитера, Ио имеет и собственный источник вулканизма, что делает эту луну самым вулканически активным телом в Солнечной системе.

Кроме того, ученые смогли прийти к весьма необычному выводу: вулканы на Ио могут таинственным образом смещаться и возникать в других местах спутника. Проведенные исследования показывают, что всему виной могут быть подземные магматические океаны этого спутника Юпитера, которые постоянно обновляют поверхность этой ярко-желтой луны.

Пожалуй, было бы весьма интересно увидеть подобное явление своими глазами. Хотя, наверное, это бы стало последним, что можно было бы увидеть за время своей короткой жизни на радиационном Ио.

Ио имеет множество вулканов (около 400). Это наиболее геологически активное тело Солнечной системы. В процессе сжатия коры Ио образовалось около ста гор. Вершины некоторых, к примеру, Южная Боосавла, превышает пик Эвереста в два раза.

На поверхности спутника располагаются обширные равнины. Поверхность его имеет уникальные свойства. Она содержит множество оттенков цветов: белого, красного, черного, зеленого. Такая особенность обусловлена регулярными потоками лавы, которые могут быть простираться до 500 километров. Ученые предполагают, что теплая поверхность планеты и возможность наличия воды делают возможным зарождения живой материи и дальнейшее ее обитание на спутнике.

Атмосфера спутника является тонкой и имеет маленькую плотность, фактически правильнее говорить об экзосфере, которая наполняется вулканическими газами. В состав входят диоксид серы и другие газы. Вулканические выбросы спутника не содержат воду и водяные пары. Таким образом, Ио имеет существенное отличие от других спутников Юпитера.

Важным открытием космического аппарата Галилео стало обнаружение на значительной высоте спутника ионосферы. Вулканическая активность изменяет атмосферу и ионосферу спутника.

Ио – это синхронный спутник. Его орбита располагается в 421700 км от центра Юпитера. Полный оборот вокруг планеты Ио совершает за 42,5 часа. Процессы извержения на спутнике происходят не в результате распада радиоактивных элементов, а в результате приливного взаимодействия с Юпитером. Приливная энергия разогревает недра спутника и за счет этого выделяется колоссальная энергия, примерно, от 60 до 80 триллионов ватт, распределение которой происходит неравномерно. Так, например, аппарат «Вояджер-1» обнаружил 8 активных извержений вулканов. Через некоторое время были проведены исследования поверхности аппаратом «Вояджер-2», которые показали извержение 7 из них (они продолжали извергаться).

Ио яркий и удивительный мир, аналогов которому нет во всей Солнечной системе. Активный вулканизм на спутнике размером с нашу Луну просто поражает масштабами, а футуристические фотографии поверхности спутника, полученные множеством космических аппаратов заставляют вновь и вновь погружаться в атмосферу этого далекого и таинственного мира.

Ио – самое вулканически активное тело во всей Солнечной системе. Площадь его поверхности в 10-12 раз меньше, чем у Земли, однако на ней насчитывается более 400 активных вулканов. Они постоянно выбрасывают сернистые газы, большая часть которых быстро замерзает, придавая ледяной коре спутника желтовато-красные оттенки.

Атмосфера Ио крайне разрежена, и в ней доминируют те же оксиды серы. Разумеется, источник этих газов – вулканы, однако до сих пор было неясно, как именно они сюда попадают: напрямую или же сперва замерзают, а затем – сублимируют (испаряются, минуя жидкую фазу, прямо из льда) с поверхности спутника. Чтобы выяснить это, группа американских астрономов провела дополнительные наблюдения Ио с помощью наземных радиотелескопов ALMA.

Ученые получили снимки спутника под прямыми солнечными лучами, а также в моменты его прохождения в тени Юпитера, когда здесь становится особенно холодно и сублимация замерзших сернистых веществ невозможна. Это позволило различить вклад разных процессов в атмосферу Ио и показать, что от 30 до 50 процентов всего моно- и диоксида серы попадает сюда непосредственно из вулканических выбросов, а остальное – сублимирует. В периоды освещенности поток газов оказывается в два-три раза интенсивнее, чем в периоды «затмений».

