Какие вулканы есть в Солнечной системе?

Основные исследования

До начала ХХ века люди исследовали Ио с помощью слабых самодельных телескопов, поэтому детальное изучить спутник Юпитера было невозможно. Появление в начале ХХ века мощных телескопов позволило продвинуться в исследованиях сателлита. Далее спутник стали изучать с помощью космических станций и зондов.

Изучение Ио с помощью космических станций и зондов:

Цыпкин Трофим Петрович

Еще одна исследовательская программа была запланирована на 2021 году. Но по ряду причин она не была одобрена. Планируется, что в ближайшее время к Ганимеду отправится летательный аппарат Juice. С поверхности этого спутника Юпитера он внимательно изучит вулканы Ио.

Вулканов на Земле много. Они очень разные по видам. Но суть у них одна — извергаются с выделением огненной лавы или выбрасывают из недр грязь. Считалось длительное время, что иных вулканов в Солнечной системе не может быть. Споры приобрели более яростный характер после полетов космических аппаратов к Марсу и Венере.

На Красной планете были обнаружены гигантские вулканы. Скажем, вулкан Олимп в высоту превышает 21 км. В Книге рекордов Гиннесса он был отнесен к разряду самых больших вулканов Солнечной системы. И это при том, что Марс гораздо меньше Земли по размерам и вулканические процессы там, казалось бы, давно остались в прошлом. Однако иногда над вершинами марсианских вулканов появляются странные «облака». Поскольку атмосфера у планеты очень тонкая, удивительно то, что «облака» не оседают и долго держатся в стратосфере, вызывая глобальные по масштабам бури.

Вулкан Олимп на Марсе — самая высокая гора Солнечной системы. Фото межпланетного зонда «Марс Экспресс»

Можно предположить, что якобы мертвые марсианские вулканы на самом деле еще действуют и извергают из недр нечто непонятное. Но тогда какого типа это вулканы? С земными аналогами их не сравнить.

Еще более загадочным оказался вулканизм на Венере. Плотные облака на ней не позволяют увидеть детали даже в очень мощные телескопы. Зондирование Венеры с помощью радиоволн дало возможность обнаружить на ней горы.

На поверхности планеты много вулканов. Сама поверхность по составу похожа на горячую лаву с россыпями камней. Самый крупный вулкан имеет диаметр около 600 км. В высоту он превышает 11 км. Но слишком плотная атмосфера и сильнейший постоянный разогрев недр привели к образованию вулканов, которые больше нигде в Солнечной системе не встречаются. Фактически это огромные вспученные площади с несколькими кольцами гор внутри. Ученым пришлось придумать особые названия для таких вулканов.

Гора Маат — высочайший вулкан Венеры. Трёхмерная модель, растянутая по вертикали в 22,5 раза. На самом деле сам вулкан тёмно-серый, а небо — зеленовато-жёлтое

Но самое удивительное произошло дальше. Вулканы были обнаружены и на ряде спутников планет Солнечной системы. Первую загадку задал Ио — спутник планеты Юпитер. Во время фотографирования на Ио насчитали 12 действующих вулканов. Газовые выбросы от них поднимались на высоту более 300 км. Вся поверхность спутника покрыта толстым слоем серы, цвет которой постоянно меняется от белого до желтого и коричневого. Невероятная вулканическая активность объясняется близостью Ио к Юпитеру и мощным действием приливных сил. Газовый гигант буквально «раздирает» спутник, и в будущем он исчезнет. К какому типу отнести вулканы Ио, извергающие диоксид серы? Если есть ад, то, похоже, он находится там.

Извержение вулкана на Ио (снимок Галилео)

На Энцеладе (спутник Сатурна) были обнаружены еще более фантастические вулканы. Впервые ученые предположили бурную геологическую активность Энцелада в 2005 году во время полета космического аппарата «Cassini». В 2014 году были получены убедительные свидетельства о том, что на Энцеладе есть океан, накрытый льдом. На его поверхности удалось заметить подледную вулканическую активность. Но поскольку спутник очень холодный, вулканы извергают не огненную лаву, а воду в смеси со льдом и газами. Все это тут же замерзает, создавая над вулканами огромные купола.

Спектрозональный снимок «Кассини» — водяной пар в южном полушарии Энцелада

Явление получило название криовулканизма, то есть извержения в условиях очень низких температур. Вулканы Энцелада можно условно сравнить с гейзерами на Земле. Но при этом надо уточнить, что земные термальные гейзеры извергают перегретую воду и пар, а на Энцеладе из недр извергается переохлажденная вода в смеси со льдом и газами.

Криовулканизм обнаружен и на Титане — другом спутнике Сатурна. На Титане вулканы извергают жидкий метан, который в атмосфере спутника тут же становится метановым льдом.

Криовулканизм есть и на Тритоне — спутнике Нептуна. При извержениях на поверхность спутника выбрасывается азотистый лед с примесью метана.

Снимок Тритона, сделанный «Вояджером-2» в 1989 году. Тёмные струи — следы извержений криовулканов

Вулканизм обнаружен и на спутниках Урана — Ариэле, Обероне, Титании и Умбриэле.

