Astronomiya

Io-nun orbitə və ya fırlanmasına vulkanizmi təsir edirmi?

Io-nun orbitə və ya fırlanmasına vulkanizmi təsir edirmi?

Kometa və asteroidlərin fırlanma dövrü, havanın dəyişkənliyindən təsirlənir. Io vulkanik cəhətdən çox aktivdir. Bu, Io-ya dəyişən bir orbit və yavaş bir dönmə verirmi? Gelgit qüvvələri böyük bir püskürmənin təsirindən daha uzun çəkməlidir. Gelgitli kilidləmə deməkdir ki, hər hansı bir vulkan Io-nu bütün aktiv ömrü boyu eyni növ orbital dəyişikliyi toplayaraq eyni istiqamətə (radial, tangensial və ya meylli) itələyir.


Io-nun orbitə və ya fırlanmasına vulkanizmi təsir edirmi?

Kometa və asteroidlərin fırlanma dövrü, havanın dəyişkənliyindən təsirlənir. Io vulkanik cəhətdən çox aktivdir. Bu, Io-ya dəyişən bir orbit və yavaş bir dönmə verirmi?

Jupiter'in ayı Io bir çox vulkan var.

Sualınıza bənzər bir cavab Quora'nın sualında verilmişdir: "Yerdəki bütün vulkanların püskürmələri eyni zamanda onu öz fırlanma yerindən yıxa bilər və ya öz orbitini dəyişdirə bilərmi?".

İki fərq var: Io-dakı püskürmələr qaçma sürətinə (2.558 km / s) çata bilər və maddə cazibə qüvvəsinə tabedir, çünki bəziləri qaçmağa, bəzilərinin geri qayıtmasına imkan verən aydan uzaqlaşdırılır; buna görə də titrəmə və fırlanma sürəti dəyişikliklərinin mənbəyidir.

"Yupiterin qayalı ayı Io, yüzlərlə vulkanın olduğu, bəzilərinin onlarla mil (və ya kilometr) hündürlüyündə püskürən lav çeşmələri olan Günəş sistemindəki ən vulkanik aktiv dünyadır. İonun diqqətəlayiq fəaliyyəti, Yupiterin qüdrətli müharibəsi nəticəsində baş verir. cazibə qüvvəsi və daha kiçik, lakin dəqiq bir şəkildə Yupiterdən - Avropa və Ganymede ətrafında dövr edən iki qonşu aydan çəkilir.

Orbit və Fırlanma

Io nəhəng planetin ətrafındakı orbitdə həmişə eyni tərəfi Yupiterə tərəf yönəltsə də, böyük aylar Europa və Ganymede İonun orbitini düzensiz eliptik bir orbitə çevirirlər. Beləliklə, Yupiterdən geniş fərqli məsafələrində Io böyük bir gelgit qüvvəsinə məruz qalır.

Bu qüvvələr Io səthinin 330 fut (100 metr) qədər yuxarı və aşağı (və ya içəri və xaricə) çıxmasına səbəb olur. Ionun bərk səthindəki bu gelgitləri Yer okeanlarındakı gelgitlərlə müqayisə edin. Yer üzündə, gelgitlərin ən yüksək olduğu yerdə, aşağı və yüksək gelgit arasındakı fərq yalnız 60 fut (18 metr) təşkil edir və bu, möhkəm bir torpaq üçün deyil, su üçündür.

Io orbitini, Yupiterdən az-çox rahat bir 262.000 mil (422.000 kilometr) məsafədə saxlayaraq, planetin güclü maqnit güc xəttlərini kəsərək Io-nu elektrik generatoruna çevirdi. Io öz başına 400.000 volt inkişaf etdirə və 3 milyon amper elektrik cərəyanı yarada bilər. Bu cərəyan Yupiterin maqnit sahə xətləri boyunca planetin səthinə enən müqavimət yolunu tutur və Yupiterin yuxarı atmosferində ildırım yaradır.

Səth

Gelgit qüvvələri, Io içərisində böyük bir istilik yaradır, yeraltı qabığının çox hissəsini maye şəklində saxlayaraq təzyiqi azaltmaq üçün səthə hər hansı bir qaçış yolu axtarır. Beləliklə, Io səthi daim özünü yeniləyir, hər hansı bir təsir kraterini əridilmiş lav gölləri ilə doldurur və hamar yeni maye qaya daşqınlarını yayır ... ".

İki bədən problemi, çoxsaylı qarşılıqlı əlaqəli obyektlərin bir-birinin orbitinə necə təsir etdiyini izah edir. Io-nun orbital eksantrikliyi olduqca aşağı (0.0041) ikən Qalileyalı aylardan üçünün (Callisto xaricində Ganymede, Europa və Io) orbitləri 1: 2: 4 rezonansına malikdir. "İtmə" hərəkətə kumulyativ təsir göstərmək üçün dövri təkrarla hərəkət edəcəkdir.

Orbital rezonanslar cisimlərin qarşılıqlı cazibə təsirini, yəni bir-birinin orbitlərini dəyişdirmək və ya məhdudlaşdırmaq qabiliyyətini xeyli artırır. Əksər hallarda, bu, cəsədlərin təcil mübadiləsi və rezonans olmayana qədər orbitləri dəyişdirməsi ilə qeyri-sabit bir qarşılıqlı nəticələnir. Bəzi hallarda, rezonanslı bir sistem sabit və özünü düzəldə bilər, belə ki cəsədlər rezonansda qalır.

Vulkanların kiçik təsiri rezonansın daha çox təsiri ilə düzəldilir. Space.com veb saytı, İo'nun Yupiterlə eyni yaşda təxminən 4,5 milyard yaşında olduğunu təxmin edir. Əgər orbit qeyri-sabit idisə və onu dəyişdirsə çoxdan məhv olmuş ola bilər.


Astronomiya jurnalını oxusan, ulduz qrafiklərini, Yupiter və aylar haqqında yazını görməli idin. Beləliklə, cavab yox, fəaliyyət göstərir yox orbitə təsir göstərir.


Io & # 8217s Volkanları Elm adamlarının gözlədiyi yerdə yerləşmir

Bu, 2007-ci ilin əvvəllərində kosmik gəmi & # 8217s Yupiter-in uçuşu zamanı çəkilmiş Yupiterin və onun vulkanik ayı Io-nun New Horizons görüntülərinin montajıdır. Görüntü, Io & # 8217s gecə tərəfində, Tvashtar vulkanında, böyük bir püskürmə göstərir. Közərmə lava, ən üst hissələrini günəş işığı ilə işıqlandıran 330 kilometrlik (205 mil hündürlüyü) vulkan tüyünün altında qırmızı rəngdə parlayır. Şleyf tünddəki kiçik hissəciklər tərəfindən işığın dağılması səbəbindən mavi görünür. Kredit: NASA / Johns Hopkins Universiteti Tətbiqi Fizika Laboratoriyası / Southwest Research Institute / Goddard Space Flight Center

NASA və Avropa Kosmik Agentliyinin alimləri, Io üzərindəki vulkanik aktivliyin, istiliyin böyük bir hissəsinin astenosferdə əmələ gəldiyi fikrini dəstəkləyən məlumatlara əsaslanmasını gözlədikləri yerdən 30-60 dərəcə Şərqdə yerləşdiyinə inanırlar.

Jupiter & # 8217s moon Io, Günəş Sistemində ən çox vulkanik cəhətdən fəaliyyət göstərən dünyadır; yüzlərlə vulkan, 250 mil yüksəkliyə qədər bəzi püskürən lava fəvvarələri var. Bununla birlikdə, NASA və Avropa Kosmik Agentliyinin tədqiqatçılarına görə, vulkanik aktivliyin konsentrasiyaları Ayın daxili hissəsinin necə qızdırıldığını proqnozlaşdıran modellərə əsaslanaraq gözlənildiyi yerdən əhəmiyyətli dərəcədə kənarlaşdırılıb.

Io, Yupiterin kütlə cazibəsi ilə Yupiterdən daha çox orbitə çıxan iki qonşu aydan - Avropa və Ganymede-dən daha kiçik, lakin dəqiq təyin edilmiş çəkilmələr arasında çəkişmə döyüşündə yaxalanır. Io bu digər aylardan daha sürətli orbitə çıxır və hər dəfə Avropa bir başa çatdıqda iki orbit tamamlayır və Ganymede'in hər biri üçün dörd orbit. Bu müntəzəm vaxtlama, Io-nun qonşu aylardan eyni orbital yerdə ən güclü cazibə qüvvəsini hiss etməsi deməkdir ki, bu da Io & # 8217s orbitini oval bir formaya çevirir. Bu da öz növbəsində Io-nun Yupiter ətrafında hərəkət edərkən əyilməsinə səbəb olur.

