अंतरिक्ष अन्वेषण के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण खगोलीय खोजें गैलीलियो गैलीली के नाम से जुड़ी हैं। यह इस प्रतिभाशाली और लगातार इतालवी के लिए धन्यवाद था कि 1610 में दुनिया ने सबसे पहले बृहस्पति के चार चंद्रमाओं के अस्तित्व के बारे में सीखा था। प्रारंभ में, इन आकाशीय वस्तुओं को एक सामूहिक नाम मिला - गैलीलियन उपग्रह। बाद में, उनमें से प्रत्येक को एक नाम दिया गया: Io, यूरोपा, गेनीमेड और कैलिस्टो। बृहस्पति के चार सबसे बड़े उपग्रहों में से प्रत्येक अपने तरीके से दिलचस्प है, लेकिन यह Io उपग्रह है जो अन्य गैलिलियन उपग्रहों में से एक है। यह खगोलीय पिंड सौर मंडल की अन्य वस्तुओं में सबसे विदेशी और असामान्य है।
उपग्रह Io में क्या असामान्य है?
पहले से ही एक दूरबीन के माध्यम से एक अवलोकन के साथ, उपग्रह Io सौर मंडल के अन्य उपग्रहों के बीच अपनी उपस्थिति के लिए बाहर खड़ा है। सामान्य ग्रे और मैला सतह के बजाय, स्वर्गीय शरीर में एक चमकदार पीले रंग की डिस्क होती है। 400 वर्षों तक, मनुष्य बृहस्पति उपग्रह की सतह के ऐसे असामान्य रंग का कारण नहीं खोज सका। केवल 20 वीं शताब्दी के अंत में, विशाल बृहस्पति के लिए स्वचालित अंतरिक्ष जांच की उड़ानों के लिए धन्यवाद, क्या गैलिलियन उपग्रहों के बारे में जानकारी प्राप्त करना संभव था। जैसा कि यह निकला, Io भूविज्ञान के संदर्भ में सौर प्रणाली का शायद सबसे ज्वालामुखी सक्रिय वस्तु है। बृहस्पति के उपग्रह पर खोजे गए सक्रिय ज्वालामुखियों की भारी संख्या से इसकी पुष्टि हुई। आज तक, उन्होंने लगभग 400 की पहचान की और यह उस क्षेत्र पर है, जो हमारे ग्रह के क्षेत्र से 12 गुना छोटा है।
सैटेलाइट Io का सतह क्षेत्र 41.9 वर्ग मीटर है। किलोमीटर। पृथ्वी का सतह क्षेत्रफल 510 मिलियन किमी है, और इसकी सतह पर आज 522 सक्रिय ज्वालामुखी हैं।
इसके आकार के संदर्भ में, कई Io ज्वालामुखी स्थलीय ज्वालामुखियों के आकार से अधिक हैं। विस्फोट की तीव्रता, उनकी अवधि और शक्ति के अनुसार, बृहस्पति के उपग्रह पर ज्वालामुखी गतिविधि समान स्थलीय संकेतक से अधिक है।
इस उपग्रह के कुछ ज्वालामुखी 300-500 किमी की ऊँचाई तक भारी मात्रा में जहरीली गैसों का उत्सर्जन करते हैं। इसी समय, सौर मंडल के सबसे असामान्य उपग्रह की सतह एक विशाल मैदान है, जिसके केंद्र में एक विशाल पर्वत श्रृंखला है, जिसे विशाल लावा प्रवाह द्वारा विभाजित किया गया है। Io पर पर्वत संरचनाओं की औसत ऊँचाई 6-6.5 किमी है, लेकिन यहाँ भी पर्वत चोटियाँ हैं, जो 10 किमी से अधिक ऊँची हैं। उदाहरण के लिए, पहाड़ दक्षिण बोसावला की ऊंचाई 17-18 किमी है और यह सौर मंडल की सबसे ऊंची चोटी है।
उपग्रह की लगभग पूरी सतह सदियों पुराने विस्फोट का परिणाम है। वायेजर -1, वायेजर -2 अंतरिक्ष जांच और अन्य उपकरणों से किए गए वाद्य अध्ययनों के अनुसार, आईओ उपग्रह की मुख्य सतह सामग्री में जमे हुए सल्फर, सल्फर डाइऑक्साइड और ज्वालामुखी राख है। उपग्रह की सतह पर बहु-रंगीन क्षेत्र इतना क्यों। यह इस तथ्य के कारण है कि सक्रिय ज्वालामुखी लगातार उपग्रह आईओ की सतह के रंग के विपरीत कंट्रास्ट बनाता है। एक वस्तु अपने चमकीले पीले रंग को थोड़े समय के लिए सफेद या काले रंग में बदल सकती है। ज्वालामुखी के विस्फोट के उत्पाद उपग्रह के वातावरण की एक पतली और विषम रचना बनाते हैं।
