Вулканическая активность Ио опасна для проходящих мимо космических аппаратов

Спутник Юпитера Ио — планета, усеянная действующими вулканами, причем самыми горячими и самыми активными в Солнечной системе. При извержении вулканы выбрасывают струи пылегазовой смеси на высоту до 400км. Затем эта смесь рассеивается, кристаллизируется, опускается обратно на Ио, а затем все повторяется снова и снова.

Особо завораживающее зрелище — это достигшие космоса макушки потоков, которые хорошо видно счет поднимающегося и постепепенно оседающего пепла. Если опуститься чуть ниже, то вероятнее всего, что мы встретим снег, возникающий за счет кристаллизации серных облаков, находящихся в верхних частях струй.

Но если подняться чуть выше — в самую верхнюю часть струи, мы столкнемся с непонятным на первый взгляд процессом. Вместо того, чтобы достигнув своего апогея частицам пепла и пыли вернуться обратно на Ио, происходит обратный процесс. Некоторая часть пыли и пепла продолжает устремляться прочь от планеты, причем ускоряясь, все быстрее и быстрее.

С подобным эффектом впервые столкнулся космический аппарат Ulysses, запущенный совместно NASA и Европейским космическим агентством, когда в 1992г. недалеко от Юпитера он попал в стремительный поток вулканической пыли.

«Это был сюрприз», вспоминает Гарольд Крюгер (Harold Krueger) из Max Planck Institute in Heidelberg, возглавляющий исследования, проводимые при помощи установленного на Ulysses детектора пыли. «Мы ожидали встретить космическую пыль», говорит он. Солнечная система наполнена остатками комет и астероидов. «Но мы не ожидали такую».

Поток пыли был очень плотным, подобно струе воды из шланга, и двигался с невероятной скоростью — порядка 300км/сек (670 000 миль/час). Таким образом, это вещество одно из самых быстродвижущихся в Солнечной системе», говорит Крюгер, «всего лишь второе по скорости после солнечного ветра». К счастью частицы, находящиеся в потоке были очень малы по размерам, подобно частицам из которых состоит сигаретный дым, и космический аппарат не получил никаких повреждений несмотря на их огромную скорость.

По началу, никто не подозревал, что виновник всему Ио. Когда Ulysses встретил поток, он был в 100 миллионах километрах от Ио, как считалось вне досягаемости вулканических струй. Также, как было известно частицы покидающие Ио имеют скорость около 1-2 км/сек, но никак не 300 км/сек..

Озадаченные исследователи выдвинули несколько гипотез: Могут ли к этому быть причастны невидимые кольца Юпитера? В них полно пыли, но как кольца могут породить быстродвижущиеся потоки пыли? Также под подозрение попала комета Shoemaker-Levy 9. В 1992г. комета оказалась настолько близко к Юпитеру, что была разорвана на части. Известно, что кометы создают пылевые потоки, но не настолько быстрые как тот, в который попал Ulysses.

В конце концов, ответ дал космически аппарат NASA — Galileo. Подобно Ulysses, Galileo в 1995г. попал в поток при приближении к Юпитеру. Но в отличие от предшественника, пролетевшего мимо, Galileo вышел на орбиту планеты-гиганта. Спустя годы, анализируя полученные данные, ученым удалось связать пылевые потоки с вулканической активностью Ио. Более того, в них улавливался след орбитального движения спутника Юпитера. Причиной определенно был Ио.

Что касается колоссальной скорости частиц: «За это ответственен Юпитер», поясняет Крюгер. Кроме того, что Юпитер — это планета-гигант, это еще и огромный магнит, вращающийся с периодом 9 часов 55 минут. Вращающиеся магнитные поля создают довольно мощные электрические поля вокруг планеты. А пыль, покидающая Ио, подобно пыли на вашем компьютере, имеет электрический заряд. Электрические поля Юпитера самым обычным образом ускоряют заряженные частицы, и 300 км/сек это не предел.

В 2000г. направлявшийся к Сатурну космический аппарат Cassini, при прохождении мимо Юпитера также попал под обстрел микрочастиц. Его более чувствительный, чем у Ulysses, детектор пыли смог определить ее состав. Были обнаружены следы серы, кремния, натрия и калия – продуктов вулканической активности.

«Получается удивительная возможность», говорит Крюгер. «Возможность исследовать внутренность Ио с огромного расстояния». Нет необходимости осуществлять посадку и сверлить скважины, когда можно поймать частицы пепла в миллионах километрах от планеты.

Ulysses еще раз оказался возле Юпитера в начале 2004г. и опять попал в вулканический поток. Но что-то было не так: частицы пыли двигались в непонятном направлении.

«Потоки должны двигаться от экваториальной плоскости Юпитера», говорит Крюгер, «т.к. в данном направлении действует ускоряющая заряженные частицы сила электрического поля». А Ulysses приблизился к северному полюсу Юпитера, где по-идее потока вообще не должно быть, но он его встретил.

Похоже, Юпитер ускоряет частицы во всех направлениях, и непонятно почему, говорит Крюгер. Будущие миссии к планете-гиганту постараются разгадать данную загадку. А пока, каждый вулканический поток будет напоминать нам, что нам предстоит еще многое познать.

МIII|Источник: Science@NASA(сообщение от 14 Сентября 2004г)