Есть ли жизнь на Ио?: Пещерный уровень

Среди крупных спутников Юпитера появился еще один кандидат на наличие жизни.

TechInsider

Item 1 of 6

1 / 6

Среди более чем 60-ти спутников Юпитера четыре выделяются своими размерами, приближающими их к полноценным планетам — это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто (показаны в порядке удаления от планеты)

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 (читайте — «Жизненно важные вопросы») 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 -130О С. 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 (читайте: «Юпитер дарит жизнь?»). 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 бактерии и 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.

По публикации Astrobiology Magazine

Ио спутник Юпитера чем уникальна поверхность спутника Ио

Спутник Ио — один из крупных лун Юпитера галилейской группы. Это уникальный объект, на котором находиться более четырехсот активных вулканов. Поверхность спутника вызывает особый интерес у исследователей. Из всех небесных тел Солнечной системы, вулканическая деятельность прослеживается только на Земле и на спутнике Юпитера.

История открытия

Впервые, луны газового гиганта были замечены Галилео Галилеем в 1610 году. Он рассмотрел на орбите Юпитера сразу четыре небесных тела. Ио — это первый спутник среди галилейской группы. Галилей не называл свои открытия, а дал им порядковые номера.

Симон Мариус, который обнаружил луны в 1614 году, предложил назвать их мифическими именами. Ио относилась к потомкам Геракла. Она была жрицей в храме, а также любовницей бога Зевса.

Характеристики

Первый спутник имеет шарообразную форму. Радиус небесного тела полюсах составляет 1817 км, на экваторе — 1830 км. Меньшая окружность объяснятся приплюснутостью шара на полюсных участках. Из-за воздействия гравитационных сил материнской планеты, а также соседних лун Европы и Ганимеда, Ио имеет необычную форму.

Плотность первого спутника немного меньше, чем у Марса и составляет 3,55 г/м3.  Показатели плотности других лун газового гиганта уменьшаются по мере удаленности от него. К примеру, у самого удаленного спутника Каллисто — 1,83 г/м3.

Периоды обращения вокруг Юпитера и собственной оси у Ио совпадают. Из-за чего, он всегда повернут к газовому гиганту одной стороной. В перигелии луна приближается к материнской планете на 422 000 км и удалятся на 423 000 км. Полный оборот вокруг Юпитера, он осуществляет за 42 земных часа.

Поверхность Ио

Первая луна газового гиганта заметно отличается от своих соседей. Сверху он покрыт отложениями из-за вулканической активности. Они похожи на темные пятна на фоне ярко-желтой поверхности.

Читайте также  Полет к планете Нептун

Здесь нет воды, но имеются ледяные залежи. На спутнике много активных вулканов, но общее количество кальдер составляет не более двух процентов. Максимальная глубина кратеров — 150 м. Большую часть поверхности луны занимают равнины. Горные цепи в шесть километров наблюдаются южной стороне. Максимальная высота не превышает 17,5. Горные участки изолированы, представлены в виде наклонных блоков и плато. Их образование объясняется сжиманием литосферы,  

Атмосфера

Частые извержения, мощные катаклизмы изменяют не только поверхность луны, но и формируют тонкий слой атмосферы. Здесь она состоит из диоксида серы, кислорода, хлорида натрия. Газовая оболочка неравномерна по плотности и толщине. Ввиду этого, давление здесь также существенно различается. На ночной стороне оно минимальное, а на экваторе максимальное. Наиболее плотные участки атмосферы наблюдаются в вулканической зоне, где она пополняется диоксидом серы из-за извержений.

Вследствие воздействия космической радиации и газовой оболочки спутника образовываются полярные сияния.

 Самая низкая температура здесь составляет 184°, а самая высокая — 1527°.

Изучение вулканической активности на спутнике Юпитера Ио

Наиболее привлекательными объектами для исследований на луне газового гиганта являются вулканы. Впервые сюда были отправлены космические зонды “Пионер 10” и “Пионер 11”. С их помощью, ученым удалось определить размеры и получить первые снимки уникального светила. Извержения были замечены аппаратом “Вояджер-1″ в 1979 году. После нескольких месяцев наблюдений, активность вулканов продолжалась. Это открытие стало причиной продолжить изучение поверхности первого спутника.