Məsələn, Io Yupiterə yaxınlaşdıqca nəhəng planetin güclü cazibəsi ayı ona doğru deformasiya edir və sonra Io uzaqlaşdıqca cazibə qüvvəsi azalır və ay rahatlayır. Cazibə qüvvəsindən bükülmə, gelgit isinməyə səbəb olur və eyni şəkildə tel dəri asqısında bir nöqtəni dəfələrlə bükərək onu qızdırdığınız kimi, əyilmə Io & # 8217s içərisində sürtünmə yaradır və bu da ayı gücləndirən böyük istilik yaradır. # 8217s həddindən artıq vulkanizm.

NASA & # 8217s New Horizons missiyasından alınan bu beş kadr şəkillər ardıcıllığı, Io & # 8217s Tvashtar vulkanından çıxan nəhəng şleyfi əks etdirir. 2007-ci ildə Yupiterin yanından uçarkən zondla & # 8217s Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) tərəfindən çəkilən ilk Io plume filmi yuxarıda 330 km (205 mil) uzanan vulkanik dağıntı buludunda hərəkəti açıq şəkildə göstərir. ayın səthi. Bu nöqtədən yalnız şleyfin yuxarı hissəsi görünür. Şleyf mənbəyi, Ayın uzaq tərəfindəki Io & # 8217s diskinin kənarından 130 km (80 mil) aşağıda. Io & # 8217s-nin hiperaktiv təbiəti, Io diskinin kənarında başqa iki vulkanik şleyfin də görünməsi ilə vurğulanır: 7 saatlıq vəziyyətdə olan Masubi və ehtimal ki, Zal vulkanından çox zəif bir şleyf. 10 o & # 8217 saat mövqeyi. Yupiter, Io'nun gecə tərəfini işıqlandırır və diskdə görünən ən görkəmli xüsusiyyət, Loki vulkanının qaranlıq nal şəklidir, ehtimal ki, nəhəng bir lava gölüdür. 18 km-də (11 mil) Io-dakı ən yüksək dağ və Günəş sistemindəki ən yüksək dağlardan biri olan Boosaule Mons, sağ tərəfdəki diskin kənarından yuxarıda dayanır. Beş şəkil, 1 Mart 2007-ci il tarixində Dünya vaxtı ilə 23: 50-dən 23: 58-ə qədər, kadrlar arasında iki dəqiqə olmaqla 8 dəqiqəlik bir müddət ərzində əldə edildi. Io New Horizons-dan 3,8 milyon km (2,4 milyon mil) məsafədə idi. Kredit: NASA / Johns Hopkins Universiteti Tətbiqi Fizika Laboratoriyası / Southwest Research Institute

Bu gelgitli istiləşmənin ayın daxili hissəsini necə təsir etdiyinə dair sual qalır. Bəziləri bunun dərin daxili hissəni istiləşdirdiyini irəli sürür, lakin hakim olan fikir budur ki, istiləşmənin çox hissəsi qabığın altındakı astenosfer adlanan nisbətən dayaz bir təbəqədə baş verir. Astenosfer, süxurların istilik və təzyiq altında yavaş-yavaş deformasiya olunan bir macun kimi davrandığı yerdir.

& # 8220Təhlilimiz istiliyin böyük bir hissəsinin astenosferdə əmələ gəldiyinə dair hakim fikirləri dəstəkləyir, lakin vulkanik aktivliyin gözlədiyimiz yerdən 30 ilə 60 dərəcə şərqdə yerləşdiyini gördük və & # 8221 dedi University of Christopher Hamilton. Maryland, College Park. Merilend, Greenbeltdəki NASA & # 8217s Goddard Space Uçuş Mərkəzində yer alan Hamilton, bu araşdırma haqqında Earth and Planetary Science Letters-də dərc olunmuş bir məqalənin müəllifidir.

Bu, müxtəlif gelgit istilik modellərindən Io səthində proqnozlaşdırılan istilik axınının bir xəritəsidir. Qırmızı sahələr səthdə daha çox istilik gözlənildiyi yerlərdə, mavi bölgələr isə daha az istilik gözlənilən yerlərdir. Şəkil A, gelgitən istilik əsasən dərin mantiya daxilində baş verərsə, Io & # 8217s səthində gözlənilən istilik paylanmasını göstərir və B rəqəmi, istiləşmə əsasən astenosferdə baş verərsə, gözlənilən səth istilik axını nümunəsidir. Dərin mantiya ssenarisində səth istilik axını əsasən qütblərdə cəmləşir, astenosfer istilik ssenarisində ekvator yaxınlığında səth istilik axını cəmləşir. Kredit: NASA / Christopher Hamilton

Hamilton və qrupu, Arizona Dövlət Universiteti Arizona Dövlət Universiteti David Williams və NASA kosmik gəmilərindəki məlumatları istifadə edərək həmkarları tərəfindən hazırlanan yeni, qlobal geoloji xəritədən istifadə edərək məkan təhlilini apardılar. Xəritə bu günə qədər Io & # 8217s vulkanlarının ən əhatəli inventarını təqdim edir və bununla da vulkanizm nümunələrinin görünməmiş bir təfərrüatla araşdırılmasına imkan yaradır. Vulkanların ən çox daxili istiləşmənin baş verdiyi yerdə yerləşdiyini fərz edən qrup, vulkan aktivliyinin müşahidə olunan yerlərini proqnozlaşdırılan gelgit istiləşmə nümunələri ilə müqayisə edərək bir sıra daxili modelləri sınadı.

& # 8220 Yeni qlobal Io geoloji xəritəsində vulkanların paylanması ilə bağlı ilk ciddi statistik təhlili apardıq və Hamilton deyir. & Hər hansı mövcud möhkəm cəsədin gelgit isidici modelləri ilə uzlaşa bilməyəcək, müşahidə edilən və proqnozlaşdırılan vulkan yerləri arasında sistematik bir şərqə qarşı ofset tapdıq. & # 8221

Ofseti izah etmək imkanları Io üçün gözləniləndən daha sürətli bir fırlanmanı, magmanın ən çox istilik meydana gəldiyi yerdən səthdə püskürə biləcəyi nöqtələrə qədər əhəmiyyətli məsafələr qət etməsinə icazə verən bir daxili quruluşu və ya mövcud gelgitmə istiliyində itkin bir hissəni ehtiva edir. qrupa görə yeraltı magma okeanından gələn maye gelgitləri kimi modellər.

NASA & # 8217s Galileo missiyasındakı maqnitölçən cihaz, qlobal bir yeraltı magma okeanının mövcudluğuna işarə edərək, Io ətrafında bir maqnit sahəsi aşkar etdi. Io Yupiterin ətrafında dövr etdikcə planetin içərisində & # 8217; s geniş maqnit sahəsində hərəkət edir. Tədqiqatçılar, elektrik enerjisi keçirən maqmanın qlobal bir okeanına sahib olsaydı, bunun Io-da bir maqnit sahəsini yarada biləcəyini düşünürlər.

Hamilton deyir ki, təhlillərimiz Io-da proqnozlaşdırılan və müşahidə olunan vulkan yerləri arasındakı ofsetin mümkün bir izahı olaraq qlobal bir yeraltı magma okean ssenarisini dəstəkləyir & # 8221. & # 8220Amma magma okeanı Yer üzündəki okeanlar kimi olmazdı. Tamamilə maye bir təbəqə olmaq əvəzinə, Io & magistral okeanı, ehtimal ki, yavaş-yavaş deformasiya oluna bilən bir qaya matrisi içərisində ən azı yüzdə 20 silikat əridilmiş bir süngərə bənzəyir. & # 8221

Gelgit istiləşməsinin, həmçinin Avropa və Saturn & # 8217s ayı Enceladusun buzlu qabıqlarının altında olması ehtimalı olan maye suyun okeanlarına cavabdeh olduğu düşünülür. Maye su həyat üçün zəruri bir maddə olduğundan, bəzi tədqiqatçılar, istifadə edilə bilən bir enerji mənbəyi və xammal ehtiyatı varsa bu yeraltı dənizlərdə həyatın mövcud ola biləcəyini irəli sürürlər. Bu dünyalar səthlərindəki maye suyu dəstəkləmək üçün çox soyuqdur, buna görə də gelgitin necə işlədiyini daha yaxşı başa düşmək, Kainatdakı başqa yaşayış yerlərində həyatı necə davam etdirə biləcəyini göstərə bilər.