Не исключено, что вулканы имеются на других планетах и их спутниках и за пределами Солнечной системы. При этом они могут быть тоже фантастическими по своим извержениям.

Одной из проблем, изучение которой дает возможность сравнить процессы, происходящие на планетах, с земными процессами, является проблема вулканизма.

Вулканические процессы — это одно из характерных проявлений внутренней жизни нашей планеты. О масштабахземного вулканизма говорит хотя бы тот факт, что на Земле насчитывается около 540 действующих вулканов, т.е. таких вулканов, которые хотя бы раз извергались на памяти

человечества. С них 360 находятся в так называемом Огненном поясе вокруг Тихого океана и 68 — на Камчатке и Курильских островах.

Еще больше вулканов, как выяснилось в последние годы,на дне океанов. Только в центральной части Тихого океана их не менее 200 тысяч.

Одно среднее по мощности вулканическое извержение сопровождается выделением такой энергии, которая выделяется при сгорании 400 тыс. т условного топлива. Если же сравнить вулканическую энергию 8 энергией, содержащейся в каменном угле, то при больших извержениях их»Угольный эквивалент» достигает 5 млн. т.

Огромные количества твердых частиц, которые выбрасываются из недр Земли во время извержений, поступающих в атмосферу и, рассеивая солнечные лучи, оказывают заметное влияние на количество теплоты, приходит на Землю . В частности, есть данные, свидетельствующие о том, что некоторым периодам длительного похолодания в истории нашейпланеты предшествовала большая вулканическая активность.

Изучение вулканизма способствует познанию закономерностей внутреннего строения Земли. Образно можно сказать, что действующие вулканы — это каналы, по которым поступает информация о процессах, происходящих в недрах нашей планеты.

Последние годы при изучении земного вулканизма все большее значение приобретаетсопоставления связанных с ним явлений с явлениями, происходящими на других телах Солнечной системы. Так, например, явные следы вулканической деятельности обнаружены на Луне. На поверхности нашего естественного спутника весьма распространены базаль-ти вулканического происхождения, встречаются и выходы лавы. Изучение снимков лунной поверхности, сделанных а борту искусственных спутниковМесяца, показало, что в целом ряде мест лунной поверхности есть застывшие лавовые потоки и озера. Но, как считают специалисты, активные вулканические процессы происходили на Луне в отличие от

Земле в основном в первые полтора миллиарда лет после его образования.

Что касается Венеры, то есть данные, свидетельствующие о том, что на этой планете вулканическая активностьпродолжается и теперь. Как известно, температура поверхности Венеры приближается к 500 ° С. Не исключено, что на температуру влияют и вулканические процессы, в частности выливания на поверхность планеты горячей лавы.

6 вулканы, правда угасшие, и на Марсе. Крупнейший из них — гора Олимп высотой около 27 км. В том же районе расположены еще два гигантских потухших вулк-

ны, высота которых несколько меньше. Согласно оценкам специалистов, извержение этой группы вулканов происходили десятки или сотни миллионов лет назад. Образования на Марсе таких высокихгор вулканического происхождения, возможно, связано с гораздо меньшей, чем на Земле, силой тяжести.

Земные недра разогреваются благодаря энергии, выделяющейся при распаде радиоактивных элементов. В Ио основным источником разогрева, пожалуй, является приливные возмущения со стороны гиганта Юпитера. И не исключено, что так недра Ио постоянно находятся в расплавленном состоянии.Отсюда и большая продолжительность извержений.

Изучение космического вулканизма — важный шаг в познании закономерностей вулканических процессов.

Методические соображения. В связи с явлениями вулканизма в Солнечной системе нелишне напомнить, что суеверные люди воспринимали извержение земных вулканов как наказание божье. А в старину вулканические кратеры казалисьим входом в ад, в страшное царство бога огня Вулкана.

Вулканов на Земле очень много. Земля — очень вулканическая планета, и, хотя на нашей родной планете могут находиться поистине впечатляющие вулканы, это не самый вулканически активный мир в Солнечной системе (этот титул принадлежит одному из спутников Юпитера).

Вы можете удивиться, узнав, насколько невероятны некоторые из этих вулканов! От вулканов-«блинов» и вулканов-«клещей», которые «пузырятся» с поверхности Венеры, до вулканов, которые в буквальном смысле извергают лёд и метан — перед вами 10 самых удивительных вулканов Солнечной системы (не считая, конечно, Земли)!

Названная в честь древнеегипетской богини истины и справедливости, гора Маат представляет собой абсолютно огромный вулкан, возвышающийся на 8 км над средним уровнем поверхности Венеры и почти на 5 км над поверхностью планеты в том месте, где он расположен. Маат также является самым высоким вулканом на планете.

Вулкан Маат был обследован с помощью радара межпланетной станции «Магеллан», и эти данные затем были использованы для создания впечатляющей 3D-карты вулкана и окружающей местности.

