Ио - самый вулканически активный объект в Солнечной системе. Он выпускает тонну сернистых газов в секунду, которые заполняют всю магнитосферу Юпитера и генерируют миллионные электротоки, порождающие сильные авроральные выбросы.
Предполагается включить подробное исследование Ио в программу "Путешествие 2050" либо в качестве отдельного проекта, либо в качестве вклада в проект НАСА "Новые границы". Возможно, в рамках темы Солнечной системы, посвященной текущим эволюционным или динамическим процессам.
Всестороннее исследование проинформирует о процессах, которые сформировали ландшафты нескольких других объектов в прошлом. Исследование Ио будет также изучать процессы, которые сформировали Землю, Луну, внешние планеты и потенциально экстрасолнечные планеты.
В течение следующих 30 лет обнаружение жизни и потенциально пригодных для проживания объектов в нашей Солнечной системе и других солнечных системах будет оставаться в центре внимания наземных обсерваторий и космических обсерваторий и миссий.
При этом в нашей Солнечной системе по-прежнему нет объекта с потенциалом обитания, который мог бы в значительной степени выявить физические процессы, сформировавшие многие объекты Солнечной системы.
В нашей Солнечной системе есть один объект, который вызовет огромное волнение как у сообщества физиков магнитосферы, так и у сообщества физиков планеты и будет продолжать использовать междисциплинарный подход. Этот объект - Ио.
Прогнозирование и идентификация вулканов со спутника Ио, расположенного внутри Галилеи, было одним из определяющих моментов изыскания наружной Солнечной системы "Вояджер".
Последующие исследования с использованием данных спутников, а также наземных и околоземных наблюдений показали, что Ио и его взаимодействие с другими галилейскими лунами и магнитосферой Юпитера не просто замечательны, а процессы, происходящие в этой сложной системе интеллектуально проблематичны.
Кроме того, хотя сам Ио полностью лишен воды и один из самых негостеприимных в нашей Солнечной системе (с тепловой, химической и радиационной точек зрения), его влияние на объекты, которые могли укрывать жизнь (например, Европа и Ганимед), имеет большое значение. Кроме того, его взаимодействие с Юпитером может служить моделью для явлений, происходящих в конструкциях экзопланеты.
Конкретнее
Вулканическая динамичность и внутренняя геофизика Ио уникальны для Солнечной системы. Её основным внутренним источником тепла является не радиоактивный распад, а приливно-отлив.
Io, Europa и Ganymede образуют резонанс Лапласа, в котором средние долготы спутников связаны через близкое приближение. Ио находится на круговой орбите Юпитера, но взаимодействие приливов с Европой приводит к вынужденной эксцентриситете, которая приводит к принудительному движению приливной выпуклости, поднятой Юпитером на Ио.
Относительное движение выпуклости в раме Ио приводит к дисперсии энергии 0,6-1,6 1014 Вт через трение. Это тепловыделение стимулирует наблюдаемую вулканическую активность... По сути, Ио движется к Юпитеру и теряет больше орбитальной энергии за счет рассеивания приливов твердого тела, поднятых Юпитером. А также резонансного взаимодействия Лапласа, чем за счет обмена угловым импульсом с энергией вращения Юпитера за счет приливного рассеивания в Юпитере.
Это было бы удивительно, поскольку это означало бы, что мы находимся в лучшей эпохе в истории системы, и поэтому проверка данной работы с помощью высокоточного отслеживания представляет интерес.
Состав активной зоны неизвестен, но предполагается, что она полностью жидкая, и что большое количество серы на поверхности свидетельствует о большом количестве FeS в активной зоне, которое составляет от 10 до 20% радиуса спутника.
Поскольку температура мантии неизвестна, ее состав не может быть ограничен, но опять же есть основания полагать, что силикаты присутствуют с соотношением Fe/Si в диапазоне от 1,3 до 1,5. Имеет ли Ио постоянное, внутреннее магнитное поле или нет, неясно.
Большинство планетарных энергий возникает, когда конвекция активной зоны происходит за счет охлаждения оболочки сверху. Вместо этого, любая Ио динамика может быть вызвана приливами. Установление ограничений на внутреннюю структуру через зондирование любого внутреннего поля, в свою очередь, будет сдерживать модели приливно-отливного рассеяния.
Лавовые наводнения были важной частью геологической истории всех планет, но сегодня они активны только в Ио, что делает их ключевой областью интереса. Потоки лавы могут быть огромными.
Цвета поверхности указывают на высокое содержание серы при изменении цвета в зависимости от температуры. Однако на поверхности имеются структуры высотой 6-8 км. Для этого требуется структурная прочность, которую чистая сера не может выдержать, что является косвенным свидетельством наличия силикатов.
Сохраняется значительная неопределенность в отношении точного состава вулканического материала и наличия на Ио различных типов вулканизма (силикат против серы).
Обобщим
Галилейская луна Ио, это один из самых увлекательных объектов в нашей Солнечной системе с безусловным обилием, относительно слабо изученных явлений.
Активные процессы на поверхности Ио сегодня аналогичны тем, которые формировали поверхности планет миллиарды лет назад.
Влияние приливного нагрева (с соответствующей привязкой к орбите) может быть подобно экзопланетным системам, что приводит к расширению их живых зон. Исходя из этого, Ио - важная междисциплинарная цель исследований.
