Io'nun keşfi - Exploration of Io
Io keşfedilmesi , Jüpiter Celileli'nin ve üçüncü büyük uydusu içteki 'ler, 1610 yılında keşfinden ile başladı ve Jüpiter sistemine uzay aracı tarafından Toprak tabanlı gözlem ve ziyaretler ile bugün devam ediyor. İtalyan gökbilimci Galileo Galilei , 8 Ocak 1610'da Io'nun gözlemini kaydeden ilk kişiydi, ancak Simon Marius aynı zamanda Io'yu da gözlemlemiş olabilir. 17. yüzyıl boyunca, Io ve diğer Galilean uydularının gözlemleri, harita yapımcıları ve haritacılar tarafından boylamın ölçülmesine , Kepler'in Üçüncü Gezegen Hareketi Yasası'nın doğrulanmasına ve ışık hızının ölçülmesine yardımcı oldu . Gökbilimci Giovanni Cassini ve diğerleri tarafından üretilen efemeridlere dayanarak Pierre-Simon Laplace , Jüpiter'in üç uydusu Io, Europa ve Ganymede'nin rezonans yörüngelerini açıklamak için matematiksel bir teori yarattı . Bu rezonansın daha sonra bu uyduların jeolojileri üzerinde derin bir etkisi olduğu bulundu. 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın sonlarında gelişen teleskop teknolojisi, gökbilimcilerin Io'daki büyük ölçekli yüzey özelliklerini çözmenin yanı sıra çapını ve kütlesini tahmin etmelerine izin verdi .
1950'lerde ve 1960'larda mürettebatsız uzay uçuşlarının ortaya çıkışı, Io'yu yakından gözlemleme fırsatı sağladı. 1960'larda ayın Jüpiter'in manyetik alanı üzerindeki etkisi keşfedildi. 1973 ve 1974'te iki Pioneer sondası olan Pioneer 10 ve 11'in uçuşları, Io'nun kütlesinin ve boyutunun ilk doğru ölçümünü sağladı. Elde edilen veriler Öncüler de Io yakın radyasyonun yoğun bir kayışı ortaya ve varlığını göstermiştir atmosferi . 1979'da iki Voyager uzay aracı Jüpiter sisteminden geçti. Voyager 1 , Mart 1979'daki karşılaşması sırasında, Io'da ilk kez aktif volkanizma gözlemledi ve yüzeyini, özellikle Jüpiter'e bakan tarafını ayrıntılı olarak haritaladı. Voyagerlar, Io plazma torusunu ve Io'nun kükürt dioksitini ( SO
2) ilk kez atmosfer . NASA , 1989'da Galileo uzay aracını fırlattı ve Aralık 1995'te Jüpiter'in yörüngesine girdi. Galileo, Io'nun yüksek çözünürlüklü görüntülerini ve Io yüzeyinin tayfını sağlayan 1999'un sonları ile 2002'nin başları arasında altı uçuş dahil olmak üzere hem gezegenin hem de uydularının ayrıntılı çalışmasına izin verdi. , Io üzerinde yüksek sıcaklık silikat volkanizmasının varlığını doğrular . Galileo'nun uzak gözlemleri, gezegen bilim adamlarının ayın aktif volkanizmasından kaynaklanan yüzeydeki değişiklikleri incelemesine izin verdi.
2016 yılında, Juno Jüpiter'e geldi ve görev Jüpiter'in atmosferini ve içini incelemek için tasarlanırken, görünür ışık teleskopu JunoCAM ve yakın kızılötesi spektrometresi ve görüntüleyicisi JIRAM'ı kullanarak Io'nun birkaç uzak gözlemini gerçekleştirdi.