Кальдера, расположенная на вершине вулкана, имеет размер 28 на 31 км, и внутри неё есть по крайней мере ещё 5 кратеров, диаметр каждого из которых равен приблизительно 10 км. С вулкана спускаются потоки жидкой магмы, и совсем недавно были обнаружены новые свидетельства активности вулканизма вокруг Маата в виде новых потоков пепла у вершины и северного склона.

Принимая во внимание безмерно огромную жару и давление, которые испытывает поверхность Венеры, если бы вы могли увидеть этот вулкан собственными глазами (при условии, что это не нанесло бы никакого вреда), то это было бы поистине инопланетное зрелище.

Европа — это чрезвычайно интересный спутник. Его вращение вокруг Юпитера заставляет его испытывать экстремальные приливные силы, которые эффективно нагревают внутреннюю часть до такой степени, что учёные подозревают, что под поверхностью есть океан и, возможно, даже жизнь.

Однако телескоп «Хаббл» зафиксировал нечто, что сделало Европу ещё интереснее. Из поверхности спутника извергаются ледяные шлейфы, тем самым давая повод предположить, что на Европе существует то, что можно назвать криовулканами. Учёные полагают, что криовулканизм может быть очень похож на то, как ведут себя на Земле старые-добрые магматические вулканы.

Эти криовулканы, вероятно, ведут себя так же, как гейзеры на нашей планете. Ледяные вулканы извергают летучие вещества, выбрасывая в атмосферу (если на рассматриваемом спутнике она есть) метан, воду, углекислый газ и аммиак.

8. Ледяные вулканы на Титане

Говоря о ледяных вулканах, было бы упущением не упомянуть Титан, одно из наиболее похожих на Землю тел в Солнечной системе. Титан вращается вокруг Сатурна вместе с 52 другими спутниками, и является самым интересным и примечательным из них.

Титан является не только единственным спутником (из 150 во всей Солнечной системе) с существенной атмосферой, но и его поверхность также покрыта реками, бассейнами и даже целыми морями жидкого метана. На нём также есть облака, состоящие из газообразного метана и этана.

Давление на Титане примерно на 50% больше, чем на Земле, и если бы вы были на его поверхности, то могли бы летать по небу, просто подпрыгивая и взмахивая руками (если быть совсем точными, то к ним должны были бы быть прикреплены большие механические крылья).

Но что интересно: на Титане также наблюдаются и криовулканы. Под ледяной корой Титана находится океан воды, очень похожий на океан, лежащий под поверхностью Европы.

Учёные наблюдали криовулканическую активность на рельефе, известном как патера Сотра (именовавшемся ранее «факула Сотра»). На снимках, сделанных автоматической межпланетной станцией Кассини-Гюйгенс, видны три больших конусообразных образования суши, из которых вытекает ледяная материя, а также впадины глубиной 1000-1500 метров.

Венера является самой вулканически активной планетой Солнечной системы, однако эта вулканическая активность довольно сильно отличается от той формы, которую она принимает на Земле (например, на Венере нет тектоники плит).

Её вулканы также принимают довольно странные формы, одна из которых известна как «блинные купола». Они действительно странные, поскольку кажутся такими же обычными, как щитовые вулканы на Венере, но, кажется, появляются только на низменных равнинах.

Блинные купола, как правило, очень широкие в основании, но в среднем в высоту могут достигать всего один километр над поверхностью планеты.

Эти вулканы получили своё название благодаря тому, что они сформированы из магмы, пузырящейся у поверхности, а не тому, к чему мы привыкли на Земле, где из-за вулканической активности гора поднимается над поверхностью. Всё это принимает форму чрезвычайно медленного извержения, кульминацией которого является образование жерла недалеко от середины вулканического купола.

Карликовая планета Церера, которая вращается вокруг Солнца между Марсом и Юпитером, является не только самым большим объектом в поясе астероидов, но и местом одной из самых интересных геологических особенностей Солнечной системы.

Одинокая гора выглядит, как щитовой вулкан, который возвышается над поверхностью Цереры на 4 км, но, в отличие от большинства щитовых вулканов на Земле и других вулканов в Солнечной системе, этот вулкан похож на криовулкан, который производит потоки сланцевой массы.

Причина этих удивительных свойств кроется в уникальном составе Цереры, поскольку эта карликовая планета в основном состоит из солей, водяного льда и илистых пород. Хотя сейчас считается, что ледяной вулкан является потухшим, данные, собранные Центром космических полетов имени Годдарда, предполагают, что этот криовулкан с солёной глинистой массой был активен в недавней геологической истории.

Как и блинные купола, которые украшают собой низменные равнины Венеры, вулканы-«клещи» на них очень похожи, но в то же время демонстрируют некоторые интересные отличия от своих куполообразных собратьев. Они в основном плоские с изъянами и канавами, которые отходят от основания того, что мы могли бы назвать «туловищем» клеща, создавая «конечности» объекта.

Они также кажутся такими же широкими, как и блинные купола, варьируясь в диаметре от 22 до 66 километров.