& # 8220Vulkan yerlərinin gözlənilməz şərqə qarşı ofset, Io anlayışımızda bir şeyin itkin olduğuna dair bir ipucudur və Hamilton deyir. & # 8220Bir şəkildə, bu bizim ən vacib nəticəmizdir. Gelgitli istilik istehsalı və səth vulkanizmi ilə əlaqəli anlayışımız yarımçıqdır. Niyə ofset etdiyimiz və müşahidə etdiyimiz digər statistik nümunələrin izahı açıqdır, amma düşünürəm ki, bir çox yeni suala imkan yaratdıq, bu yaxşıdır. & # 8221

Io & # 8217s vulkanizmi o qədər genişdir ki, günəş sisteminin 4,5 milyard illik yaşı ilə müqayisədə təxminən milyon ildə bir dəfə tamamilə canlanır. Beləliklə, Io & # 8217s keçmişi haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün daxili quruluşunu daha yaxşı başa düşməliyik, çünki Hamiltona görə səthi tam tarixini yazmaq üçün çox gəncdir.

Bu, 2 Mart 2007-ci il tarixində New Horizons kosmik gəmisi ilə çəkilən Io və Europa-nın qarışıq görüntüsüdür. Burada Io (yuxarıda) vulkanik fəaliyyətin gözəl nümayişi ilə şounu oğurlayır. Üç vulkanik şüa görünür. Ən gözə çarpan, Tvaştar vulkanından Io diskindəki 11 o & # 8217clock mövqeyindəki 300 km (190 mil) hündür şüadır. İki daha kiçik şleyf də görünür: Prometey vulkanından, Io & # 8217s diskinin kənarındakı 9 o & # 8217 saat mövqeyində və Io & # 8217s terminatoru boyunca Prometheus və Tvashtar arasında görünən Amirani vulkanından (xətti ayıran). gündüz və gecə). Tvaştar şüası, tüstünün mavi görünüşünə bənzər vulkanlar tərəfindən atılan kiçik toz hissəciklərinin işıq saçması səbəbindən mavi görünür. Bundan əlavə, Tvaştar şüasının mənbəyində isti lavanın ziddiyyətli qırmızı parıltısı görülə bilər. Bu görüntü, İo'dan 4.6 milyon kilometr (2.8 milyon mil) və Avropadan 3.8 milyon kilometr (2.4 milyon mil) məsafədə çəkilmişdir. Bu baxışda aylar bir-birinə yaxın görünsə də, 790.000 kilometr (490.000 mil) bir körfəz onları ayırır. Io & # 8217s gecə tərəfi, sağdakı çərçivədən kənarda olan Yupiterdən əks olunan işıqla yanır. Euro'nun gecə tərəfi Io-dan fərqli olaraq qaranlıqdır, çünki Europa'nın bu tərəfi Yupiterdən uzaqlaşır. Kredit: NASA / Johns Hopkins Universiteti Tətbiqi Fizika Laboratoriyası / Southwest Research Institute

Tədqiqat NASA, Oak Ridge Associated Universitetləri və Avropa Kosmik Agentliyi tərəfindən idarə olunan NASA Postdoctoral Programı tərəfindən maliyyələşdirilib.

Nəşr: Christopher W. Hamilton, et al., & # 8220 Volkanların Io-ya dairəvi paylanması: Gelgit istiləşmə və magma yüksəlişi üçün təsirlər, & # 8221 Earth and Planetary Science Letters, Volume 361, 1 January 2013, Pages 272-286 doi: 10.1016 / j.epsl.2012.10.032

Şəkillər: NASA / Johns Hopkins Universiteti Tətbiqi Fizika Laboratoriyası / Cənub-Qərb Tədqiqat İnstitutu / Goddard Space Uçuş Mərkəzi / NASA / Johns Hopkins Universiteti Tətbiqi Fizika Laboratoriyası / Southwest Research Institute NASA / Christopher Hamilton NASA / Johns Hopkins University Tətbiqi Fizika Laboratoriyası / Southwest Research Institute


Io & # 8217s Volkanları Yanlış Yerdədir

Jupiter'in ay Io'su, Günəş Sistemimizdəki ən vulkan cəhətdən aktiv dünya halına gətirən ən az 400 aktiv vulkana sahibdir. Bununla birlikdə, vulkanların Io üzərindəki yeri, ayın daxili hissəsinin necə qızdırıldığını proqnozlaşdıran elmi modellərlə uyğun gəlmir.

“Yeni qlobal Io geoloji xəritəsindəki vulkanların yayılmasının sərt statistik analizi və # 8221, Maryland Universiteti, College Park və Goddard Spaceflight Center-dən Christopher Hamilton dedi. & Hər hansı mövcud möhkəm cəsəd gelgit istiləşmə modelləri ilə uzlaşa bilməyəcək, müşahidə edilən və proqnozlaşdırılan vulkan yerləri arasında sistematik bir şərqə qarşı ofset tapdıq. & # 8221

İonun daxili istiliyi bir tərəfdə nəhəng Yupiter planetindən və digər tərəfdən Yupiterdən - Avropa və Ganymede-dən daha çox dövr edən iki qonşu aydan gələn gelgit qüvvələri tərəfindən yaradılmışdır.

Tədqiqatçılar, bu gelgitli istiləşmənin aya və daxili hissələrə necə təsir göstərdiyinə dair sualların olduğunu söyləyirlər. Bəziləri bunun dərin daxili hissəni istiləşdirdiyini irəli sürür, lakin hakim olan fikir budur ki, istiləşmənin çox hissəsi qabığın altındakı astenosfer adlanan nisbətən dayaz bir təbəqədə baş verir. Astenosfer, süxurların istilik və təzyiq altında yavaş-yavaş deformasiya olunan bir macun kimi davrandığı yerdir.

& # 8220Təhlilimiz istiliyin böyük bir hissəsinin astenosferdə əmələ gəldiyinə dair hakim fikirləri dəstəkləyir, ancaq vulkanik aktivliyin gözlədiyimiz yerdən 30 ilə 60 dərəcə Şərqdə olduğunu gördük & # 8221 dedi.

Yer üzündə vulkanların necə yaradıldığını izah edən sadə bir izah budur ki, tektonik lövhələr bu şəkildə dəyişdikdə yeraltı magma səthə aça bilər. Io-da, Yupiterdən gələn gelgit qüvvələri Ionun səthini 100 m-ə qədər yuxarı və aşağı çıxmağa məcbur edir və magmanın davamlı axmasına səbəb olur.

Alimlər, Yupiterin kütlə cazibəsi ilə iki qonşu aydan daha kiçik, lakin vaxtında çəkilənlər arasındakı çəkişməni belə izah etdilər:

Io bu digər aylardan daha sürətli orbitə çıxır və hər dəfə Avropa bir başa çatdıqda iki orbit tamamlayır və Ganymede'in hər biri üçün dörd orbit. Bu müntəzəm vaxtlama, Io-nun qonşu aylardan eyni orbital yerdə ən güclü cazibə qüvvəsini hiss etməsi deməkdir ki, bu da Io & # 8217s orbitini oval bir formaya çevirir. Bu da öz növbəsində Yupiter ətrafında hərəkət edərkən Io-nun əyilməsinə səbəb olur.

Məsələn, Io Yupiterə yaxınlaşdıqca nəhəng planetin güclü cazibəsi ayı ona doğru deformasiya edir və sonra Io uzaqlaşdıqca cazibə qüvvəsi azalır və ay rahatlayır. Cazibə qüvvəsindən bükülmə, gelgit isinməyə səbəb olur və eyni şəkildə tel dəri asqısında bir nöqtəni dəfələrlə bükərək onu qızdırdığınız kimi, əyilmə Io & # 8217s içərisində sürtünmə yaradır və bu da ayı gücləndirən böyük istilik yaradır. # 8217s həddindən artıq vulkanizm.

Bu, müxtəlif gelgit istilik modellərindən Io səthində proqnozlaşdırılan istilik axınının bir xəritəsidir. Qırmızı sahələr səthdə daha çox istilik gözlənildiyi yerlərdə, mavi bölgələr isə daha az istilik gözlənilən yerlərdir. Şəkil A, gelgitən istilik əsasən dərin mantiya daxilində baş verərsə, Io & # 8217 səthində gözlənilən istiliyin paylanmasını göstərir və B şəklində istilik astenosferdə baş verərsə, gözlənilən səth istilik axını nümunəsidir. Dərin mantiya ssenarisində səth istilik axını əsasən qütblərdə cəmləşir, astenosfer istilik ssenarisində ekvator yaxınlığında səth istilik axını cəmləşir. Kredit: NASA / Christopher Hamilton.

Ancaq yeni bir geoloji xəritədə, vulkanların modelin proqnozlaşdırdığı yerdən ofset göstərildi.

