Księżyc Io – co wiemy o tym naturalnym satelicie Jowisza?

Astronomia: Planety 164 0
Księżyc Io - trzeci co do wielkości naturalny satelita Jowisz. Fotografia: www.universetoday.com.
Księżyc Io – trzeci co do wielkości naturalny satelita Jowisz. Fotografia: www.universetoday.com.

Księżyc Io, będący jednym z naturalnych satelitów Jowisza, jest najbardziej aktywnym wulkanicznie obiektem w Układzie Słonecznym. Pióropusze siarki podczas erupcji unoszą się na wysokość nawet 500 kilometrów. Powierzchnia Io jest naznaczona jeziorami lawowymi i obszarami zalewowymi magmy.


Księżyc Io w liczbach

  • Wiek: Io ma około 4,5 miliarda lat, jest zatem mniej więcej w tym samym wieku co Jowisz.
  • Odległość od Jowisza: Io jest piątym pod względem dystansu księżycem od Jowisza – jego średnia odległość na orbicie wynosi około 421 800 km.
  • Największa odległość od planety (apocentrum): około 423 400 km.
  • Najmniejsza odległość od planety (perycentrum): około 420 000 km.
  • Maksymalna prędkość księżyca na orbicie: 17,41 km/s.
  • Minimalna prędkość księżyca na orbicie: 17,26 km/s.
  • Średnia prędkość księżyca na orbicie: 17,33 km/s.
  • Pole powierzchni Io: 41 910 000 km2.
  • Masa księżyca: 8,9319 x 1022 kg.
  • Przyspieszenie grawitacyjne: 1,796 m/s2.
  • Objętość księżyca: 2,53 x 1010 km3.
  • Prędkość ucieczki: 2,6 km/s.
  • Okres obiegowy: na Io trwa on 42,5 godziny ziemskiej, ponadto ta sama strona księżyca zawsze jest zwrócona w stronę Jowisza.
  • Jądro księżyca: rdzeń żelazowy, o szacunkowym promieniu do 900 km i masie do 20% masy księżyca.
  • Wiek struktur powierzchniowych: około 1 000 lat.
  • Rozmiar: Io ma średni promień wynoszący 1 821,3 km, co czyni go nieco większym niż księżyc Ziemi (nasz naturalny satelita ma promień wynoszący 1 737,1 km). Jego kształt jest lekko eliptyczny, a jego najdłuższa oś skierowana jest w kierunku Jowisza. Wśród księżyców galileuszowych Io zajmuje trzecie miejsce pod względem rozmiarów, za Ganimedesem i Kallisto, natomiast wyprzedza Europę – zarówno pod względem masy, jak i objętości.
  • Temperatura: średnia temperatura powierzchni Io wynosi średnio około – 160℃, co powoduje powstawanie śnieżnych pól dwutlenku siarki. Natomiast wulkany Io mogą osiągnąć nawet temperaturę powyżej 1200℃. Księżyc ten jest często określany jako niebieskie ciało ognia i lodu.

Szacuje się, że pod skorupą o grubości od 30 do 50 km znajduje się globalny ocean magmy.


Odkrycie Io

Io był pierwszym z księżyców Jowisza odkrytym przez Galileusza – nastąpiło to 8 stycznia 1610 r. Dane historyczne wskazują, że odkrycia dokonał on już poprzedniego dnia, jednak nie mógł on rozróżnić Io od Europy, co trwało aż do następnej nocy.

Po raz pierwszy odkryto zatem księżyce planety innej niż Ziemia.

Galileusz po raz pierwszy nazwał ten księżyc Jowiszem I. W połowie XIX wieku zdecydowano się na zmianę i w taki sposób ten naturalny satelita otrzymał swoją dzisiejszą nazwę – Io.

W mitologii greckiej Io była kapłanką Hery (żony Zeusa) i córką Inachosa, króla Argos. Zeus zakochał się w niej, ale zamienił ją w krowę, aby uniknąć podejrzeń o romans ze strony Hery.

W pobliżu Jowisza oraz jego księżyców znalazły się sondy misji kosmicznych, takich jak Pioneer 10 ( 1973 rok), Pioneer 11 (1974 rok), Voyager 1 i Voyager 2 (rok 1979) oraz Galileo (obserwacje Jowisza i satelitów od 1995 roku).

Obecnie do obserwacji tego księżyca powinna nam wystarczyć dobra lornetka lub przyzwoity, kompaktowy teleskop obserwacyjny.


Charakterystyka Io

Wnętrze Io składa się z żelaznego rdzenia lub siarczku żelaza i brązowej krzemianowej warstwy zewnętrznej, co nadaje planecie charakterystyczny plamisty wygląd, będący mieszanką kolorów – pomarańczowego, żółtego, czarnego, czerwonego i białego.

