قمرهای مشتری:آیو

...ویژگی های ایو قمر مشتری...

یو (Io) سومین قمر بزرگ مشتری و چهارمین قمر بزرگ منظومه شمسی است. از بین ۷۹ قمری که دور مشتری در گردشند، چهار قمر «آیو»، «گانیمد»، «کالیستو» و «اروپا» را گالیله در سال ۱۶۱۰ کشف کرد و به‌همین سبب آن‌ها را قمرهای گالیله‌ای می‌نامند. قمر آیو که گاهی به‌آن‌ «قمر یو» نیز می‌گویند هر ۱.۷۷ روز یک‌بار مشتری را دور می‌زند. قطر آن حدود ۳۶۴۳ کیلومتر است. آیو اتش فشان خیز ترین جرم آسمانی منظومه شمسی است و حدود ۴۰۰ آتش‌فشان فعال دارد. بخش عمده آیو را سیلیکات و درجه بعد، مقداری آهن و ترکیبات گوگرد تشکیل می‌دهد و رنگ آیو نیز به‌همین علت زرد و نارنجی است. در این مطلب، به ویژگی‌های آیو قمر مشتری و از جمله به آتش‌فشان‌ها، ترکیبات و ساختار درونی آن اشاره خواهدشد.

ویژگی های ایو قمر مشتری

آیو از نظر زمین‌شناختی، ساختاری و جوی ویژگی‌های شگفت‌انگیزی دارد که یکی از مهم‌ترین عوامل آن، گرانش قدرتمند سیاره مشتری است. در ادامه، به برخی از ویژگی‌های آیو اشاره می‌شود.

آیو، قمر آتش‌فشانی مشتری

آیو از نظر زمین‌شناختی فعال‌ترین جرم آسمانی منظومه شمسی است زیرا از سویی گرانش شدید مشتری و از سوی دیگر گرانش سه قمر گالیله‌ای مجاورش پیوسته بر آن تاثیر می‌نهند. اصطکاک حاصل از این کشمکش گرانشی، دمای درونی قمر آیو را افزایش داده و فعالیت‌های آتش‌فشانی متعددی را روی آن پدید آورده است. به‌همین سبب آیو بیش از ۴۰۰ آتش‌فشان فعال دارد.

تا اواخر دهه ۱۹۷۰ میلادی دانشمندان آیو را قمری سرد و بی‌تحرک می‌پنداشتند اما تصاویری که دو فضاپیمای وویجر ۱ و ۲ از آیو به زمین مخابره کردند، آن‌ها را متحیر کرد زیرا با قمری آتش‌فشانی مواجه شدند که از نظر زمین‌شناختی پیوسته تغییر می‌کند و رنگ‌هایی جذاب به خود گرفته است.

تصویر ۱. لکه ابرمانند در بخش فوقانی آیو، ستون بزرگی از گازهای آتش‌فشانی است که بیرون پاشیده شده است.

دانشمندان ابتدا مبهوت بودند زیرا نمی‌دانستند که چگونه این قمر کوچک در یکی از سردترین نواحی منظومه شمسی تا این حد گرما تولید می‌کند. سرانجام بررسی‌های بیشتر، نشان داد که مدار گردش آیو حول مشتری بیضی بسیار کشیده‌ای است و لذا آیو گاهی به سیاره غول‌پیکر مشتری نزدیک و گاهی از آن دور می‌شود. گرانش قوی مشتری این قمر کوچک را متناوبا می‌کِشد و رها می‌کند و این کشمکش مداوم، درون آیو اصطکاک و گرمای شدیدی ایجاد می کند. لذا دمای درونی آیو افزایش می‌یابد و زیر سطح آن گدازه‌های مذاب پدید می‌آید.

تصویر ۲. آتش‌فشان روی سطح آیو، قمر مشتری

برخی از آتش‌فشانی‌های آیو چنان بزرگند که وقتی فوران می‌کنند، گوگرد و دی‌اکسید گوگرد را تا ارتفاع ۵۰۰ کیلومتر از سطح آن به هوا می‌پاشند. فعالیت مداوم آتش‌فشان‌ها ویژگی‌های سطح آیو را پیوسته تغییر می‌دهد. آیو در اثر فوران گوگرد و تشکیل ترکیبات مختلف گوگرد در پوسته‌اش به‌رنگ زرد و نارنجی درآمده است.