इस तरह की ज्वालामुखीय गतिविधि आकाशीय शरीर की संरचना की ख़ासियतों के कारण होती है, जो लगातार मातृ ग्रह के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और बृहस्पति, यूरोप और गैनीमेड के अन्य बड़े उपग्रहों के प्रभाव की ज्वार क्रिया के संपर्क में है। उपग्रह की गहराई में ब्रह्मांडीय गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के परिणामस्वरूप, पपड़ी और आंतरिक परतों के बीच घर्षण उत्पन्न होता है, जिससे पदार्थ का प्राकृतिक ताप उत्पन्न होता है।
सौरमंडल में वस्तुओं की संरचना का अध्ययन करने वाले खगोलविदों और भूवैज्ञानिकों के लिए, Io एक वास्तविक और सक्रिय परीक्षण ग्राउंड है, जहां हमारे ग्रह के गठन की शुरुआती अवधि की विशेषता प्रक्रियाओं पर होती है। विज्ञान के कई क्षेत्रों के वैज्ञानिक आज इस खगोलीय पिंड के भूविज्ञान का सावधानीपूर्वक अध्ययन करते हैं, जिससे बृहस्पति आयो के अद्वितीय उपग्रह को करीब से देखा जा सकता है।
उपग्रह Io के बारे में रोचक तथ्य
सौर प्रणाली में सबसे भूगर्भीय रूप से सक्रिय खगोलीय पिंड का व्यास 3,630 किमी है। सोल के सिस्टम में अन्य उपग्रहों की तुलना में Io के आयाम इतने बड़े नहीं हैं। अपने मापदंडों के संदर्भ में, उपग्रह एक विशाल चौथा स्थान लेता है, विशाल गनीमेड, टाइटन और कैलिस्टो को आगे बढ़ाता है। Io का व्यास केवल 166 किमी है। चंद्रमा के व्यास से अधिक है - पृथ्वी उपग्रह (3474 किमी)।
उपग्रह मातृ ग्रह के सबसे नजदीक है। आयो से बृहस्पति की दूरी केवल 420 हजार किमी है। कक्षा का लगभग सही रूप है, पेरिहेलियन और एपोगेलियम के बीच का अंतर केवल 3400 किमी है। यह ऑब्जेक्ट बृहस्पति के चारों ओर एक गोलाकार कक्षा में 17 किमी / सेकंड की एक विशाल गति के साथ भागता है, जिससे 42 घंटों के भीतर इसका पूरा चक्कर लगता है। कक्षा में घूमना बृहस्पति के रोटेशन की अवधि के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाता है, इसलिए Io को हमेशा उसी गोलार्ध द्वारा बदल दिया जाता है।
एक खगोलीय पिंड के मुख्य खगोलीय पैरामीटर निम्नानुसार हैं:
- Io का द्रव्यमान 8.93x1022kg है, जो चंद्रमा के द्रव्यमान का 1.2 गुना है;
- उपग्रह का घनत्व 3.52 ग्राम / सेमी 3 है;
- Io की सतह पर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण 1.79 m / s2 है।