Что отличает эти вулканы от блинных куполов, так это их лучеобразные хребты, которые можно видеть отходящими от «туловища» вулканов. Происхождение этих особенностей также кажется загадкой, поскольку учёные не уверены, являются ли они утёсами, оставшимися от потоков, или рвами, образовавшимися во время их формирования.

Эти три вулкана, составляющие регион Фарсида на Марсе, чрезвычайно интересны, поскольку все они расположены в ряд и кажутся похожими друг на друга по размеру. Если этого недостаточно, то дедушка всех вулканов в Солнечной системе находится к северу от них.

В общем, этот регион почти 4000 км от края до края, а высота большинства здешних вулканов составляет 10 км. Кроме этих трёх крупнейших вулканов (не считая Олимп) — горы Аскрийской, горы Павлина и горы Арсия, — в этом регионе есть ещё 12 вулканов.

Арсия является крупнейшим вулканом на этой планете и может похвастаться самой большой кальдерой, диаметр которой составляет 120 км.

Ещё одна вещь, которая отличает марсианские вулканы от земных, это их огромный размер. Вулканы на Марсе абсолютно огромны, и большинство из них в 10-100 раз больше любого вулкана на Земле.

Система Плутона — это по-настоящему интересная часть нашей Солнечной системы. Автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты» показала нам холодный, но геологически активный мир.

Плутон — это карликовая планета, которая в основном состоит из молекулярного азота с небольшим содержанием окиси углерода и метана.

Красочный ландшафт Плутона усеян горными хребтами, а в периоды его максимального приближения к Солнцу на нём даже формируется своя собственная разреженная атмосфера (что невероятно, учитывая, насколько далеко он от нас находится).

Станция «Новые горизонты» также выявила присутствие на поверхности Плутона двух криовулканов — гору Райт (Wright Mons) и гору Пиккар (Piccard Mons), — которые принимают форму холмов льда с краями, возвышающимися на 5-6 км над поверхностью Плутона. Они также расположены за пределами Равнины Спутника, ледяной равнины, диаметр которой составляет почти 1500 км.

Края на вершине этих гор имеют ширину почти 150 км каждая, и настолько же глубоки, насколько высоки горы. Эти впадины также являются местом, где вулканы извергали расплавленный метан и лёд.

Ио является не только самым вулканически активным спутником, вращающимся вокруг Юпитера, но и самым вулканически активным телом в Солнечной системе, превосходящим в этом отношении даже Венеру. Мы впервые узнали о невероятном вулканизме Ио более 40 лет назад, когда космический зонд НАСА «Вояджер-1» пролетел мимо него.

Поверхность Ио усеяна сотнями вулканов, что является впечатляющим фактом, учитывая радиус этого спутника. Размер одной кальдеры, которая называется Патера Локи, составляет более 13.035 кв. км.

Это определённо способно пристыдить Йеллоустонскую кальдеру.

Фактически, большая часть вулканической активности и вулканов, которые её производят, расположены в «неправильных местах» (иными словами, не в тех регионах, где учёные ожидали бы их обнаружить). Вдобавок к этому, большинство извержений, похоже, сконцентрировано на одном полушарии спутника, при этом на Локи Патера приходится до 10% общего количества производимого тепла.

Если всего этого было недостаточно, чтобы Ио выделялся среди конкурентов, то добавим, что его извержения особенно мощные, причём иногда они настолько интенсивны, что увеличивают яркость этого спутника в 2 раза.

Это щитовой вулкан, достигающий 25 км в высоту, с кальдерой шириной 80 км. По сравнению с самым большим вулканом на Земле, Мауна-Лоа (тоже щитовым вулканом), Олимп выше почти на 15 км.

Но почему он такой большой? Считается, что потоки извержений на Марсе намного продолжительнее, чем те, которые наблюдаются на Земле, и это, как полагают, связано с более высоким масштабом извержений на Красной планете в целом.

Другая причина заключается в том, что марсианская кора ведёт себя не так, как земная, поэтому вместо того, чтобы перемещаться по статическим горячим зонам, она остаётся неподвижной, поэтому лава постоянно накапливается под поверхностью, пока не появляется такой вулкан-монстр, как Олимп.

Хотя Олимп на протяжении десятилетий считался потухшим вулканом, новые исследования показывают, что планета может быть просто спящей, а это означает, что когда-нибудь в будущем может произойти извержение самого большого вулкана Солнечной системы.

Современная наука по многим направлениям ориентирована на изучение явлений, которые не требуют больших финансовых затрат на приобретение специальной аппаратуры. Отчасти это связано с недостаточным финансированием. Кроме того, иные исследования не дают практической пользы. В итоге сложилась странная ситуация, когда тем или иным космическим явлениям дают чисто земные названия. Для примера возьмем тему вулканизма на нашей планете и в космосе.

Вулканов на Земле много. Они очень разные по видам. Но суть у них одна — извергаются с выделением огненной лавы или выбрасывают из недр грязь. Считалось длительное время, что иных вулканов в Солнечной системе не может быть. Споры приобрели более яростный характер после полетов космических аппаратов к Марсу и Венере.