تصویر ۳. رنگ واقعی قمر آیو: فوران مداوم ترکیبات گوگردی از آتش‌فشان‌های فعال آیو رنگ پوسته آن‌را به زرد و نارنجی تغییر داده است. لکه‌های سیاه، آتش‌فشان‌هایی هستند که فروریخته‌ و درهم شکسته‌اند.

دمای آیو

یکی از ویژگی‌های جالب آیو اختلاف دمای شدید نواحی مختلف آن است. بعضی از نواحی آیو بسیار گرم و بعضی نواحی دیگر بسیار سرد هستند. دمای مناطقی که فعالیت‌های آتش‌فشانی دارند، به بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. اما نواحی دور از آتش‌فشان سرد هستند و دمای بعضی از آن نواحی تا ۱۴۳- درجه سرد است. گرانش قدرتمند مشتری در بالا و پایین سطح آیو برجستگی حدودا ۱۰۰ متری پدید آوره است. ضمنا گرانش مشتری دمای درون آیو را بسیار افزایش می‌دهد و لایه زیرسطحی آن‌را به حالت مایع درمی‌آورد و سپس این مواد گرم و مذاب به‌شکل گدازه‌های آتش‌فشانی به بیرون فوران می‌کنند و سطح آیو را پیوسته تغییر می‌دهند.

تصویر ۴. گدازه‌های آتش‌فشانی حاوی ترکیبات گوگرد از زیرسطح آیو به بیرون فوران می‌کنند.

سطح قمر ایو

همانطور که گفته شد، سطح آیو در اثر فعالیت‌های آتش‌فشانی پیوسته تغییر می‌کند، اما ویژگی‌های دیگری هم دارد. آیو حدود ۱۵۰ کوه دارد که میانگین ارتفاع‌شان حدود ۶۴۰۰ متر است اما ارتفاع بعضی از آن‌ها به ۱۶۰۰۰ متر نیز می‌رسد. اکثر کوه‌های آیو نه در اثر فعالیت‌های آتش‌فشانی بلکه در اثر فعالیت‌های زمین‌ساختی تشکیل شده‌اند و اینک یا به‌شکل فلات و یا به‌شکل‌ توده‌های کجی درآمده‌اند که یک‌سمت‌ آن‌ها کم‌شیب است و سمت دیگر شیب تندی دارد.

تصویر ۵. کوه توهیل روی سطح آیو با ارتفاع حدود ۵۴۰۰ متر

هواکره یا جو «آیو»

آیو هواکره یا جو نیز دارد که البته بسیار رقیق است. جو آیو عمدتا حاوی دی‌اکسید گوگرد است اما اندکی مونوکسید گوگرد، کلرید سدیم، و اتم‌های اکسیژن و گوگرد نیز در آن یافت می‌شود.

مغناتیس سپهر قدرتمند مشتری در هر ثانیه ۱۰۰۰ کیلوگرم از گازهای جو آیو را به فضای اطراف می‌پراکند. اما جو یا اتمسفر آیو پیوسته بازسازی می‌شود زیرا آتش‌فشان‌های فعال آیو مدام گازهای گوگرد را بالا می‌پاشند و ضمنا گرمای اندکی که از خورشید به آیو می‌رسد، گازهای محبوس در سطح منجمد آیو را آزاد می‌کند و این گازها بالا می‌روند و به جو آیو می‌پیوندند. چگالی جو آیو حدود یک‌میلیونیم چگالی جو زمین است و عمدتا از گوگرد تشکیل شده است.

ساختار درونی قمر آیو

با این‌که جنس قمرهای ناحیه بیرونی منظومه شمسی عمدتا از یخ و ترکیبات سیلیکات است، اما آیو از آهن و سنگ‌های سیکیات آفریده شده است و شاید به‌همین علت، چگال‌ترین یا متراکم‌ترین قمر منظومه شمسی است.

ساختار قمر آیو از درون به بیرون، شامل هسته، گوشته و پوسته است. ظاهرا گوشته و پوسته آیو از سیلیکات است اما هسته آن که حدود ۲۰ درصد جرم آیو را شامل می‌شود از آهن یا از مخلوط آهن و گوگرد است.

یکی از ویژگی‌های مهم آیو وجود اقیانوسی از گدازه‌های سرد آتش‌فشانی یا اصطلاحا ماگما در عمق تقریبا ۵۰ کیلومتری آن است. عمق این اقیانوس حدود ۵۰ کیلومتر است و دمای آن تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز می‌رسد.

تصویر ۶. شبیه‌سازی گرافیکی ساختار آیو شامل هسته، گوشته و پوسته