Ofseti izah etmək imkanları Io üçün gözləniləndən daha sürətli bir fırlanmanı, magmanın ən çox istilik meydana gəldiyi yerdən səthdə püskürə biləcəyi nöqtələrə qədər əhəmiyyətli məsafələr qət etməsinə icazə verən bir daxili quruluşu və ya mövcud gelgitmə istiliyində itkin bir hissəni ehtiva edir. qrupa görə yeraltı magma okeanından gələn maye gelgitləri kimi modellər.

NASA & # 8217s Galileo missiyasındakı maqnitölçən cihaz, qlobal bir yeraltı magma okeanının mövcudluğuna işarə edərək, Io ətrafında bir maqnit sahəsi aşkar etdi. Io Yupiterin ətrafında dövr etdikcə planetin içərisində & # 8217; s geniş maqnit sahəsində hərəkət edir. Tədqiqatçılar, elektrik enerjisi keçirən maqmanın qlobal bir okeanına sahib olsaydı, bunun Io-da bir maqnit sahəsini yarada biləcəyini düşünürlər.

Hamilton deyir ki, təhlillərimiz Io-da proqnozlaşdırılan və müşahidə olunan vulkan yerləri arasındakı ofsetin mümkün bir izahı olaraq qlobal bir yeraltı magma okean ssenarisini dəstəkləyir & # 8221. & # 8220Amma magma okeanı Yer üzündəki okeanlar kimi olmazdı. Tamamilə maye bir təbəqə olmaq əvəzinə, Io & magistral okeanı, ehtimal ki, yavaş-yavaş deformasiya oluna bilən bir qaya matrisi içərisində ən azı yüzdə 20 silikat əridilmiş bir süngərə bənzəyir. & # 8221

Gelgit istiləşməsinin, həmçinin Avropa və Saturn & # 8217s ayı Enceladusun buzlu qabıqlarının altında olması ehtimalı olan maye suyun okeanlarına cavabdeh olduğu düşünülür. Maye su həyat üçün zəruri bir maddə olduğundan, bəzi tədqiqatçılar, istifadə edilə bilən bir enerji mənbəyi və xammal ehtiyatı olduğu təqdirdə bu yeraltı dənizlərdə həyat mövcud ola biləcəyini təklif edirlər. Bu dünyalar səthlərindəki maye suyu dəstəkləmək üçün çox soyuqdur, buna görə də gelgitin necə işlədiyini daha yaxşı başa düşmək, Kainatdakı başqa yaşayış yerlərində həyatı necə davam etdirə biləcəyini göstərə bilər.

& # 8220Vulkan yerlərinin gözlənilməz şərqə qarşı ofset, Io anlayışımızda bir şeyin itkin olduğuna dair bir ipucudur və Hamilton deyir. & # 8220Bir şəkildə, bu bizim ən vacib nəticəmizdir. Gelgitli istilik istehsalı və səth vulkanizmi ilə əlaqəli anlayışımız yarımçıqdır. Niyə ofset etdiyimiz və müşahidə etdiyimiz digər statistik nümunələrin izahı açıqdır, amma düşünürəm ki, yaxşı bir çox yeni suala imkan yaratdıq. & # 8221

Io & # 8217s vulkanizmi o qədər genişdir ki, günəş sisteminin 4,5 milyard illik yaşı ilə müqayisədə təxminən milyon ildə bir dəfə tamamilə canlanır. Beləliklə, Io & # 8217s keçmişi haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün daxili quruluşunu daha yaxşı başa düşməliyik, çünki Hamiltona görə səthi tam tarixini yazmaq üçün çox gəncdir.


NASA & # 8217s Io Volcano Müşahidəçisi: Planet Təkamülünə İstilik və Ovçuluqdan Sonra

NASA & # 8217s Galileo kosmik gəmisi, Jupiter & # 8217s moon Io, planetin üçüncü ən böyük ayı, vulkan püskürməsinə məruz qaldı. Yupiterin cazibədar cazibəsi ilə qonşu ayların daha kiçik, ardıcıl çəkilişləri arasında davamlı bir çəkişməyə qapılan İonun təhrif edilmiş orbit, qaz nəhəngi ətrafında fırlanarkən əyilməsinə səbəb olur. Dartılma Io-nun daxili hissəsində sürtünməyə və güclü istiliyə səbəb olur, səthində kütləvi püskürmələrə səbəb olur. Kredit: NASA / JPL / Arizona Universiteti

Io Volcano Observer (IVO) adlı təklif olunan bir missiya, hər an tonlarla ərimiş lava və kükürdlü qazlar axan yüzlərlə püskürən vulkanın olduğu həqiqi bir vulkanik möcüzə diyarı olan Yupiterin Ayı Io-nu ziyarət edəcəkdi.

Saatı bir neçə milyard il geri çəkin və bu, hər hansı bir gənc qayalı planetin səthi ola bilər. Ancaq bu gün günəş sistemimizdə yalnız Io bu cür hiperaktivliyə ev sahibliyi edir. Yupiterin cazibə qüvvəsinin və Europa və Ganymede-nin keçən orbital yedəklərinin altında, Io eliptik yolu boyunca irəlilədikcə ayı uzanan və sıxan dalğaları cəzalandırır.

Alimlər bu gelgit qüvvələrinin Io içərisində həddindən artıq istilik yaratdığını və bunun nəticəsində Yerdən 20 qat daha çox istilik axını ilə nəticələndiyini və ümumiyyətlə, kainat boyunca əhəmiyyətli bir planetar proses olduğunu bilirlər. Ancaq planetar bir geoloq və regentlər və Arizona Universitetinin Aysal və Planet Laboratoriyasının professoru Alfred McEwen dedi ki, onların necə işlədikləri barədə hələ də çox cahilik.

"Bir planet və ya ay içərisində gelgit istiliyinin harada və necə istehsal edildiyi, istiliyin səthə necə çıxdığı və bu prosesin kosmosdakı planetar aləmlərə necə təsiri olduğuna dair əsas suallar qalır" dedi.

Ancaq möhtəşəm vulkanları və həddindən artıq gelgit fəaliyyəti ilə Io bu sualları həll edə bilər. McEwen, bu sobanın Io içərisində necə işlədiyini öyrənməyin, öz növbəsində dünyaların necə inkişaf etdiyini anlamağımıza kömək edəcək.

"Həqiqətən günəş sistemində gelgit istiləşməsini anlamaq üçün ən yaxşı yerdir."

NASA & # 8217s Galileo kosmik aparatı 1999-cu ilin iyul ayında Jupiter & # 8217s moon Io-nun ən yüksək qətnamə şəkillərini əldə etdi, bu rəngli mozaika insan gözünün görəcəyini təxmin etmək üçün yaxın infraqırmızı, yaşıl və bənövşəyi filtrlərdən istifadə etdi. Io & # 8217s səthinin əksəriyyəti, aktiv volkanik mərkəzlərin yaxınlığında qara, qəhvəyi, yaşıl, narıncı və qırmızı rəngli birləşmələrlə işarələnmiş pastel rənglərə malikdir. Io günəş sistemindəki ən aktiv vulkanik dünyadır. Kredit: NASA / JPL / Arizona Universiteti

İçəridən

Əsas tədqiqatçı kimi McEwen, NASA’nın Kəşf Proqramında nəzərdən keçirilən IVO hazırlayan qrupa rəhbərlik edir.

IVO kosmik gəmi, Marylandın Laurel şəhərindəki Johns Hopkins Tətbiqi Fizika Laboratoriyası (APL) tərəfindən inkişaf etdirilərək, dördüncü ildə ən azı 10 yaxın Io flybys edəcək, Io-nun parlaq, kükürdlə örtülmüş səthinin altına baxmaq üçün xüsusi alətlər dəsti istifadə edərək, həddindən artıq vulkanizmin şəkillərini və videolarını çəkin və nəticədə Ionun istilik enerjisini içəridən izləyin.

ABŞ-ın Geoloji Xidmətinin IVO baş müstəntiq müavini Laszlo Kestay "İstini izləmək istəyirik" dedi. "Bunun açarı Io içərisində istilik harada yaradıldığını anlamaqdır."

Qatı və ərimiş süxurların Ay içərisindəki paylanmasından asılı olaraq, gelgit istiləşmə onun içərisinə yayıla bilər və ya səthinə yaxınlaşa bilər. Beləliklə, IVO cazibə qüvvəsini və maqnit sahələrini ölçəcəkdir ətrafında İçəridə baş verənləri hiss etmək üçün.

Məsələn, təəccüblü bir ehtimal budur ki, Io əsasən soyuq, qayalıq səthinin altında gizlənən qlobal bir magma okeanına sahibdir. Yupiterin maqnit sahəsi ayın üzərindən keçərkən, IVO, elektrik keçirici magmanın içərisində yaranan cərəyanların yaratdığı maqnit sahəsindəki təhrifi aşkar edərdi, məsələn, İo-nun içərisi möhkəm olsaydı fərqli bir oxu alırdı.