रात के आकाश में Io की स्थिति को देखते हुए, उसके आंदोलन की तेज़ी को निर्धारित करना आसान है। खगोलीय पिंड लगातार अपनी स्थिति को मातृ ग्रह की ग्रहीय डिस्क के सापेक्ष बदल रहा है। उपग्रह के बजाय प्रभावशाली गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के बावजूद, Io लगातार घने और सजातीय वातावरण को बनाए रखने में सक्षम नहीं है। बृहस्पति के चंद्रमा के चारों ओर पतली गैस का लिफाफा व्यावहारिक रूप से ब्रह्मांडीय वैक्यूम है, जो विस्फोट उत्पादों को बाहरी अंतरिक्ष में छोड़ने से नहीं रोकता है। यह आइओ पर होने वाले ज्वालामुखी इजेक्शन स्तंभों की विशाल ऊंचाई को बताता है। एक सामान्य वातावरण की अनुपस्थिति में, उपग्रह की सतह पर निम्न तापमान -183 डिग्री सेल्सियस तक प्रबल होता है। हालांकि, यह तापमान संपूर्ण उपग्रह सतह के लिए समान नहीं है। गैलिलियो अंतरिक्ष जांच से प्राप्त अवरक्त छवियों में, Io सतह के तापमान परत की विषमता दिखाई दे रही थी।
एक खगोलीय पिंड के मुख्य क्षेत्र पर कम तापमान रहता है। तापमान के नक्शे पर ऐसे क्षेत्र नीले रंग के होते हैं। हालांकि, उपग्रह की सतह पर कुछ स्थानों पर चमकीले नारंगी और लाल धब्बे हैं। ये सबसे बड़ी ज्वालामुखीय गतिविधि के क्षेत्र हैं, जहां विस्फोट सामान्य छवियों पर दिखाई देते हैं और स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। पेओ ज्वालामुखी और लोके लावा प्रवाह Io उपग्रह की सतह पर सबसे गर्म क्षेत्र हैं। इन क्षेत्रों में तापमान १००-१३० डिग्री सेल्सियस के नीचे के शून्य से भिन्न होता है। तापमान के नक्शे पर छोटे लाल डॉट्स क्रस्ट में सक्रिय ज्वालामुखियों और फ्रैक्चर साइटों के क्रेटर हैं। यहां तापमान 1200-1300 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है।
सैटेलाइट संरचना
सतह पर उतरने में असमर्थ, वैज्ञानिक अब जोवियन चंद्रमा की संरचना के मॉडलिंग पर सक्रिय रूप से काम कर रहे हैं। वर्तमान में उपग्रह में लोहे के साथ पतला सिलिकेट चट्टानें होती हैं, जो स्थलीय ग्रहों की संरचना की विशेषता है। आईओ के उच्च घनत्व से इसकी पुष्टि होती है, जो अपने पड़ोसियों की तुलना में अधिक है - गैनीमेड, कैलिस्टो और यूरोप।
अंतरिक्ष जांच द्वारा प्राप्त आंकड़ों के आधार पर आधुनिक मॉडल इस प्रकार है:
- उपग्रह के केंद्र में, लोहे का कोर (आयरन सल्फाइड), जो आयो के द्रव्यमान का 20% बनाता है;
- क्षुद्रग्रह प्रकृति के खनिजों से युक्त मेंटल अर्ध-तरल अवस्था में है;
- तरल मैग्मा उपसतह परत 50 किमी मोटी;
- उपग्रह लिथोस्फियर में सल्फर और बेसाल्ट यौगिक होते हैं, जो 12-40 किमी की मोटाई तक पहुंचते हैं।
सिमुलेशन में प्राप्त आंकड़ों का आकलन करते हुए, वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला कि उपग्रह Io कोर में एक अर्ध-तरल अवस्था होनी चाहिए। यदि सल्फर यौगिक लोहे के साथ एक साथ मौजूद हैं, तो इसका व्यास 550-1000 किमी तक पहुंच सकता है। यदि यह पूरी तरह से धातुयुक्त पदार्थ है, तो नाभिक का आकार 350-600 किमी के बीच भिन्न हो सकता है।
इस तथ्य के कारण कि उपग्रह अध्ययन के दौरान किसी भी चुंबकीय क्षेत्र का पता नहीं चला था, उपग्रह कोर में कोई संवहन प्रक्रियाएं नहीं हैं। इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, एक स्वाभाविक सवाल उठता है कि ऐसी तीव्र ज्वालामुखी गतिविधि के सही कारण क्या हैं, जहां Io ज्वालामुखी अपनी ऊर्जा आकर्षित करते हैं?