При прохождении спутника в тени планеты можно было видеть газовые шлейфы, поднимающиеся от вулканов. Интересно, что в составе некоторых из них не обнаружилось ни SO, ни SO₂: они состоят в основном из хлорида калия. По мнению астрономов, это свидетельствует о том, что разные вулканы Ио питаются от разных по составу магматических резервуаров, подогреваемых приливной энергией, которую создает гравитация Юпитера и соседних крупных спутников.

Когда вопрос заходит о наличии жизни на других телах Солнечной системы, пару веков назад наибольшее внимание привлекали Луна, Марс и Венера. Сегодня же куда более перспективными считаются спутники гигантских планет. К примеру, Титан или одна из крупных юпитерианских лун Ио.

Ио куда крупнее нашей Луны (диаметр его составляет почти 0,3 земного), является ближайшим к Юпитеру крупным спутником и самым вулканически активным телом в пределах Солнечной системы: выбросы вулканов поднимаются на высоту до 300 км. Виновником этой невероятной активности называют гигант Юпитер, чье колоссальное притяжение создает мощную приливную силу, заставляющую твердую кору спутника сжиматься и разжиматься с амплитудой более 100 м. Это создает трение, которое нагревает Ио и стимулирует вулканическую деятельность.

Впрочем, слишком жарким местный климат не назовешь. Хотя у вулканов температура может достигать 1600 градусов Цельсия и выше, плавя породу и создавая лавовые потоки, средняя температура поверхности Ио составляет примерно -130^ОС. Диоксид серы лежит на спутнике обширными снежными полями – только представьте эту картину «льда и пламени», и вы поймете, сколь бурную жизнь проживает этот спутник.

В принципе, наличие здесь жизни считается крайне маловероятным; в этом смысле куда более перспективен другой спутник Юпитера – Европа. Ио находится слишком близко от огромной планеты, к тому же, опасно излучающей. На нем пока не обнаруживается никаких следов органической материи, а атмосфера его слишком разрежена, чтобы препятствовать моментальному испарению воды.

Но на Ио могут найтись безопасные и комфортные укрытия, где жизнь, хотя бы в очень примитивных формах, вполне могла бы сохраниться. Если, конечно, допустить, что некогда в прошлом она была занесена сюда извне или если сам спутник был более спокойным местом и позволил жизни появиться.

Впрочем, некоторые данные теоретического моделирования говорят о том, что сформировался Ио в другой области, на достаточном удалении от Юпитера, где вода вполне могла существовать – в виде льда. А если вспомнить о внушительных количествах воды на соседних Европе и Ганимеде, то наличие воды на Ио представляется вовсе не фантастическим сценарием.

Отсутствие атмосферы и ИК-излучение Юпитера (эта горячая планета излучает примерно в 1,5 раза больше, чем получает от Солнца), по расчетам, должны были быстро испарить эту воду, за какие-то 10 млн лет. Но если к этому моменту жизнь на Ио возникла, она могла укрыться под грунтом – такую догадку высказал американский астроном Дирк Шульц-Макуч (Dirk Schulze-Makuch).

Действительно, в местах, укрытые толщей породы, могла сохраниться вода, а геотермальная активность и достаточные количества серосодержащих соединений могут давать необходимые для жизни тепло и источник энергии (к примеру, серные бактериии на Земле получают энергию именно из нее).

Так что даже если органики на поверхности Ио пока не обнаруживается, это не означает, что ее нет под поверхностью. Тем более что места там может быть предостаточно: мощная вулканическая активность спутника наверняка превращает верхние слои его коры в подобие дырявого сыра. Раскаленная лава течет потоками, «прогрызая» дыры в породе и понемногу остывая, оставляя за собой то, что на Земле называется лавовыми трубами. В них-то и могут сохраняться и влага, и сера – и, возможно, жизнь.