Na podstawie danych z naukowych modeli komputerowych księżyc Io powstał w regionie wokół Jowisza, obfitujących lód wodny. Ciepło wytwarzane przez Io w połączeniu z możliwością, że na tym księżycu była woda wkrótce po jej utworzeniu, mogło umożliwić rozwój życia, chociaż promieniowanie emitowane przez Jowisza usunęłoby wodę z powierzchni.

Najbardziej charakterystycznymi cechami Io są wulkany. Oprócz Ziemi Io jest jedynym znanym ciałem niebieskim w Układzie Słonecznym, na którym zaobserwowano je w formie aktywnej (odkryte przez misję Voyager w 1979 roku, chociaż w notatkach Galileusza pojawiły się informacje o możliwości występowania na tym księżycu aktywności wulkanicznej). Obecnie szacuje się, że jest ich około 150.

Aktywność wulkaniczna jest wynikiem działania grawitacji planety oraz sąsiadujących z Io księżyców, co skutkuje również powstawaniem powierzchniowych pływów dochodzących nawet do 100 metrów. Nieregularnie eliptyczna orbita Io (oddziaływanie Ganimedesa i Europy) również zwiększa aktywność pływową.

Z powodu aktywności wulkanicznej śladowa atmosfera Io (wznosząco się do około 120 km nad powierzchnią) zawiera głównie dwutlenek siarki. Orbita Io przecina potężne magnetyczne linie Jowisza, zamieniając Io w swoisty generator elektryczny. Gdy Jowisz obraca się, siły magnetyczne usuwają około 1000 kg masy księżyca co sekundę. Materiał ulega jonizacji i tworzy chmurę promieniowania w kształcie pączka zwaną torusem (uwięzienie magnetyczne plazmy). Niektóre jony są wciągane do górnej atmosfery Jowisza i tworzą zorze polarne. Przykłady tej aktywności zaobserwował Kosmiczny Teleskop Hubble’a, który ujawnił wpływy Io i innego księżyca Jowisza, Ganimedesa, w zorzach Jowisza w 2018 roku.

Io ma również złożoną atmosferę, zgodnie z obserwacjami wykonanymi z teleskopu Gemini North na Hawajach i Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph (TEXES), opublikowanymi w 2018 roku. Warstwa dwutlenku siarki zamarza, gdy Io znajduje się w cieniu Jowisza każdego dnia. Kiedy światło słoneczne pada na księży, zamarzający dwutlenek siarki ponownie przekształca się w gaz. Naukowcy długo podejrzewali, że to zjawisko istnieje, ale dopiero po tym nowym badaniu – które po raz pierwszy obserwowało atmosferę Io w ciemności – naukowcy to potwierdzili.

Dwutlenek siarki jest podstawowym składnikiem cienkiej atmosfery na Io.


Zastanawiająca aktywność powierzchni Io

Środowisko Io zostało w ostatnich latach poddane intensywnej analizie, ponieważ naukowcy próbują wyjaśnić, dlaczego ten naturalny satelita ma najbardziej aktywne wulkany w Układzie Słonecznym.

Badania wykonane w 2017 roku poddały w wątpliwość istnienie podziemnego oceanu. Sugerują one, że to właśnie dzięki jego brakowi możemy zaobserwować zorzę polarną.

Trudności obserwacyjne tego księżyca wynikają właśnie z faktu, że aktywność wulkaniczna Io jest wystarczająco gwałtowna, że problemy mogą się pojawić nawet w przypadku wykonywania zdjęć z dużej odległości.

Io może wytworzyć w sobie prąd o napięciu 400 000 woltów i natężeniu 3 000 000 amperów. Prąd ten podąża ścieżką najmniejszego oporu wzdłuż linii pola magnetycznego Jowisza na powierzchnię planety, tworząc błyskawice w górnej atmosferze Jowisza.

Powierzchnia Io stale się odnawia, wypełniając wszelkie kratery uderzeniowe stopionymi jeziorami lawowymi i rozprzestrzeniając nowe gładkie równiny zalewowe płynnej skały. Skład tego materiału nie jest jeszcze do końca jasny, ale teorie sugerują, że jest to w dużej mierze stopiona siarka i jej związki (które odpowiadałyby za zróżnicowane zabarwienie) lub skała krzemianowa (która lepiej odpowiadałaby pozornym temperaturom, które mogą być zbyt wysokie jak na siarkę).

Inne artykuły astronomiczne i rankingi sprzętu obserwacyjnego