С помощью космических зондов, астрономы определили, что здесь присутствуют вулканы двух видов:

  1. С температурой выше трехсот градусов. В этом случае, скорость выброса газов составляет 500 м/с, а высота столба не превышает ста километров.
  2. Мощные объекты с температурой в 1000°. Выброс газа происходит со скоростью 1,5 км/с, а высота столба достигает 500 км.

Читайте также  Сколько лететь до Юпитера

После двух аппаратов “Вояджер”, к орбите газового гиганта был отправлен корабль НАСА “Галилео”. Он был запущен в 1989 году и достиг своей цели спустя шесть лет. Зонд передавал на Землю подробные данные о поверхности и структуре первой луны.

В 2000 году в космическое пространство был отправлен новый аппарат НАСА “Кассини- Гюгенс” для получения информации о строении самого уникального спутника в Солнечной системе.

Спустя семь лет, корабль “Новые горизонт” по пути к Поясу Койпера, посетил первую луну Юпитера и передал свежие снимки.

В данный момент на орбите газового гиганта находиться аппарат “Юнона”, с помощью которого изучается уникальная поверхность спутника. Полученные данные помогут ученым в исследовании периодичности извержений.

Наземное наблюдение не прекращаются.

Интересные факты

  1. На равнинах первой луны Юпитера, температура воздуха может быть ниже двухсот градусов. А в области вулканических вершин она повышается до трех тысяч.
  2. Здесь часто наблюдается снег из диоксида серы.
  3. Из-за частых землетрясений, потоков лав и пепла, рельеф небесного тела не постоянен. Места, где наблюдались горы могут преобразоваться в равнину и наоборот.
  4. В момент образования, на Ио могла быть вода.
    Но мощные излучения материнской планеты устранили жидкость.

Подробно | Ио — Исследование Солнечной системы НАСА

Введение

Скалистая луна Юпитера Ио является самым вулканически активным миром в Солнечной системе, с сотнями вулканов, некоторые из которых извергают лавовые фонтаны высотой в десятки миль (или километров). Замечательная активность Ио является результатом перетягивания каната между мощной гравитацией Юпитера и меньшим, но точно рассчитанным по времени притяжением двух соседних спутников, которые вращаются дальше от Юпитера, — Европы и Ганимеда.

Размер и расстояние

Размер и расстояние

Немного больше, чем земная Луна, Ио является третьим по величине спутником Юпитера и пятым по расстоянию от планеты.

Орбита и вращение

Орбита и вращение

Хотя Ио всегда направлена ​​к Юпитеру одной и той же стороной на своей орбите вокруг планеты-гиганта, большие спутники Европа и Ганимед искажают орбиту Ио, придавая ей неправильную эллиптическую форму.

Таким образом, на самых разных расстояниях от Юпитера Ио подвергается огромным приливным силам.

Эти силы заставляют поверхность Ио вздыматься вверх и вниз (или внутрь и наружу) на целых 330 футов (100 метров). Сравните эти приливы на твердой поверхности Ио с приливами в океанах Земли. На Земле, в месте, где приливы самые высокие, разница между отливами и приливами составляет всего 60 футов (18 метров), и это для воды, а не твердой почвы.

Орбита Ио, удерживая ее на более или менее удобном расстоянии в 262 000 миль (422 000 километров) от Юпитера, пересекает мощные магнитные силовые линии планеты, таким образом превращая Ио в электрический генератор. Ио может развивать на себе 400 000 вольт и создавать электрический ток в 3 миллиона ампер. Этот ток идет по пути наименьшего сопротивления вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера к поверхности планеты, создавая молнии в верхних слоях атмосферы Юпитера.

3D-модель Ио, вулканического спутника Юпитера. Авторы и права: Приложения и разработка технологий визуализации НАСА (VTAD) › Параметры загрузки

Поверхность

Поверхность

Приливные силы генерируют огромное количество тепла внутри Ио, удерживая большую часть ее подповерхностной коры в жидкой форме, ища любой доступный выход на поверхность, чтобы сбросить давление. Таким образом, поверхность Ио постоянно обновляется, заполняя любые ударные кратеры озерами расплавленной лавы и покрывая новые гладкие поймы жидкой породы. Состав этого материала еще не совсем ясен, но теории предполагают, что это в основном расплавленная сера и ее соединения (что объясняет различную окраску) или силикатная порода (что лучше объясняет видимые температуры, которые могут быть слишком высокими). быть серой). Диоксид серы является основным компонентом тонкой атмосферы Ио. В отличие от других, более холодных галилеевых лун, на ней нет воды. Данные космического корабля Галилео указывают на то, что железное ядро ​​может формировать центр Ио, что придает Ио собственное магнитное поле.

