Вулканизм на Ио (спутнике Юпитера) носит ярко выраженный характер, 2 % поверхности спутника занимают активные горячие пятна[1]. Ио является объектом с наиболее активной вулканической деятельностью в Солнечной системе[1]. На его поверхности отчётливо видно множество лавовых потоков и свыше ста кольцевых структур, представленных кальдерами, но отсутствуют ударные кратеры.
Впервые вулканическая активность на спутнике была обнаружена в 1979 году космическим зондом «Вояджер-1», после чего многократно отслеживалась и изучалась космическими аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», «Галилео», «Кассини», «Новые горизонты», а также астрономами с Земли. В результате наблюдений на поверхности Ио выявлено около 150 активных вулканов; всего же, по оценкам, вулканов на спутнике около 400[2]. Ио входит в число четырёх известных в настоящее время космических тел Солнечной системы, на которых идут процессы вулканической активности. Помимо Ио, это Земля, Энцелад (спутник Сатурна) и Тритон (спутник Нептуна)[3].
Содержание |
В отличие от Земли, где радиоактивный распад элементов в недрах вызвал сильный разогрев коры, Ио недостаточно велика для таких процессов, поэтому энергия для разогрева черпается из другого источника, которым является приливное воздействие второго галилеева спутника, Европы, а также самого Юпитера и в небольшой степени третьего спутника — Ганимеда[1]. Как только Ио приближается к определённой точке относительно Европы и Ганимеда, влияние последних начинает искажать орбиту Ио. За каждый оборот Ио дважды изменяет орбиту, смещаясь радиально на 10 км «вверх» и «вниз». Таким образом, приливные силы изгибают литосферу Ио и разогревают её, подобно тому, как нагревается изгибаемая проволока. При этом выделяется огромная энергия — 60—80 миллионов МВт[1]. Вероятно, распределяется она неравномерно, в большей степени выделяясь в поверхностных слоях спутника.
Однако, в мае 2011 года учёными было установлено, что вулканизм на Ио питается от глобального океана магмы, простирающегося под корой на десятки километров вглубь[4]. Ранее считалось, что вулканизм на Ио действует из-за приливных гравитационных сил Юпитера.
Магматический океан составляет около 10% от мантии спутника по объёму. Его температура, возможно, превышает 1200 градусов по Цельсию. Он и отвечает за рекордный вулканизм Ио[4].
Вулканы Ио подразделяются на несколько типов. Первые, которых большинство, имеют температуру порядка 350—400 К и скорость выброса газовых продуктов около 500 м/с, высоту выброса до 100 километров, осадки преимущественно белого цвета. Вторые отличаются высокой температурой кальдеры, со скоростью выброса газа около 1 км/с и высотой выброса до 300 км. Главной их отличительной чертой является тёмная кольцевая окантовка на расстояниях нескольких сотен километров от кальдер. Имеется гипотеза о гейзерном происхождении второго типа извержений, когда происходит внезапный фазовый переход жидкость-газ (например, на Земле такие процессы наблюдаются на вулканах острова Святой Елены). Состав продуктов извержений — сера, сернистый газ и некоторые сульфиды, а также силикатные магмы.
Чтобы оценить мощность вулканизма на Ио, необходимо знать объём вещества, выбрасываемый при извержениях. Для этого можно воспользоваться сведениями о возрасте поверхности, отталкиваясь от метода подсчёта количества метеоритных кратеров на единицу поверхности. По отсутствию метеоритных кратеров на поверхности Ио можно говорить о том, что поверхность эта очень молодая, около 1 миллиона лет, и сформирована она из продуктов извержений. Толщина слоя отложений оценивается от 3—4 до 20—30 км[1].
На поверхности Ио насчитывается более 10 активных горячих пятен температурой от 310 до 600 К; размеры пятен колеблются в пределах от 75 до 250 км[1]. «Вояджер-1» при первом облёте Ио зафиксировал 8 таких объектов, сблизившись с Ио через 4 месяца в активном состоянии находилось 7 из них. Наивысшая температура в 600 К была зафиксирована в 1979 году в кальдере, получившей название «Пеле».
Вулканизм на Ио.