Криовулканизм обнаружен и на Титане — другом спутнике Сатурна. На Титане вулканы извергают жидкий метан, который в атмосфере спутника тут же становится метановым льдом.

Вулканизм обнаружен и на спутниках Урана — Ариэле, Обероне, Титании и Умбриэле.

Вулканы — геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву , вулканические газы , камни ( вулканические бомбы ) и пирокластические потоки .

Предварительный просмотр

В нашей недавней работе мы использовали инфракрасные спутниковые изображения для более детального изучения пара, выходящего из отверстий в земле. Мы обнаружили, что те места, откуда исходит газ, часто совпадали с известными линиями разлома на вулкане.

Померив температуру газов в течение нескольких лет, мы с удивлением обнаружили, что большинство из скважин вполне стабильны. Только несколько из них на восточном склоне демонстрировали значимые изменения температуры. И, что важно, они не были синхронизированы с «дыханием» вулкана — а можно было бы ожидать, что температура на поверхности будет подыматься во время вздутия, когда горячая жидкость поднимается из недр вулкана.

Геотермальная скважина на Алуто

Тогда мы обратились к данным по осадкам и нашли объяснение этого явления: скважины с изменяющейся температурой демонстрировали запаздывающую реакцию на выпавший дождь выше по склону на разломе. Мы решили, что дождь не затрагивал скважины вблизи центра вулкана, и поэтому они дают наилучшее представление о самых горячих водах в геотермальном резервуаре. От этого многое зависит при выборе мест для бурения колодцев и постройки электростанций на вулкане.

Это одна из первых попыток отслеживания геотермальных ресурсов из космоса, и она прекрасно демонстрирует возможности этого метода. Поскольку данные со спутников доступны всем, это предоставляет каждому недорогой и безопасный способ оценки геотермального потенциала.

Похожие вулканы разбросаны по Кении, Танзании и Уганде, и такая технология может помочь нам открыть и отслеживать новые, неиспользуемые геотермальные ресурсы как в рифтовой долине, так и по всему миру. Удивительно, сколько всего можно обнаружить, отойдя подальше и увеличив масштаб изображения.

Масса и размер

Тень Ио на Юпитере

Чтобы получить наглядное представление о массе и размерах Ио, сравним спутник Юпитера с Землей.

Сравнение Ио и Земли:

Из таблицы можно сделать вывод, что Ио в 3,5 раза меньше и в 67 раз легче нашей планеты. Как и Земля, сателлит имеет шарообразную форму, слегка приплюснутую с полюсов. Его полярный диаметр на 14,2 км меньше экваториального, в то время как у Земного шара разница между аналогичными показателями составляет 25 км. Получается, что Ио более сплюснутый с полюсов, чем Земля.

Подписи к слайдам

Научно-практическая конференция учащихся Нармонской СОШ Работу подготовила: уч ащиеся 5а класса Доронин Я, Коровкин А. Руководитель: учитель географии II кв.категории Задовская А.А.

Вулканы классифицируются: А) по форме; Б) по активности; В) по местонахождению ;

Щитовидные вулканы Примеры щитовых вулканов: Гавайские острова , Вулканы Исландии и другие.

Конические вулканы (купольные)

Спящие вулканы Спящие вулканы Донбаса Везувий

Гавайский тип — выбросы жидкой базальтовой лавы, часто образуются лавовые озёра, должны напоминать палящие тучи или раскалённые лавины. Гидроэксплозивный тип — извержения, происходящие в мелководных условиях океанов и морей.

Вулканы на других планетах. Гора Олимп (Olympus Mons) — Самый высокий пик на Марсе

Районы вулканической активности

Интересные факты. В 1963 году в результате извержения подводного вулкана у юга Исландии возник остров Суртсей .

3 Вулкан Килауэа, расположенный в Гавайском архипелаге — самый активный вулкан в настоящее время. Вулкан поднимается всего на 1,2 км над уровнем моря, однако его последнее длительное извержение началось в 1983 году и продолжается до сих пор. Потоки лавы уходят в океан на 11-12 км.

4. В Тайбэе (Тайвань) обнаружен действующий вулкан. Ранее считалось, что последняя активность вулкана в этом участке была более 200 тыс. лет назад, однако выяснилось, что последняя активность была всего 5000 лет наза.

5. В 2010 году извержение вулкана Эйяфьядлайёкюдль вызвало отмену более 60 тысяч авиарейсов по всей Европе.

Ледяные шапки и снег из серы

Три стороны спутника Ио, которые сфотографировал аппарат «Галилео».

Ученые уверены, что когда Ио формировался на орбите Юпитера, на нем был лед. Однако из-за излучения главной планеты вода с поверхности спутника испарилась. Если присмотреться к фотографиям сателлита, то кое-где можно увидеть обширные снежные шапки. Но это необычный снег, это пласты замороженной серы.

Совершая оборот вокруг Юпитера, Ио на два часа полностью оказывается в его тени. Температура на поверхности спутника резко снижается и диоксид серы выпадает из атмосферы в виде снега. Газ, вырывающийся из вулканов, также замерзает и хлопьями оседает на почву.