Магнитосфера

Магнитосфера

Когда Юпитер вращается, он уносит с собой свое магнитное поле, проносясь мимо Ио и снимая с Ио около 1 тонны (1000 кг) материала каждую секунду. Этот материал ионизируется в магнитном поле и образует облако интенсивного излучения в форме пончика, называемое плазменным тором. Часть ионов втягивается в атмосферу Юпитера вдоль магнитных силовых линий и создает полярные сияния в верхних слоях атмосферы планеты. Именно ионы, вылетающие из этого тора, раздувают магнитосферу Юпитера более чем в два раза по сравнению с ожидаемым размером.

Дискавери

[[IMAGE||/internal_resources/390||Right||||Рукопись Галилея||Черновик письма Леонардо Донато, дожу Венеции, август 1609 г., и заметки о спутниках Юпитера, январь 1610 г. Изображение предоставлено: Библиотека специальных коллекций Мичиганского университета||||||||||true]]

Открытие

Ио была открыта 8 января 1610 года Галилео Галилеем. Это открытие, наряду с тремя другими лунами Юпитера, было первым случаем, когда луна была обнаружена на орбите планеты, отличной от Земли. Открытие четырех галилеевых спутников в конечном итоге привело к пониманию того, что планеты в нашей Солнечной системе вращаются вокруг Солнца, а не наша Солнечная система вращается вокруг Земли. Галилей, очевидно, наблюдал Ио 7 января 1610 года, но не мог отличить Ио от Европы до следующей ночи.

Как Ио получила свое имя

Как Ио получила свое имя

Первоначально Галилей назвал спутники Юпитера планетами Медичи в честь могущественной итальянской семьи Медичи и обозначил отдельные спутники как I, II, III и IV. Система именования Галилея будет использоваться в течение нескольких столетий.

Только в середине 1800-х годов имена галилеевых спутников, Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто, будут официально приняты, и только после того, как стало очевидно, что присвоение имен лунам по номерам будет очень запутанным, поскольку открывались новые дополнительные луны.

В мифологии Ио — смертная женщина, превратившаяся в корову во время супружеского спора между греческим богом Зевсом — Юпитером в римской мифологии — и его женой Юноной. Миссия НАСА «Юнона» названа в честь Юноны, которая могла заглянуть сквозь облака и разоблачить проступки своего мужа. Космический корабль также заглядывает сквозь облака, чтобы раскрыть секреты Юпитера.

Потенциал для жизни

Потенциал для жизни

Постоянный вулканизм и интенсивная радиация делают Ио маловероятным местом для жизни.

Ио: путеводитель по вулканической луне Юпитера

При покупке по ссылкам на нашем сайте мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Спутник Юпитера Ио — самый вулканически активный мир в Солнечной системе. Это изображение пятого спутника Юпитера с высоким разрешением было получено космическим кораблем НАСА «Галилео» и опубликовано 18 декабря 1997 года. (Изображение предоставлено НАСА/Лаборатории реактивного движения/Университет Аризоны)

Ио — пятый спутник Юпитера — самое вулканически активное тело в Солнечной системе. Поверхность Ио усеяна сотнями вулканов, некоторые из которых извергают сернистые шлейфы высотой в сотни миль.

Вулканический спутник Юпитера — третий по величине и самый внутренний галилеев спутник. Он оказался втянутым в гравитационное перетягивание каната между Юпитером и двумя соседними спутниками Юпитера, Европой и Ганимедом. По данным НАСА, эти приливные силы генерируют тепло, которое стимулирует интенсивную вулканическую активность Ио .

Поверхность Ио меняется с невероятной скоростью. Вулканические трещины источают лаву на поверхность Луны, заполняя ударные кратеры и создавая новые поймы из жидкой породы. Хотя точный состав Ио неизвестен, по данным НАСА, это, вероятно, расплавленная сера и ее соединения или силикатная порода . Кроме того, тонкая атмосфера Луны в основном состоит из диоксида серы.