IVO, geofiziki ölçmələri və yeni topoqrafik xəritələri birləşdirərək Io-nun soyuq, qayalı xarici qatının qalınlığını və hərəkətini başa düşəcək və Yer, Ay və digər qayalı planetlərin meydana gəlməsindən qısa müddət sonra magma- okean aləmləri.

NASA & # 8217s New Horizons kosmik gəmisi, 2007-ci ilin fevralında İo'nun Tvaştar vulkanından 180 mil (290 kilometr) hündür tüyün bu dramatik görüntüsünü çəkdi. Tüyündəki diqqətəlayiq filament strukturu 1979-cu ildə zəif görünən detallara bənzəyir. Io & # 8217s vulkanı Pele tərəfindən istehsal olunan oxşar şüa. Heç bir kosmik gəminin əvvəlki heç bir görüntüsü bu əsrarəngiz quruluşları o qədər aydın göstərməmişdi ki, təklif olunan Io Volcano Observer missiyası Io & # 8217s-nin həddindən artıq vulkanik fəaliyyətinə bənzərsiz bir fikir qazanmaq üçün aya daha da yaxın uçacaqdı. Kredit: NASA / Johns Hopkins APL / Southwest Research Institute

Orbital akrobatika

Bir akrobat kimi, IVO da Yupiterdən uzaqda asılaraq ən yaxşı yerlərə çatmaq üçün Io-ya doğru dalmağı vaxtı təyin edər və dəqiq anlarda həm Io & # 8217s maqnit və cazibə sahələrinin ən açıq müşahidələrini toplayacaq və həm də “sarsıntı” nı ölçərdi. ”Yupiter öz daxili quruluşunun başqa bir göstəricisini öz orbitinə tətbiq edir.

Aydan 120 mil (200 kilometr) yuxarıya dalaraq, IVO, Io-nun rəngarəng səthinin və vulkanizmin təxminən 90% -ni piksel başına 900 fut (300 metr), kiçik yerləri isə 3 m / pikselə qədər və hər uçuşda püskürən lava və lələk filmlərini çəkin.

Yaxınlaşma və yola düşmə qütblərinə baxarkən, IVO, Io-dan gələn istilik paylanmasını başqa heç bir kosmik gəminin olmadığı və Yerdən müşahidə edilə bilməyən qabiliyyətlərlə ölçəcəkdir. Termal xəritədəki infraqırmızı məlumatlar alimlərə lavanın istiliyi və kimyasını anlamağa kömək edəcəkdir.

IVO, Io vulkanlarından püskürən qazlardan nümunə götürmək üçün bir kütlə spektrometri ilə təchiz ediləcəkdir. Bu qazlar, Io-nun və bütün Jovian sisteminin kimyəvi təkamülünü qeyd edən bir növ barmaq izi daşıyır və elm adamlarına onun tam tarixini öyrənməyə imkan verir.

APL-dən IVO layihə mütəxəssisi Kathy Mandt, "Hər kəs Io-nun atmosferini yerindəcə ölçmələri ilk dəfə olardı və bu, yeni kəşflər üçün zəmindir" dedi.

"Biz bilirik ki, Io Yerdə gördüyümüz vulkanları və lav axınlarını cırtdan edən cəlbedici püskürmələr nəticəsində istiliyinin çox hissəsini itirir" dedi. "Yalnız izləmək üçün zəhmli olmayacaqlar, həm də bu müddətin içəridən necə işlədiyini tam olaraq anlamağımıza kömək edəcəklər."

Təklif olunan Io Volcano Observer (IVO) missiyası, gelgit istiliyinin necə yaradıldığını, itirildiyini və Yupiterin ayı Io-nun təkamülünü idarə etdiyini - kosmosda aləmlərin meydana gəlməsinə dair bütün vacib ipuçlarını anlamağı hədəfləyir. Kredit: Johns Hopkins APL / Arizona Universiteti / Mike Yakovlev

Sistemdəki dəyişikliklər

"İstinin hərəkəti bir dəyişiklik mühərrikidir" dedi Kestay. "IVO, istilik axınının Io-ya və bütün Yupiter sisteminə zaman keçdikcə necə təsir etdiyini araşdıracaqdı."

Io-dan hər saniyədə çıxarılan ton vulkanik qazlar Yupiter və güclü maqnit sahəsi tərəfindən geniş yayılmışdır. IVO, bu materialı yaxşılaşdıraraq necə çıxarıldığına və hara getdiyinə dair yeni bir fikir verəcəkdir - bu, İo kimyasındakı təkamül dəyişikliklərini anlamaq üçün ilk addım.

Io-dan qaçan uçucular, bütün Jovian sisteminə yayıldı və Avropanın səthini boyadılar, potensial olaraq Io-nun ən yaxın qonşusu daxilində okeana həyat üçün kimyəvi maddələr təqdim etdilər. Elm adamları, gelgit istiləşməsinin Avropanın buzlu qabıqları altında və Saturnun ayları Titan və Enceladus kimi buzlu qabıqlar altında maye su okeanlarının istiləşməsində oynadığı kritik rol haqqında daha çox şey öyrənməyi gözləyəcəklər.

McEwen, "Io-nu bir planet ölçülü təbii laboratoriya olaraq istifadə edərək, günəş sistemi boyunca vacib olan prosesləri daha yaxşı başa düşəcəyik" dedi.


Yupiterin Ayları

Yupiter, günəş sistemimizdəki ən böyük planet 60-dan çox ayla əhatə olunmuşdur.
Yupiterin ayları ilk dəfə 1610-cu ildə kəşf edilmişdir. Galileo Galilei o zaman dörd böyük Jovian peyk sistemi olan Io, Europa, Ganymede və Callisto-nu kəşf etmişdir. Bu Qalileyalı aylar, Dünya xaricində müşahidə edilən ilklər idi.
Bu gün kosmik zondlar sayəsində Jovian sisteminə daha əhatəli baxırıq. 1979-cu ildə Metis və Thebe Adrastea'yı kəşf edərək Jovian sistemindəki örtüyü qaldırmağa kömək edən Voyager missiyaları seriyası.
Kosmos çağından əvvəl astronomlar Amalteya (1892), Himaliya (1904), Elara (1905), Pasiphae (1908), Sinope (1914) və Lisiteya Karme (1938), Ananke (1951), Leda (1974) və Themisto (1975. 1979-1999-cu illər arasında Yupiterin yeni bir peyki kəşf edilmədi və 6 Oktyabr 1999-cu ilə qədər Spacewatch proqramı Yupiterə Callirrhoe üçün yeni bir ay kəşf etdi.

İlə müşahidələr 2000 Themisto, Kalyke, Iocasta, Erinome, Harpalyke, Isonoe, Praxidike, Megaclite, Taygete, Chaldene və S / 2000 J 11 kəşf edildikdən sonra peyk sayını 28-ə çatdıran on yeni ay ortaya qoydu. Növbəti il ​​on bir başqa ay discovered, bringing the total to 39, Hermippe, Eurydome, Sponde, Kale, Autonoe, Thyone, Pasithee, Euanthe, Orthosie, Europie, Aitne.
İldə 2002, only one moon, Arche, was discovered.
İldə 2003 there discovered 23 new satellites, Eukelade, S/2003 J 2, S/2003 J 3, S/2003 J 4, S/2003 J 5, Helice, Aoede, hegemone, S/2003 J 9, S / 2003 J 10, Kallichore, S/2003 J 12, Cyllene, S/2003 J 14 S/2003 J 15 S/2003 J 16 S/2003 J 17 S/2003 J 18 S/2003 J 19 , Carpo, Mneme, Thelxinoe and S/2003 J 23. Most of the 47 satellites discovered after the 2000s are small moons of a few kilometers in diameter, the largest accounting for just 9 km.
In 2006, 63 were known moons of Jupiter, the record of the solar system.