Когда солнечные лучи снова касаются поверхности сателлита, снег тает и диоксид серы вновь принимает газообразную форму и устремляется в атмосферу. Таким образом, слабая, нестабильная атмосфера Ио находится в бесконечном ритме разрушения и возрождения.

Атмосфера

У Ио есть тонкий и слабый слой атмосферы, наполненный вулканическими газами. В его состав входят:

• чистая сера;
• кислород;

• простая окись серы;
• двуокись серы;

Ежесекундно из недр планеты через вулканы выделяется примерно 100 кг двуокиси серы. Значительная часть этого вещества остается у поверхности небесного тела, остальная попадает в атмосферу.

Атмосферное давление на Ио низкое, причем на ночной стороне оно может быть в сотни раз ниже, чем на освещенной.

Температура

На сателлите наблюдается самый широкий разброс температур среди всех спутников Солнечной системы. В районах с вулканической активностью невероятно жарко. Здесь зарегистрирован температурный максимум в 1527 °С. Рядом с вулканами плещутся озера расплавленной магмы. Вдали от вулканов средняя температура составляет –163–183°С. Здесь лежат толстые снежные шапки.

Видео-обзор научных фактов

Возможно, это прозвучит странно, но Ио — самое зловонное место Солнечной системы. Здесь стоит жуткий запах тухлых яиц. Но откуда берется это адское амбре? Все дело в двуокиси серы, которую вулканы выбрасывают в атмосферу спутника.

Это химическое соединение и является источником неприятного запаха. Что на ваш взгляд лучше: зловонная атмосфера или вакуум? Хотя, какая разница, ведь человек не сможет дышать при любом раскладе.

Сравнение Ио и других спутников

Ученые обнаружили у Юпитера 79 спутников. Самые крупные из них — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, открытые Галилеем.

Сравнение Ио и других галилеевых спутников Юпитера:

Как видим, Ио — третья по величине среди галилеевых лун Юпитера, третья по массе и первая по плотности. В отличие от других спутников Солнечной системы, которые образованы из водяного льда, Ио состоит из расплавленного железного или сернистого железного ядра, окруженного силикатными породами.

Орбита

Ио в среднем удален от Юпитера на 426,7 тыс. км. Однако орбита спутника имеет форму эллипса, поэтому он то приближается к планете на 421 тыс. км, то отдаляется от нее на 432,4 тыс. км.

Спутник движется по орбите со скоростью 17,3 км/с. Один оборот вокруг Юпитера он совершает за 42,5 часа. В своем вечном движении сателлит всегда повернут к планете одной и той же стороной.

Как с помощью спутников превратить вулкан в электростанцию

Время на прочтение

Эфиопия вызывает в воображении картины песчаных пустынь, суетных улиц Аддис-Абебы или крутых склонов горного хребта Сымен — возможно, с бегуном где-то на заднем плане. Однако же эта страна является ещё и одной из самых вулканически активных на Земле, благодаря Восточно-Африканской рифтовой долине, проходящей прямо через её сердце.

Расщелины, или рифты, появляются в геологическом процессе, раскалывающем тектонические плиты — примерно со скоростью роста ваших ногтей. В Эфиопии из-за этого магма выходит на поверхность, и существует более 60 известных вулканов. Многие из них в прошлом претерпевали колоссальные извержения и оставляли за собой гигантские кратеры, усеивающие рифтовую долину. Некоторые из них активны и сегодня. Посетители вулканов могут увидеть пузырящиеся лужи грязи, горячие источники и множество отверстий, из которых вырывается пар.

Пар у вулкана Алуто

Местные используют этот пар для мытья и стирки, но в нём заключено гораздо больше возможностей. Поверхностная активность говорит о наличии чрезвычайно горячих подземных потоков, разогретых, возможно, до 300°C – 400°C. Если пробурить скважину, то можно достичь этого высокотемпературного пара, способного крутить большие турбины и выдавать огромное количество энергии. Для страны, в которой у 77% населения нет доступа к электричеству (один из самых плохих показателей для Африки) это может значить очень многое.

Геотермальная энергия недавно обрела статус серьёзной идеи благодаря геофизическим изысканиям, из которых можно сделать вывод, что некоторые вулканы могут выдавать гигаватт энергии. Это эквивалентно нескольким миллионам солнечных панелей или 500 ветрякам. Общий неосвоенный ресурс вулканов оценивается в 10 ГВт.

Преобразование этой энергии в электрическую будет основываться на пробном проекте, запущенном 20 лет назад на вулкане Алуто в озёрном районе в 200 км к югу от Аддис-Абебы. Его инфраструктуру сейчас обновляют с целью десятикратного увеличения мощности, с 7 до 70 МВт. Вкратце, геотермальная энергия кажется фантастическим решением, использующим возобновляемые источники и не выбрасывающим в атмосферу много углекислоты. Этот проект мог бы стать базовым для энергетического сектора Эфиопии, и помочь вызволить людей из нищеты.

