Открытие внеземного вулкана

Этот снимок стал первым свидетельством существования в Солнечной системе внеземного активного вулкана. Когда во время облета Юпитера в марте 1979 г. "Вояджер-1" передал крупноплановые снимки Ио, планетологи поняли, что округлые детали поверхности не могут быть метеоритными кратерами. Предположение об их вулканическом происхождении было подтверждено, когда на этом изображении был обнаружен выброс из кратера Пеле (на освещенном краю диска), а также извержение Локе (на внутреннем краю серпа вблизи терминатора). В небе Ио Юпитер выглядит в 40 раз более крупным и в 200 раз более ярким, чем Луна на нашем небе, и поэтому "темная" сторона спутника хорошо видна в дважды отраженном свете.

Как и многие другие исторические открытия, открытие вулкана на Ио произошло почти случайно. Линда Морабито, специалист по звездной навигации, изучала фотографию Ио, полученную через три дня после того, как "Вояджер" прошел ближайшую к Ио точку траектории, чтобы сделать привязку траектории аппарата к двум слабым звездам (AGK3-10021 и AGK3-20006, которые не видны на этой репродукции). Задача состояла в уточнении траектории "Вояджера" и вычислении точных эфемерид внутренних спутников Юпитера. Увеличив яркость на телевизионном экране, Морабито неожиданно заметила на освещенном серпе Ио непонятный выступ. После того как исключили возможность ошибки в программе ЭВМ, а также маловероятное предположение, будто выступ представляет собой серп неизвестного спутника Юпитера, не оставалось сомнений в том, что ученым открылся первый внеземной действующий вулкан.

Внимательно приглядываясь к снимкам, полученным с борта "Вояджера-1", специалисты из Лаборатории реактивного движения НАСА обнаружили восемь извержений в течение семи дней. Шесть из этих извержений (и никаких новых) были четыре месяца спустя зафиксированы "Вояджером-2" - несколько странно, что в это число не попал самый крупный (и обнаруженный первым) вулкан Пеле. На приведенном снимке продукты извержения выбрасываются на высоту 280 км, разлетаясь в стороны на 1000 км. Ключ к механизму извержения может дать тот факт, что минимальная высота выбросов составляет 70 км. Это соответствует начальной скорости продуктов извержения примерно 0,3-1 км/с, что намного выше, чем при самых мощных извержениях на Земле. Общая масса вещества, выбрасываемого за секунду из вулканов Ио, оценивается в 100 млн. кг; 0,01% этой массы преодолевает притяжение Ио, пополняя окружающее спутник газовое облако (см. Газовый тор Ио).

Выбросы могут иметь вид симметричного гриба на тонкой ножке, как на этом снимке, но они бывают также асимметричными, диффузными, широкими и узкими, высокими и приплюснутыми. Вероятнее всего, основной продукт извержения составляет сера или сернистый газ. Согласно термодинамическим оценкам, этот продукт должен состоять из смеси твердой, жидкой и газообразной фаз, однако быстрое расширение и конденсация в разреженной атмосфере Ио, вероятно, приводят к тому, что жидкая компонента изверженного вещества превращается в мелкий снег, состоящий из частиц серы и твердой двуокиси серы.

8 марта 1979 г. 'Вояджер-1', 4,5 млн. км от Ио Видикон с длиннофокусным объективом (150 см); компьютерное восстановление изображения. 0, 96 с. Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния; НАСА [197, 225, 256, 269]

Как и кратеры на Марсе (см. Кратеры на Марсе), вулканы на Ио были предсказаны еще до получения снимков этого спутника Юпитера. Стентон Пил из Калифорнийского университета в г. Санта-Барбара вместе с Пэтом Кассеном и Рэем Рейнольдсом из Научно-исследовательского центра им. Эймса, НАСА, проявив большую проницательность, предложили модель Ио за три дня до получения первых снимков с "Вояджера", в которой учитывалась возможность "обширной и интенсивной вулканической активности". Указывалось, что источником энергии служит не радиоактивный распад в недрах Ио, как на внутренних планетах Солнечной системы (планетах "земного типа"), а приливные эффекты, обусловленные близостью гигантского Юпитера, а также влиянием других "галилеевых спутников" Юпитера. Под воздействием их притяжения Ио бросает из стороны в сторону относительно среднего положения на орбите, и в результате приливных эффектов накапливается значительная энергия, вполне достаточная для деятельности вулканов. По некоторым оценкам, вулканическая активность отводит до 40% тепла, возникающего в глубинах спутника. Из-за деятельности вулканов поверхность Ио примерно за тысячу лет почти полностью меняет свой характер, и только самые крутые хребты и горы в полярных областях, возможно, старше.