उपग्रह का मामूली आकार हमें यह कहने की अनुमति नहीं देता है कि रेडियोधर्मी क्षय की प्रतिक्रिया के कारण एक खगोलीय पिंड के आंतों का हीटिंग किया जाता है। उपग्रह के अंदर ऊर्जा का मुख्य स्रोत इसके ब्रह्मांडीय पड़ोसियों का ज्वारीय प्रभाव है। बृहस्पति और पड़ोसी उपग्रहों के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के तहत, आईओ दोलन करता है, अपनी कक्षा में घूम रहा है। उपग्रह को झूलते हुए प्रतीत होता है, चलते समय एक मजबूत लाइब्रेशन (एक समान रॉकिंग) का अनुभव करता है। इन प्रक्रियाओं से एक खगोलीय पिंड की सतह की वक्रता होती है, जिससे लिथोस्फियर का थर्मोडायनामिक हीटिंग होता है। इसकी तुलना धातु के तार के मोड़ से की जा सकती है, जो मोड़ स्थल पर बहुत गर्म होता है। Io के मामले में, ये सभी प्रक्रियाएं लिथोस्फीयर के साथ सीमा पर मेंटल की सतह परत में होती हैं।
उपग्रह को तलछट द्वारा कवर किया गया है - ज्वालामुखीय गतिविधि के परिणाम। उनकी मोटाई मुख्य स्थानीयकरण के स्थानों में 5-25 किमी की सीमा में भिन्न होती है। उनके रंग में, ये काले धब्बे होते हैं, जो उपग्रह की चमकदार पीली सतह के साथ दृढ़ता से विपरीत होते हैं, जो मौन मैग्मा की रूपरेखा के कारण होता है। बड़ी संख्या में सक्रिय ज्वालामुखियों के बावजूद, Io पर ज्वालामुखीय कैलेडर का कुल क्षेत्रफल उपग्रह सतह क्षेत्र के 2% से अधिक नहीं है। ज्वालामुखीय क्रेटर की गहराई नगण्य है और 50-150 मीटर से अधिक नहीं है। अधिकांश खगोलीय पिंडों पर राहत सपाट है। केवल कुछ क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर पर्वत श्रृंखलाएं हैं, उदाहरण के लिए, पेले ज्वालामुखी का परिसर। आईओ पर इस ज्वालामुखीय गठन के अलावा, पेटर रा ज्वालामुखी के पर्वत द्रव्यमान, पर्वत श्रृंखला और विभिन्न लंबाई के द्रव्यमान का पता चलता है। उनमें से ज्यादातर के नाम ऐसे हैं जो पृथ्वी के शीर्ष पर स्थित हैं।
आयो के ज्वालामुखी और उसका वातावरण
उपग्रह Io पर सबसे दिलचस्प वस्तुएं इसके ज्वालामुखी हैं। बढ़े हुए ज्वालामुखी गतिविधि वाले क्षेत्रों का आकार 75 से 300 किमी तक है। यहां तक कि अपनी यात्रा के दौरान पहले वायेजर ने आठ ज्वालामुखी का विस्फोट एक ही बार में किया था। कुछ महीनों बाद, वायेजर अंतरिक्ष यान द्वारा 1979 में ली गई तस्वीरों ने इस बात की पुष्टि की कि इन बिंदुओं पर विस्फोट जारी है। उस स्थान पर जहां सबसे बड़ा ज्वालामुखी पेले स्थित है, उच्चतम सतह का तापमान दर्ज किया गया था, +600 डिग्री केल्विन।