Подземный океан магмы объясняет вулканическую активность на Ио

Самый ближний из четырёх галилеевых спутников Юпитера — Ио — кардинально отличается от других спутников Юпитера, а также от всех спутников других планет Солнечной системы, от астероидов и комет.

Здесь нет привычных гор, долин и кратеров. Это вообще единственное известное астрономам каменистое небесное тело, на котором нет ни одного кратера. Никакой воды в жидкой или твёрдой форме. Неистовый бурлящий мир переживает постоянные бурные извержения вулканов. Иногда по нескольку штук одновременно. Всего на Ио сейчас более 400 действующих вулканов. Поверхность спутника полностью видоизменяется каждые пару тысяч лет.

Раскалённый спутник постоянно корёжит гравитация огромной планеты. Мы на Земле привыкли, что гравитация нашей Луны поднимает воду Мирового океана, что вызывает прилив. Так вот, на Ио «прилив» в 8000 раз сильнее, а гравитация Юпитера и другого спутника Европы поднимает не воду, а твёрдую кору спутника на сотню метров каждый день.

Корабли «Вояджер» (1979 г.), «Галилео» (1990-2000-е), «Кассини-Гюйгенс» (2000 г.) и «Новые горизонты» (2007 г.) показали страшную картину: пылающие жерла вулканов, фонтаны лавы высотой до 400 км, разрывы коры с бурлящими потоками магмы, всё вокруг покрыто замороженной серой, которая окрашивает поверхность в оттенки жёлтого, белого, красного, чёрного и зелёного цветов.

Извержение вулкана Тваштар на Ио

Учёные изучают необычную вулканическую активность на Ио и пытаются точно установить её причины. Согласно общепринятой теории, активность обусловлена периодическим нагревом недр спутника в результате трения, которое происходит при движении коры из-за приливных гравитационных воздействий Юпитера.

Сила притяжения Юпитера настолько велика, что кора рвётся на части. Она также двигается относительно мантии. В результате трения порода между корой и мантией раскаляется до жидкой магмы. Каменная порода в жидкой форме увеличивается в объёме, отсюда и постоянные извержения.

Раньше учёные предполагали, что магма образуется только в изолированных карманах между твёрдыми корой и мантией. Но последние наблюдения заставили пересмотреть классическую модель. Если бы всё было в соответствии с моделью, но мы наблюдали бы вулканы в определённых районах поверхности, в соответствии с местоположением Ио относительно Юпитера и Европы. Оказалось, что вулканы извергаются не там, где предсказывает модель, а в других местах. Чаще всего — на 30-60ͦ восточнее предсказанных координат.

Наблюдения заставили учёных пересмотреть модель, сообщается на сайте НАСА 10 сентября 2015 года. Новая модель предусматривает, что под корой Ио находится частично или полностью расплавленный жидкий слой. То есть постоянный подземный океан магмы.

«Трудно объяснить закономерность в таком большом количестве извержений, которые все смещены в одном направлении, используя только классическую модель с нагреванием из-за трения твёрдых пород от приливных гравитационных воздействий», — говорит Уэйд Хеннинг (Wade Henning), один из авторов научной работы, опубликованной в июньском номере Astrophysical Journal Supplement Series.

Закономерность объясняется только комбинацией нагрева от твёрдых и жидких тел. «Жидкий компонент в такой гибридной модели лучше всего объясняет повышенную вулканическую активность в экваториальной области и сдвиг извержений в восточную сторону, а происходящее одновременно нагревание твёрдых пород от приливных гравитационных воздействий может объяснить извержения на высоких широтах», — добавил Хеннинг.

На иллюстрации показан результат расчёта по модели нагрева поверхности Ио от нагревания в глубине мантии (вверху) и от нагревания в верхнем слое мантии, астеносфере (внизу). Сценарий нагревания в глубине мантии предусматривает повышение температуры ближе к полюсам, а сценарий нагревания в астеносфере — вблизи экватора.

Получается, нагревание от гравитации Юпитера настолько велико, что жидкая магма может постоянно присутствовать под всей поверхностью Ио. Если так и есть, то это невероятная находка, по мнению специалистов. Ведь в таком случае можно предположить существование подземных океанов жидкой воды на покрытых льдом Европе и Энцеладе!

Если слабое гравитационное воздействие Юпитера может нагревать мантию этих спутников и поддерживать температуру подземных океанов воды, то там даже может существовать жизнь, считает Этан Зигель (Ethan Siegel), профессор Lewis & Clark College и колумнист НАСА.

Открытие спутника

Открытие Ио связывают с именем итальянского ученого Галилео Галилея. Именно он в 1610 году, вооружившись самодельным телескопом с 20-кратным увеличением, разглядел четыре спутника Юпитера. Правда, Европу и Ио он принял за одну точку и только на второй день после открытия понял, что это два разных небесных тела.

Ио называют «Адской топкой», «Космическим адом», «Вулканической преисподней», «Кипящим котлом». Эти названия характеризуют спутник не с самой лучшей стороны.