Связанный: 10 невероятных вулканов в нашей Солнечной системе

Быстрые факты об Ио

  • Возраст: Ио примерно 4,5 миллиарда лет, примерно того же возраста, что и Юпитер.
  • Расстояние от Юпитера: Ио — пятый спутник Юпитера. Его среднее орбитальное расстояние составляет около 262 000 миль (422 000 км). Ио совершает оборот вокруг Юпитера за 1,77 земных дня. Ио заблокирована приливами, поэтому Юпитер всегда обращен одной и той же стороной.
  • Размер: Ио имеет средний радиус 1 131,7 миль (1 821,3 км), что немного больше, чем земная Луна. Она имеет слегка эллиптическую форму, самая длинная ось которой направлена ​​к Юпитеру. Среди галилеевых спутников Ио занимает третье место после Ганимеда и Каллисто, но опережает Европу как по массе, так и по объему.
  • Температура: Средняя температура поверхности Ио составляет около минус 202 градусов по Фаренгейту (минус 130 градусов по Цельсию), что приводит к образованию снежных полей из диоксида серы. Но вулканы Ио могут достигать 3000 градусов по Фаренгейту (1649 градусов по Цельсию). Ио часто называют небесным телом из огня и льда.
  • Расстояние от Земли: В ближайшем к Земле месте, когда и Юпитер, и Земля находятся по одну сторону от Солнца, расстояние до Ио может составлять всего 365 миллионов миль (588 миллионов километров), согласно космическим данным. научный сайт Девять планет. Но на максимальном расстоянии он может достигать 601 миллиона миль (968 млн км).

Орбита и вулканизм

Поверхность Ио усеяна вулканами и лавовыми озерами. Здесь космический корабль НАСА «Галилео» сделал снимок Ио в разгар извержения вулкана. (Изображение предоставлено NASA/JPL/DLR)

Вулканическая активность Ио была впервые обнаружена миссиями НАСА «Вояджер» в 1979 году. Вулканизм Луны обусловлен мощными приливными силами.

Поскольку Ио вращается вокруг Юпитера по эллиптической траектории, сила гравитации Юпитера на Ио зависит от того, насколько близко Луна находится к газовому гиганту. По данным НАСА, это колебание гравитации создает постоянный толчок и притяжение внутренней части Луны в разных направлениях, что приводит к тому, что поверхность Ио выпячивается на целых 330 футов (100 метров). Это движение заставляет камни Ио тереться друг о друга, выделяя огромное количество тепла — в 20 раз больше теплового потока , чем на Земле.

Если бы Ио была единственным спутником Юпитера, ее орбита, вероятно, давным-давно «установилась» в круг, но продолжающееся постоянное притяжение внешних соседей Ио Европы и Ганимеда гарантирует, что этого не произойдет. Ио не может избежать этой вечной игры гравитационного перетягивания каната и последующего планетарного нагрева.

Состав

Поверхность Ио в основном состоит из серы и диоксида серы, согласно ESA . На поверхности также были замечены участки инея из диоксида серы, а также сотни вулканов.

Атмосфера Ио из диоксида серы чрезвычайно разрежена — по данным ЕКА, ее давление составляет примерно одну миллиардную часть давления у поверхности Земли.

Как Ио влияет на Юпитер

Спутник Юпитера Ио может быть маленьким (примерно размером с земную луну) по сравнению с планетой (более 1300 Земель могут поместиться внутри Юпитера), но луна по-прежнему оказывает сильное влияние на свою родительскую планету.

Орбита Ио пересекает мощные магнитные силовые линии Юпитера, превращая Ио в электрический генератор. По данным НАСА , Ио может вырабатывать 400 000 вольт, создавая, в свою очередь, 3 миллиона ампер электрического тока. Затем он возвращается вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера и вызывает молнии в верхних слоях атмосферы Юпитера.

Истории по теме:

Когда Юпитер вращается, магнитные силы уносят около тонны материала Ио каждую секунду. Материал становится ионизированным и образует облако излучения в форме пончика, называемое плазменным тором. Некоторые ионы втягиваются в верхние слои атмосферы Юпитера и создают полярные сияния. Пример этой активности был обнаружен космическим телескопом Хаббла, который выявил влияние Ио и другого спутника Юпитера, Ганимеда, на полярные сияния Юпитера в 2018 году. Дополнительные доказательства того, что вулканы Ио и электрический ток управляют полярными сияниями Юпитера, были обнаружены в исследовании 2022 года.