Scientists to Io: Your volcanoes are in the wrong place

This five-frame sequence of images from NASA's New Horizons mission captures the giant plume from Io's Tvashtar volcano. Snapped by the probe's Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) as the spacecraft flew past Jupiter in 2007, this first-ever movie of an Io plume clearly shows motion in the cloud of volcanic debris, which extends 330 km (205 miles) above the moon's surface. Only the upper part of the plume is visible from this vantage point. The plume's source is 130 km (80 miles) below the edge of Io's disk, on the far side of the moon. Io's hyperactive nature is emphasized by the fact that two other volcanic plumes are also visible off the edge of Io's disk: Masubi at the 7 o'clock position, and a very faint plume, possibly from the volcano Zal, at the 10 o'clock position. Jupiter illuminates the night side of Io, and the most prominent feature visible on the disk is the dark horseshoe shape of the volcano Loki, likely an enormous lava lake. Boosaule Mons, which at 18 km (11 miles) is the highest mountain on Io and one of the highest mountains in the solar system, pokes above the edge of the disk on the right side. The five images were obtained over an 8-minute span, with two minutes between frames, from 23:50 to 23:58 Universal Time on 1 March 2007. Io was 3.8 million km (2.4 million miles) from New Horizons. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

(Phys.org) —Jupiter's moon Io is the most volcanically active world in the Solar System, with hundreds of volcanoes, some erupting lava fountains up to 250 miles high. However, concentrations of volcanic activity are significantly displaced from where they are expected to be based on models that predict how the moon's interior is heated, according to NASA and European Space Agency researchers.

Io is caught in a tug-of-war between Jupiter's massive gravity and the smaller but precisely timed pulls from two neighboring moons that orbit further from Jupiter – Europa and Ganymede. Io orbits faster than these other moons, completing two orbits every time Europa finishes one, and four orbits for each one Ganymede makes. This regular timing means that Io feels the strongest gravitational pull from its neighboring moons in the same orbital location, which distorts Io's orbit into an oval shape. This in turn causes Io to flex as it moves around Jupiter.

For example, as Io gets closer to Jupiter, the giant planet's powerful gravity deforms the moon toward it and then, as Io moves farther away, the gravitational pull decreases and the moon relaxes. The flexing from gravity causes tidal heating—in the same way that you can heat up a spot on a wire coat hanger by repeatedly bending it, the flexing creates friction in Io's interior, which generates the tremendous heat that powers the moon's extreme volcanism.

The question remains regarding exactly how this tidal heating affects the moon's interior. Some propose it heats up the deep interior, but the prevailing view is that most of the heating occurs within a relatively shallow layer under the crust, called the asthenosphere. The asthenosphere is where rock behaves like putty, slowly deforming under heat and pressure.

This is a map of the predicted heat flow at the surface of Io from different tidal heating models. Red areas are where more heat is expected at the surface while blue areas are where less heat is expected. Figure A shows the expected distribution of heat on Io's surface if tidal heating occurred primarily within the deep mantle, and figure B is the surface heat flow pattern expected if heating occurs primarily within the asthenosphere. In the deep mantle scenario, surface heat flow concentrates primarily at the poles, whereas in the asthenospheric heating scenario, surface heat flow concentrates near the equator. Credit: NASA/Christopher Hamilton

"Our analysis supports the prevailing view that most of the heat is generated in the asthenosphere, but we found that volcanic activity is located 30 to 60 degrees East from where we expect it to be," said Christopher Hamilton of the University of Maryland, College Park. Hamilton, who is stationed at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., is lead author of a paper about this research published January 1 in Earth and Planetary Science Letters.

Hamilton and his team performed the spatial analysis using the a new, global geologic map of Io, produced by David Williams of Arizona State University, Tempe, Ariz., and his colleagues using data from NASA spacecraft. The map provides the most comprehensive inventory of Io's volcanoes to date, thereby enabling patterns of volcanism to be explored in unprecedented detail. Assuming that the volcanoes are located above where the most internal heating occurs, the team tested a range of interior models by comparing observed locations of volcanic activity to predicted tidal heating patterns.

"We performed the first rigorous statistical analysis of the distribution of volcanoes in the new global geologic map of Io," says Hamilton. "We found a systematic eastward offset between observed and predicted volcano locations that can't be reconciled with any existing solid body tidal heating models."

Possibilities to explain the offset include a faster than expected rotation for Io, an interior structure that permits magma to travel significant distances from where the most heating occurs to the points where it is able erupt on the surface, or a missing component in existing tidal heating models, like fluid tides from an underground magma ocean, according to the team.

The magnetometer instrument on NASA's Galileo mission detected a magnetic field around Io, suggesting the presence of a global subsurface magma ocean. As Io orbits Jupiter, it moves inside the planet's vast magnetic field. Researchers think this could induce a magnetic field in Io if it had a global ocean of electrically conducting magma.

This is a composite image of Io and Europa taken March 2, 2007 with the New Horizons spacecraft. Here Io (top) steals the show with its beautiful display of volcanic activity. Three volcanic plumes are visible. Most conspicuous is the enormous 300-kilometer (190-mile) high plume from the Tvashtar volcano at the 11 o'clock position on Io's disk. Two much smaller plumes are also visible: that from the volcano Prometheus, at the 9 o'clock position on the edge of Io's disk, and from the volcano Amirani, seen between Prometheus and Tvashtar along Io's terminator (the line dividing day and night). The Tvashtar plume appears blue because of the scattering of light by tiny dust particles ejected by the volcanoes, similar to the blue appearance of smoke. In addition, the contrasting red glow of hot lava can be seen at the source of the Tvashtar plume. This image was taken from a range of 4.6 million kilometers (2.8 million miles) from Io and 3.8 million kilometers (2.4 million miles) from Europa. Although the moons appear close together in this view, a gulf of 790,000 kilometers (490,000 miles) separates them. Io's night side is lit up by light reflected from Jupiter, which is off the frame to the right. Europa's night side is dark, in contrast to Io, because this side of Europa faces away from Jupiter. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

"Our analysis supports a global subsurface magma ocean scenario as one possible explanation for the offset between predicted and observed volcano locations on Io," says Hamilton. "However, Io's magma ocean would not be like the oceans on Earth. Instead of being a completely fluid layer, Io's magma ocean would probably be more like a sponge with at least 20 percent silicate melt within a matrix of slowly deformable rock."

Tidal heating is also thought to be responsible for oceans of liquid water likely to exist beneath the icy crusts of Europa and Saturn's moon Enceladus. Since liquid water is a necessary ingredient for life, some researchers propose that life might exist in these subsurface seas if a useable energy source and a supply of raw materials are present as well. These worlds are far too cold to support liquid water on their surfaces, so a better understanding of how tidal heating works may reveal how it could sustain life in otherwise inhospitable places throughout the Universe.

"The unexpected eastward offset of the volcano locations is a clue that something is missing in our understanding of Io," says Hamilton. "In a way, that's our most important result. Our understanding of tidal heat production and its relationship to surface volcanism is incomplete. The interpretation for why we have the offset and other statistical patterns we observed is open, but I think we've enabled a lot of new questions, which is good."

Io's volcanism is so extensive that it gets completely resurfaced about once every million years or so, actually quite fast compared to the 4.5-billion-year age of the solar system. So in order to know more about Io's past, we have to understand its interior structure better, because its surface is too young to record its full history, according to Hamilton.


The Biggest Volcano on Jupiter's Moon Io Is Super Active. But Does It Run Like Clockwork?

It's stressful to hang out near the king of the solar system, and Jupiter's moon Io bears the scars of that close relationship on its surface, which is pockmarked by a host of volcanoes.

Those volcanoes form because the planet's massive gravity stretches the interior of Io in a process called tidal heating that melts rock into liquid magma, which eventually builds up enough pressure to burst to the surface. A new study examines three decades of observations of the ebb and flow of the largest of those volcanoes, which scientists call Loki Patera, looking for patterns that might tie the volcano's schedule of activity to Io's orbit around Jupiter.

"Some people are expecting Io's volcanoes to do something like this and it's not too surprising," lead author Katherine de Kleer, a planetary scientist at the California Institute of Technology, told Space.com. "But then there are other people who think that volcanoes are so complicated that they wouldn't necessarily follow these orbital trends."

De Kleer and her colleagues started by pinning down the details of Io's orbit, which takes about 1.77 Earth days. That's too fast for scientists to develop a nuanced understanding of the orbit's impacts using Earth-based telescopes, which can only observe when Io is in their line of sight.

But there are other, much slower cycles — on the scale of hundreds of days — that are embedded within that orbit, as other moons pull at Io. Those cycles could also influence the tidal heating that the moon experiences.

"It's been this interesting search for patterns in the volcanic activity tidal heating should produce volcanism that follows specific patterns," de Kleer said. "So you should have volcanoes that are occurring at specific places on the surface and not at other places, and you might expect them to show specific patterns in time also."

To try to make sense of the volcano, the study authors gathered all the observations they could find of Loki over the past three decades. For much of that timeline, scientists' data was sporadic at best, but in 2013, de Kleer and her colleagues made a concerted effort to maximize observations of Loki.