Так как спутник находился ближе всего к Юпитеру, Галилей назвал его Юпитером I. В середине 1800-х годов немецкий астроном Иоганн Кеплер предложил переименовать сателлит в Ио, в честь одной из возлюбленных бога Юпитера. Это название прижилось не сразу, но сегодня оно считается официальным.

Строение

Ио состоит из коры, магмы, мантии и ядра. Кора небесного тела имеет глубину 30-50 км. Она преимущественно состоит из серы и базальта. Поверхность коры, соседствующая с вулканами, покрыта разноцветными озерами расплавленной лавы. На темной стороне спутника простираются обширные равнины из замороженного диоксида серы или обычной серы.

Цвет озер и равнин зависит от их химического состава.

Химические вещества, от которых зависит цвет поверхности Ио:

Под корой Ио плещутся моря желеобразной раскаленной магмы, которая является топливом для вулканов. Толщина этого слоя составляет 50 км.

Ниже расположена мантия, которая представляет собой океан расплавленной или частично расплавленной магмы. Мантия на 75% состоит из магния и железа.

В центре Ио находится твердое ядро, вес которого составляет 20% от массы небесного тела. Ученые предполагают, что если в ядре преобладает сера, то его радиус составляет 550-900 км, если железо — то 350-650 км.

Полярные сияния

Как выяснили ученые, поверхность Ио покрыта вулканами, которые выбрасывают плазму в космос навстречу магнитосфере Юпитера. На границе соприкосновения плазмы и мощного поля Юпитера возникают полярные сияния и облака из кислорода, натрия, калия и серы. Самые яркие вспышки появляются вдоль экватора сателлита.

Что лежит на поверхности

Основная проблема в том, что, в отличие от таких хорошо разработанных геотермальных экономик, как исландская, об эфиопских вулканах известно крайне мало. Почти для всех из них даже неизвестно, когда в последний раз он извергался — а этот вопрос критически важен, поскольку извержения вулканов и крупномасштабные электростанции несовместимы друг с другом.

В последние годы британский совет по исследованию природной среды (Natural Environment Research Council, NERC) финансировал проект RiftVolc — консорциум из британских и эфиопских университетов и геологических исследователей, чтобы решить некоторые из этих проблем. Проект фокусировался на исследовании угроз и методов разработки, исследования и слежения за вулканами с тем, чтобы их можно было эксплуатировать длительно и безопасно.

Уже три года несколько команд учёных размещают оборудование для слежения и проводят наблюдения. Но одни из самых важных прорывов случились совершенно по другим каналом — при помощи исследований спутниковых изображений, проводимых за столом в лабораториях.

Они привели к удивительным открытиям, связанным с Алуто. Используя спутниковые радарные изображения, мы обнаружили, что поверхность вулкана надувается и сдувается. Ближе всего будет аналогия с дыханием — мы обнаружились, что за несколько месяцев вулкан делает резкий «вдох», за которым следует медленный и долгий, многолетний выдох. Нам пока ещё не до конца ясно, что вызывает эти подъёмы и опускания, но есть все основания полагать, что под его поверхностью на глубине около 5 км двигаются магма, геотермические воды или газы.

Мощные извержения

Извержения вулканов на Ио в инфракрасном спектре.

На загадочном спутнике Юпитера существует около 400 вулканов. Извержения некоторых из них настолько мощные, что за ними можно наблюдать с Земли с помощью телескопа.

Иногда над корой небесного тела поднимаются гигантские фонтаны серы, скальной породы и твердых частиц. После таких выбросов на поверхности Ио появляются реки лавы длиной в сотни километров.

Мощная геологическая активность выделяет Ио из ряда других естественных лун Солнечной системы. Большинство тел такого размера являются устойчивыми, период их тектонической активности закончился миллионы лет назад, либо перешел в финальную стадию.

• Земля и Ио — два единственных небесных тела с вулканической активностью в Солнечной системе.
• Во время некоторых извержений выделяется до 20 трлн ватт энергии. Это в тысячи раз больше, чем во время вулканической деятельности на Земле.

Подводим итоги

• Поверхность спутника покрыта вулканами, которые постоянно выбрасывают тонны диоксида серы и других вулканических газов. Газы частично остаются на поверхности, частично устремляются в атмосферу сателлита.
• На сателлите протекают активные тектонические процессы, в результате которых происходят извержения вулканов, появляются и исчезают горы.

• До ХХ века Ио изучали с помощью телескопов. В XX-XXI веках к небесному телу направили летательные аппараты, которые сделали детализированные фотографии поверхности спутника.
• Ио — самое зловонное место Солнечной системы. Диоксид серы, который тоннами выбрасывается в атмосферу планеты, пахнет тухлыми яйцами.

• Ио — один из самых необычных сателлитов Солнечной системы. Он очень быстро мчится по своей эллипсоидной оси, совершая оборот вокруг Юпитера за 42 часа.
• На Ио температура меняется в границах от –183°С до 1526 °С. Жарче всего в вулканических районах, холоднее всего на оборотной стороне спутника.

Исследования спутников Юпитера продолжаются. В ближайшее время летательный аппарат Juice полетит в сторону Ганимеда и подробнее изучит природу вулканической активности на Ио.