Составное изображение полярных сияний на Юпитере, полученное с помощью спектрографа изображений космического телескопа Хаббл. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и Дж. Николсом (Университет Лестера))

(открывается в новой вкладке)

Ио также имеет разрушающуюся атмосферу, согласно наблюдениям телескопа Gemini North на Гавайях и техасского Эшелон-Кросс-Эшель. Спектрограф (TEXES). Газовая оболочка из диоксида серы замерзает, пока Ио каждый день находится в тени Юпитера.

Когда Ио возвращается на солнечный свет, замерзающий диоксид серы снова превращается в газ. Ученые давно подозревали, что это явление существует, но только после этого исследования, в ходе которого впервые увидели атмосферу Ио в темноте, исследователи нашли подтверждающие доказательства.

Открытие и присвоение имени

Ио была первой из лун Юпитера, открытой итальянским астрономом Галилео Галилеем 8 января 1610 года. По данным НАСА, он открыл луну за день до этого, но не смог отличить Ио от Европы, другого Юпитера. Луна, до следующей ночи.

Это открытие, наряду с открытием трех других спутников Юпитера, было первым случаем, когда спутник был обнаружен на орбите планеты, отличной от Земли. Открытие Галилея в конечном итоге привело к пониманию того, что планеты вращаются вокруг Солнца, а не наша Солнечная система вращается вокруг Земли.

Галилей впервые назвал эту луну Юпитером I. В середине 1800-х годов луна была переименована в Ио. В греческой мифологии Ио была жрицей Геры (жены Зевса) и дочерью Инаха, царя Аргоса. Зевс (двойник римского бога Юпитера) влюбился в нее, но превратил ее в корову, чтобы его не поймала с ней его жена Гера (или Юнона).

Миссии на Ио

Хотя к Ио не было отправлено ни одной специальной миссии, несколько космических аппаратов пролетели мимо Юпитера и наблюдали за его спутниками. Корабль NASA Pioneer 10 прибыл первым за 19 лет.73, а в 1974 году — Pioneer 11. Зонды НАСА «Вояджер-1» и «Вояджер-2» вернулись в систему, сделав поразительные фотографии во время своих облетов в 1979 году. самые близкие виды на сегодняшний день вулканической луны. В 2000 году Кассини изучал Ио во время пролета мимо нее по пути к Сатурну.

Хотя миссии, специально предназначенной для наблюдения за Ио, не планируется, другие миссии в настоящее время находятся в непосредственной близости от Луны — например, космический корабль «Юнона» — или будут в будущем. Миссия Европейского космического агентства JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), запуск которой запланирован на 2023 год, сосредоточится на Европе, Ганимеде и Каллисто. В 2024 году миссия НАСА Europa Clipper планирует исследовать пригодность для жизни другого галилеева спутника, Европы.

Дополнительная информация

Узнайте больше о вулканизме на Ио в Государственном университете Сан-Диего (откроется в новой вкладке). Изучите предстоящую миссию Juice более подробно с ESA (откроется в новой вкладке). Узнайте больше об Ио с наблюдениями, сделанными космическим телескопом Хаббл, в этой статье ЕКА (откроется в новой вкладке). Узнайте о процессах приливного нагрева Ио с помощью этой инфографики от НАСА (откроется в новой вкладке).

Библиография

McEwen, Alfred S., et al. «Литосфера и поверхность Ио (открывается в новой вкладке)» Юпитер: Планета, спутники и магнитосфера (2004): 307-328.

Цанг, Константин К.С. и др. «Коллапс первичной атмосферы Ио во время затмения Юпитера (открывается в новой вкладке)» Журнал геофизических исследований: Планеты 121. 8 (2016): 14:00-14:10.

Лопес, Розали М.С. и Джон Р. Спенсер. Ио после Галилея: новый вид вулканического спутника Юпитера (откроется в новой вкладке). Springer Science & Business Media, 2007.

Баженаль, Фрэн и Винсент Долс. «Космическая среда Ио и Европы. (открывается в новой вкладке)» Журнал геофизических исследований: космическая физика 125.5 (2020): e2019JA027485.

Томас, Николя. «Всестороннее исследование галилеевой луны Ио путем отслеживания потоков массы и энергии (открывается в новой вкладке)» Экспериментальная астрономия (2021): 1-17.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Дейзи Добриевич присоединилась к Space.com в феврале 2022 года в качестве справочного автора, ранее работавшего штатным автором в нашем сестринском журнале All About Space.