The result is the most detailed look scientists have ever had of the volcano's activity. "It's the dataset which is the most impressive thing," Julie Rathbun, a planetary scientist at the Planetary Science Institute who wasn't involved in the new research but who also studies Loki, told Space.com. "It's really hard to get all the data we want from the ground."

The other factor that de Kleer and her colleagues focused on, the details of Io's orbit around Jupiter, was less challenging to study. But it's not the sort of factor volcanologists might turn to first if they've been inspired primarily by volcanoes closer to home, which aren't strongly affected by any tidal heating.

"A lot of the geology is based on terrestrial geology and there's not a lot of things on Earth that are driven by tides, so it's not something I think people, especially when studying volcanoes, are used to looking for," Rathbun said. "When studying planets and moons, tides and periodicity are among the most obvious things to measure, they're the easiest things to measure."

De Kleer and her colleagues were inspired by cycles scientists have noticed in plumes streaming off one of Saturn&rsquos moons, Enceladus, which seem to brighten and dim in conjunction with that moon's orbit.

They found two cycles in Loki's activity that might be influenced by tidal heating: one lasting 454 days and the other 480 days. Both of those numbers are close to cycles in which Io's orbit is tweaked by the influences of its neighbors.

And realistically, that sort of cycle might make more sense in a volcano than a cycle tied directly to an orbital period as fast as Io's. "Those are the timescales that a volcano can actually evolve on," de Kleer said. She and her colleagues think one potential explanation for what's happening at Loki is that the plumbing of the volcano can't respond to tidal heating at the speed of the 1.77-day orbital cycle, leaving only slower cycles to affect the volcano.

Understanding how Loki works isn't just about understanding one massive planet's one weirdo moon. Earth and Io are the only worlds in our solar system where it's easy to study volcanoes, and Earth's aren't strongly influenced by tidal heating, but scientists believe that phenomenon is a vitally important one in the bigger picture of planetary science, in our solar system and beyond.

"This kind of global-scale tidally driven geophysics is just not something that you have on Earth," de Kleer said. "[Io] is kind of this alien world where we have these processes that you're not able to study on Earth, and if we can study them on Io we can broaden our idea of geophysics more generally so that it's less Earth-centric and encompasses more worlds."

De Kleer and her colleagues are hoping to continue regularly checking on Loki in order to sort out how Io's orbital cycles are governing its activity. They calculated out when the volcano could rumble based on each timeline, and within a few years, they're hoping to gather enough data to pin down a better understanding of Loki's dynamics.

"It's going to be a lot of fun when we get close to the predicted times that the brightenings should occur," de Kleer said. "We can watch and we notice right away in the images when Loki starts to brighten, and that's always fun."

The research is described in a paper published May 8 in the journal Geophysical Research Letters.


IO’S VOLCANIC SURFACE CAPTURED IN FULL MOTION

MAUNA KEA, Hawaii (June 3rd, 2002) The highest resolution infrared global images ever taken of Jupiter’s volcanic moon, Io, are now available from the W.M. Keck Observatory and UC Berkeley in a unique animated movie and 3D Java applet. The images provide a complete survey of Io’s surface during one full rotation and demonstrate the power of adaptive optics, enabling astronomers to study phenomena from the Earth that previously could be studied only from space.

“Adaptive optics technology is now able to produce eightfold improvements in image quality beyond what has previously been possible”, said Dr. Frederic H. Chaffee, director of the W. M. Keck Observatory. “The Ionian images released today show features on its surface as small as 60 to 120 miles across. This is equivalent to being able to distinguish the two headlights of a single car in St. Louis while looking at them from Los Angeles, 1800 miles away.”

The Keck II 10-meter mirror telescope, with its adaptive optics system, provides the highest resolution pictures ever taken from an Earth-based telescope. The Keck images released today show a similar level of detail to data taken by the NASA’s Galileo orbiter, a spacecraft that came within 400,000 miles of Io’s surface. By contrast, the Keck telescopes on Earth are more than 390 million miles away (1000 times farther) from Io.

“Observations such as these are the only method by which we can obtain complete spatial coverage of Ionian volcanic activity and at resolutions better than what we find with the global Galileo data for this wavelength range”, said Dr. David Le Mignant, W.M. Keck Observatory.

The Io movie was produced from 14 pictures taken with the Keck infrared camera (NIRC2) placed behind the adaptive optics system. This camera is capable of producing images with a Strehl ratio of up to 85 percent. Strehl is a measure of the corrected image and a Strehl ratio of 100 percent equals a fully corrected, perfect image. The quality of these images is so high, it’s as if the Keck telescope were taking pictures from space.

The images of Io were taken at a wavelength of 3.5 microns (L-band) and were spaced approximately 25 degrees apart in Ionian longitude such that the entire surface of Io was recorded during a six-night period in December 2001. The contrast and resolution of the images were then increased by using a numerical process named Myopic Iterative Step Preserving Restoration Algorithm (MISTRAL), a deconvolution, or image enhancement, method developed for planetary observations by the Office National d’Etudes et de Recherche Aerospatiales (ONERA). Then, the images were converted to an animation to show one full rotation of Io as it orbits Jupiter. Finally, the W.M. Keck Observatory created a Java applet to add interactive control and synchronous comparisons to pictures taken at visible wavelengths with the Galileo orbiter.

Infrared wavelengths are important for understanding thermal emissions associated with Ionian volcanic features. The infrared wavelength of 2.2 microns (K-band) gives astronomers information about reflected sunlight modulated by various surface features. Infrared wavelengths at 3.5 microns (L band) give astronomers information about thermal volcanic activity with the highest level of contrast between hot magma and reflected sunlight.

“These new observations give important clues about the temperature and composition of Io’s volcanic structures such as lava lakes, fire fountains, calderas and lava tubes. With the Galileo mission ending, adaptive optics systems will be the only tools available to study this exotic extra-terrestrial volcanism,” said Dr. Franck Marchis of UC Berkeley.

The project to image the surface of Io and demonstrate the imaging performance of the Keck adaptive optics with NIRC2 is being led jointly by Dr. David Le Mignant (W.M. Keck Observatory) and Dr. Franck Marchis (UC Berkeley). Team members include S. Kwok, P. Amico, R. Campbell, F. Chaffee, A. Conrad, A. Contos, B. Goodrich, G. Hill, D. Sprayberry, P. Stomski, P. Wizinowich (W.M. Keck Observatory) and I. de Pater (UC Berkeley).

This observational study of Io was partially supported by the France-Berkeley Fund and by the National Science Foundation and Technology Center for Adaptive Optics, managed by the University of California at Santa Cruz under cooperative agreement No. AST-9876783.


Scientists to Jupiter's moon Io: Your volcanoes are in the wrong place

Jupiter's moon Io is the most volcanically active world in the Solar System, with hundreds of volcanoes, some erupting lava fountains up to 250 miles high. However, concentrations of volcanic activity are significantly displaced from where they are expected to be based on models that predict how the moon's interior is heated, according to NASA and European Space Agency researchers.

Io is caught in a tug-of-war between Jupiter's massive gravity and the smaller but precisely timed pulls from two neighboring moons that orbit further from Jupiter -- Europa and Ganymede. Io orbits faster than these other moons, completing two orbits every time Europa finishes one, and four orbits for each one Ganymede makes. This regular timing means that Io feels the strongest gravitational pull from its neighboring moons in the same orbital location, which distorts Io's orbit into an oval shape. This in turn causes Io to flex as it moves around Jupiter.

For example, as Io gets closer to Jupiter, the giant planet's powerful gravity deforms the moon toward it and then, as Io moves farther away, the gravitational pull decreases and the moon relaxes. The flexing from gravity causes tidal heating -- in the same way that you can heat up a spot on a wire coat hanger by repeatedly bending it, the flexing creates friction in Io's interior, which generates the tremendous heat that powers the moon's extreme volcanism.

The question remains regarding exactly how this tidal heating affects the moon's interior. Some propose it heats up the deep interior, but the prevailing view is that most of the heating occurs within a relatively shallow layer under the crust, called the asthenosphere. The asthenosphere is where rock behaves like putty, slowly deforming under heat and pressure.

"Our analysis supports the prevailing view that most of the heat is generated in the asthenosphere, but we found that volcanic activity is located 30 to 60 degrees East from where we expect it to be," said Christopher Hamilton of the University of Maryland, College Park. Hamilton, who is stationed at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., is lead author of a paper about this research published January 1 in Earth and Planetary Science Letters.

Hamilton and his team performed the spatial analysis using the a new, global geologic map of Io, produced by David Williams of Arizona State University, Tempe, Ariz., and his colleagues using data from NASA spacecraft. The map provides the most comprehensive inventory of Io's volcanoes to date, thereby enabling patterns of volcanism to be explored in unprecedented detail. Assuming that the volcanoes are located above where the most internal heating occurs, the team tested a range of interior models by comparing observed locations of volcanic activity to predicted tidal heating patterns.