अंतरिक्ष जांच से मिली जानकारी के बाद के अध्ययन ने खगोलविदों और भूवैज्ञानिकों को सभी Io ज्वालामुखियों को निम्नलिखित भागों में विभाजित करने की अनुमति दी:
- सबसे अधिक ज्वालामुखी, जिनका तापमान 300-400 K है। गैस उत्सर्जन दर 500 m / s है, और उत्सर्जन स्तंभ की ऊंचाई 100 किमी से अधिक नहीं है;
- दूसरे प्रकार में सबसे गर्म और सबसे शक्तिशाली ज्वालामुखी शामिल हैं। यहां आप ज्वालामुखी के कैल्डेरा में 1000K में तापमान के बारे में बात कर सकते हैं। इस प्रकार की विशेषता 1.5 किमी / एस के उच्च इजेक्शन वेग से होती है, गैस सुल्तान की विशाल ऊंचाई 300-500 किमी है।
पेले ज्वालामुखी दूसरे प्रकार के अंतर्गत आता है, जिसमें 1000 किमी के व्यास के साथ एक काल्डेरा है। इस विशालकाय क्षेत्र के विस्फोट के परिणामस्वरूप एक विशाल क्षेत्र - एक मिलियन किलोमीटर तक फैला हुआ है। एक अन्य ज्वालामुखी वस्तु, पेटर रा, कोई कम दिलचस्प नहीं है। कक्षा से, उपग्रह की सतह का यह भाग एक समुद्री सेफलोपॉड जैसा दिखता है। सर्पोटिन लावा बहता है, जो विस्फोट के स्थल से निकलकर 200-250 किमी तक फैला हुआ है। अंतरिक्ष वाहनों के थर्मल रेडियोमीटर इन प्रवाह की प्रकृति को सटीक रूप से निर्धारित करने की अनुमति नहीं देते हैं, जैसा कि लोकी के भूवैज्ञानिक वस्तु के मामले में है। इसका व्यास 250 किमी है और सभी संभावना में यह झील पिघले हुए सल्फर से भरी हुई है।
विस्फोटों की उच्च तीव्रता और प्रलय के विशाल पैमाने न केवल उपग्रह और इसकी सतह पर परिदृश्य की राहत को लगातार बदलते हैं, बल्कि एक गैस लिफाफा भी बनाते हैं - एक प्रकार का वातावरण।
बृहस्पति के उपग्रह के वायुमंडल का मुख्य घटक सल्फर डाइऑक्साइड है। प्रकृति में, यह सल्फर डाइऑक्साइड गैस है जिसमें कोई रंग नहीं है, लेकिन एक मजबूत गंध है। आयोइड इंटरलेयर में सल्फर डाइऑक्साइड, सल्फर मोनोऑक्साइड, सोडियम क्लोराइड, सल्फर परमाणुओं और ऑक्सीजन परमाणुओं के अलावा पाया गया।
पृथ्वी पर सल्फर डाइऑक्साइड एक आम खाद्य योजक है, जिसका व्यापक रूप से खाद्य उद्योग में एक संरक्षक E220 के रूप में उपयोग किया जाता है।
उपग्रह आयो का पतला वातावरण इसके घनत्व और मोटाई में असमान है। उपग्रह का वायुमंडलीय दबाव भी इस असंगति की विशेषता है। वायुमंडलीय दबाव आईओ का अधिकतम मूल्य 3 nbar है और गोलार्ध का सामना करना पड़ गोलार्ध में भूमध्य रेखा के क्षेत्र में मनाया जाता है। उपग्रह के रात की तरफ वायुमंडलीय दबाव के न्यूनतम मूल्य पाए जाते हैं।
गर्म गैसों के सुल्तान बृहस्पति के उपग्रह का एकमात्र विज़िटिंग कार्ड नहीं हैं। यहां तक कि एक जोरदार छितरे हुए वातावरण की उपस्थिति के साथ, आकाशीय पिंड की सतह के ऊपर विषुवतीय क्षेत्र में अरोराओं को देखा जा सकता है। ये वायुमंडलीय घटनाएं आईओ ज्वालामुखी के विस्फोट के दौरान ऊपरी वायुमंडल में प्रवेश करने वाले आवेशित कणों पर ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव से जुड़ी हैं।
Io उपग्रह अनुसंधान
गैस दिग्गजों और उनके सिस्टम के ग्रहों का विस्तृत अध्ययन 1973-74 में Pioner-10 और पायनियर -11 अंतरिक्ष जांच के मिशन के साथ शुरू हुआ। इन अभियानों ने आईओ उपग्रह की पहली छवियों के साथ वैज्ञानिकों को प्रदान किया, जिसके आधार पर खगोलीय पिंड के आकार और इसके खगोलीय मापदंडों के अधिक सटीक गणना किए गए थे। पायनियर्स के पीछे, दो अमेरिकी अंतरिक्ष जांच, वायेजर 1 और वायेजर 2, जो बृहस्पति से दूर है। दूसरी इकाई 20 हजार किमी की दूरी पर Io के करीब पहुंचने और करीब रेंज में बेहतर चित्र बनाने में सफल रही। यह मल्लाह के काम के लिए धन्यवाद था कि खगोलविदों और खगोलविदों ने इस उपग्रह पर सक्रिय ज्वालामुखी गतिविधि की उपस्थिति के बारे में जानकारी प्राप्त की।
नासा गैलीलियो अंतरिक्ष यान द्वारा बृहस्पति के निकट बाहरी अंतरिक्ष का अध्ययन करने वाले पहले अंतरिक्ष जांच का मिशन 1989 में शुरू किया गया था। 6 साल बाद, जहाज अपने कृत्रिम उपग्रह बनकर, बृहस्पति तक पहुँच गया। विशाल ग्रह के अध्ययन के समानांतर, स्वचालित जांच गैलीलियो उपग्रह आयो की सतह पर डेटा को पृथ्वी पर प्रसारित करने में सक्षम था। अंतरिक्ष जांच से कक्षीय उड़ानों के दौरान, स्थलीय प्रयोगशालाओं को उपग्रह की संरचना और इसकी आंतरिक संरचना के डेटा के बारे में बहुमूल्य जानकारी मिली।
2000 में एक छोटे से ब्रेक के बाद, नासा और ईएसए कैसिनी-ह्यूजेंस अंतरिक्ष जांच ने सौर मंडल के सबसे अनूठे उपग्रह के अध्ययन में बैटन को रोक दिया। आईओ तंत्र का अध्ययन और परीक्षण शनि के उपग्रह - टाइटन की उनकी लंबी यात्रा के दौरान किया गया था। सबसे हालिया उपग्रह डेटा न्यू होराइजन्स आधुनिक अंतरिक्ष जांच का उपयोग करके प्राप्त किया गया था, जो फरवरी 2007 में कूपर बेल्ट के रास्ते में Io के पास उड़ान भरी थी। वैज्ञानिकों के ग्राउंड वेधशालाओं और हबल स्पेस टेलीस्कोप के लिए प्रस्तुत छवियों का एक नया बैच।
वर्तमान में, नासा का जूनो अंतरिक्ष यान बृहस्पति की कक्षा में चल रहा है। बृहस्पति के अध्ययन के अलावा, इसके अवरक्त स्पेक्ट्रोमीटर उपग्रह Io की ज्वालामुखी गतिविधि का अध्ययन करना जारी रखता है। पृथ्वी पर प्रेषित डेटा वैज्ञानिकों को इस दिलचस्प खगोलीय पिंड की सतह पर सक्रिय ज्वालामुखियों की निगरानी करने की अनुमति देता है।