"We performed the first rigorous statistical analysis of the distribution of volcanoes in the new global geologic map of Io," says Hamilton. "We found a systematic eastward offset between observed and predicted volcano locations that can't be reconciled with any existing solid body tidal heating models."

Possibilities to explain the offset include a faster than expected rotation for Io, an interior structure that permits magma to travel significant distances from where the most heating occurs to the points where it is able erupt on the surface, or a missing component in existing tidal heating models, like fluid tides from an underground magma ocean, according to the team.

The magnetometer instrument on NASA's Galileo mission detected a magnetic field around Io, suggesting the presence of a global subsurface magma ocean. As Io orbits Jupiter, it moves inside the planet's vast magnetic field. Researchers think this could induce a magnetic field in Io if it had a global ocean of electrically conducting magma.

"Our analysis supports a global subsurface magma ocean scenario as one possible explanation for the offset between predicted and observed volcano locations on Io," says Hamilton. "However, Io's magma ocean would not be like the oceans on Earth. Instead of being a completely fluid layer, Io's magma ocean would probably be more like a sponge with at least 20 percent silicate melt within a matrix of slowly deformable rock."

Tidal heating is also thought to be responsible for oceans of liquid water likely to exist beneath the icy crusts of Europa and Saturn's moon Enceladus. Since liquid water is a necessary ingredient for life, some researchers propose that life might exist in these subsurface seas if a useable energy source and a supply of raw materials are present as well. These worlds are far too cold to support liquid water on their surfaces, so a better understanding of how tidal heating works may reveal how it could sustain life in otherwise inhospitable places throughout the Universe.

"The unexpected eastward offset of the volcano locations is a clue that something is missing in our understanding of Io," says Hamilton. "In a way, that's our most important result. Our understanding of tidal heat production and its relationship to surface volcanism is incomplete. The interpretation for why we have the offset and other statistical patterns we observed is open, but I think we've enabled a lot of new questions, which is good."

Io's volcanism is so extensive that it gets completely resurfaced about once every million years or so, actually quite fast compared to the 4.5-billion-year age of the solar system. So in order to know more about Io's past, we have to understand its interior structure better, because its surface is too young to record its full history, according to Hamilton.

The research was funded by NASA, the NASA Postdoctoral Program, administered by Oak Ridge Associated Universities, and the European Space Agency.


Is Io's orbit or rotation affected by its volcanism? - Astronomiya

In basic electrodynamics, all magnetic fields are produced by currents of charge in motion, so ultimately within each planet there must be a rotating current of conducting, charged material. There is a reasonably good theory of solar and planetary magneto-dynamics worked out in the 1960's and 1970's by Eugene Parker that relates the rotation period and conductivity of the Sun and each planet to the geometry and strength of their magnetic fields. It even predicts that periodically, these magnetic fields should change their polarity. The Sun does this every 22 years ( twice the sunspot cycle) the Earth every 250,000 years or so. The periods can actually be computed just by knowing the conductivity and rotation period of the Sun and Earth.

One feature of planetary magnetic fields is that they are almost always NOT aligned with the rotation axis of the planet. This indicates that the core of a planet is subject to its own physics, and that the flows of conducting material deep inside do not slavishly follow the rotation axis of the planet. In fact, the magnetic field of Neptune is located 1/3 of the way to the surface from its center!

There is still a lot that astronomers do not understand about how planetary and stellar magnetic fields are generated, maintained, and undergo periodic changes, but empirically there is quite a bit we have learned about them in the last 50-100 years!

Here is an excerpt from the C.T. Russel's review paper on planetary magnetospheres published in Science Progress, 75, 93-105, 1991.

Mercury The magnetic moment of Mercury is about one 1/3000th of the terrestrial magnetic moment. The equatorial surface magnetic field strength is about 250 nT. Mercury has been explored by only one spacecraft Mariner 10 which passed by Mercury 3 times in 1974 and 1975. On two of these passes the spacecraft passed through the wake of the planet encountering a mini-magnetosphere much like that of the Earth. These two passes gave us only a brief glimpse of the nature of the Mercury magnetosphere. This glimpse was not enough to precisely determine the strength of the magnetic moment of the planet. It did however suggest that the magnetosphere more efficiently extracts energy from the solar wind than does the Earth's magnetosphere. Scientists hope to revisit Mercury in the future with one or more orbiting spacecraft, but presently it is expected that this will not happen until early in the 21st century.

Earth The equatorial surface field of the Earth is about 31,000 nT. It is strong enough to activate rudimentary magnetic compasses and has been used as a navigational aid for at least 1000 years. The investigation of the earth's magnetic field began in about the 16th century but reached its zenith in the space age when it could be more fully explored with spacecraft. The spacecraft which have examined the Earth's magnetosphere are too numerous to name and have been launched by all the spacefaring nations. At present the most active area of research in magnetospheric physics is energy transfer from the solar wind to the magnetosphere. In the mid-1990's a consortium of space agencies (ESA, Intercosmos and NASA) are going to launch a flotilla of spacecraft into the magnetosphere to study this problem. This program is called the International Solar Terrestrial Program and will consist of over 15 different spacecraft. Jupiter The magnetic moment of Jupiter, as befitting the largest planet in the solar system, is also the largest of the planetary system over 10,000 times that of the earth. Its equatorial surface field is over 10 times that of the Earth. The strength of its magnetic field combined with the weakness of the solar wind at Jupiter produces a magnetosphere that is enormous. The sun could easily fit inside the magnetosphere. Its tail is thought to extend past Saturn, over 5 AU away. If Jupiter's magnetosphere could be seen from Earth it would appear to be larger than the Earth's moon. Deep inside the jovian magnetosphere orbit the Galilean satellites. One of these, Io, has a volcanically produced atmosphere that is constantly being bombarded by the intense radiation belts of jupiter. This bombardment knocks atoms out of the atmosphere of Io into the magnetosphere of Jupiter where they become ionized. This process produces a torus, or doughnut, of hot ions circling Jupiter near Io's orbit. This torus together with the enormous electrical and magnetic forces in the Jovian magnetosphere leads to intense radiation belts and radio emissions. These emissions can be detected from Earth and were the first indication of Jupiter's enormous magnetic field well before the first interplanetary spacecraft were launched.

Jupiter has been visited four times by spacecraft: Pioneer 10 in 1973 Pioneer 11 in 1974 and Voyager 1 and 2 in 1979. Each of these spacecraft were on flyby trajectories. At this writing the Galileo spacecraft is on its way to Jupiter when it will be injected into an elliptic near equatorial orbit in 1995.

Saturn The magnetosphere of Saturn is quite benign compared to that of Jupiter. Since Saturn is a smaller planet, its conducting core in which the planetary magnetic field is generated is smaller, and so is the planetary magnetic field. The magnetic moment of Saturn is 580 times that of the Earth but its equatorial surface magnetic field strength is about equal that of the Earth. In stark contrast to the magnetic fields of all the other planets, the Saturnian dipole moment is not tilted with respect to the rotation axis of the planet. This observation was a great surprise to those studying planetary magnetic dynamos. Saturn's ring system absorbs radiation belt particles so that the radiation belts are weaker than at Jupiter and none of Saturn's moons exhibits volcanic activity similar to that of Io. As a consequence Saturn's radiation belt resemble more those of the Earth than those of Jupiter and few radio emissions are produced.

Saturn has been visited by 3 spacecraft Pioneer 11 in 1979, Voyager 1 in 1980 and Voyager 2 in 1981. Each of these were on flyby trajectories. Currently, NASA and ESA are working on an orbiter/probe mission called Cassini/Huygens which is scheduled to arrive at Saturn early in the 21st century.

Uranus and Neptune The magnetic fields of Uranus and Neptune are quite unlike those of the other planets. The magnetic fields are quite irregular and cannot be well represented by a simple dipole field. When a dipole moment is fit to the flyby data available from Voyager 2 which flew by these planets in 1986 and 1989 respectively, a very large tilt angle between the rotation axis and the dipole axis is found, about 50 degrees. The magnetic fields are also much weaker than those found at Jupiter and Saturn. The magnetic moments are about 40 times that of Earth and their surface magnetic fields slightly less than the terrestrial field. The reason for this weakness and the irregularity may be that the magnetic field is generated, not in a deep molten core like the Earth's, but in salty ice/water oceans closer to the surface. The radiation both of Uranus and Neptune are quite weak. There are no present plans to explore these planets further.


Videoya baxın: Atv Turne Maldiv adaları, 1-ci hissə, Maldives, Мальдивские острова, Male (Dekabr 2021).