NASA ve Avrupa Uzay Ajansı (ESA), 2020'lerde Jüpiter sistemine geri dönme planları yaptı. ESA, 2022'de Ganymede , Europa ve Callisto'yu keşfetmek için Jüpiter Buzlu Ay Gezgini'ni (JUICE) başlatmayı planlarken , NASA Europa Clipper'ı 2025'te piyasaya sürecek. Her ikisi de Jüpiter sistemine 2020'lerin sonlarında ve 2030'ların başlarında ulaşacak ve mümkün olmalıdır. Io'nun uzak gözlemlerini elde etmek için. Önerilen NASA Keşif görevi Io Volcano Observer , şu anda seçilecek rekabetçi bir süreçten geçiyor, Io'yu birincil görevi olarak keşfedecek. Bu arada Io, Hubble Uzay Teleskobu ve Keck ve Avrupa Güney Gözlemevi gibi gelişmiş teleskopları kullanan Dünya merkezli gökbilimciler tarafından gözlemlenmeye devam ediyor .
Keşif: 1610
Io ilk kaydedilen gözlem tarafından yapıldı Toskana astronom Galileo Galilei , bir kullanarak 7 Ocak 1610 tarihinde teleskop kırmaları, 20x-gücü de Padua Üniversitesinde de Venedik Cumhuriyeti . Keşif, bir yıldan biraz daha uzun bir süre önce Hollanda'da teleskopun icadı ve Galileo'nun yeni aletin büyütmesini iyileştirmeye yönelik yenilikleri ile mümkün oldu. 7 Ocak akşamı Jüpiter'i gözlemi sırasında Galileo, Jüpiter'in doğusunda iki, batısında bir tane daha yıldız gördü. Jüpiter ve bu üç yıldız, ekliptik ile paralel bir çizgide göründü . Jüpiter'in doğusundaki en uzak yıldızın Callisto olduğu, Jüpiter'in batısındaki yıldızın ise Ganymede olduğu ortaya çıktı . Jüpiter'in doğusuna en yakın olan üçüncü yıldız, Galileo'nun teleskopu olarak Io ve Europa'dan gelen ışığın bir kombinasyonuydu, onun zamanından bir teleskop için yüksek büyütme oranına sahipken, iki ayı birbirinden ayırmak için çok düşük güçlüydü. farklı ışık noktaları. Galileo, ertesi akşam 8 Ocak 1610'da Jüpiter'i gözlemledi ve bu kez Jüpiter'in batısında üç yıldız gördü ve bu, Jüpiter'in üç yıldızın batısına hareket ettiğini düşündürdü. Bu gözlem sırasında, Jüpiter'in batısındaki bir çizgideki üç yıldız (doğudan batıya): Io, Europa ve Ganymede. Bu, Io ve Europa'nın farklı ışık noktaları olarak ilk kez gözlemlenmesi ve kaydedilmesiydi, bu nedenle bu tarih 8 Ocak 1610, Uluslararası Astronomi Birliği tarafından iki ay için keşif tarihi olarak kullanılıyor . Galileo, önümüzdeki bir buçuk ay boyunca Jüpiter sistemini gözlemlemeye devam etti. 13 Ocak'ta Galileo , önceki günlerde çeşitli zamanlarda dördünü de gözlemlemiş olmasına rağmen, daha sonra Jüpiter'in Galilean uyduları olarak bilinecek olan dördünü tek bir gözlemde ilk kez gözlemledi. 15 Ocak'ta, Io da dahil olmak üzere bu uydulardan üçünün hareketlerini gözlemledi ve bu nesnelerin arka plan yıldızları olmadığı, aslında "Göklerde Jüpiter'in etrafında hareket eden üç yıldız olduğu sonucuna vardı. Güneş." Bunlar, Dünya dışındaki bir gezegenin keşfedilen ilk uydularıydı.
Io'nun keşifleri ve Jüpiter'in diğer Galilean uyduları, Galileo'nun Sidereus Nuncius'unda Mart 1610'da yayınlandı. Keşfettiği Jovian uyduları daha sonra Galilean uyduları olarak bilinecekken, kendisinden sonra Medicea Sidera (Medicean Stars) adını önerdi. yeni patronları, doğduğu yer olan Floransa'nın de'Medici ailesi . Başlangıçta, ailenin reisi Cosimo II de'Medici'den sonra Cosmica Sidera (Kozmik Yıldızlar) adını önerdi , ancak hem Cosimo hem de Galileo, aileyi bir bütün olarak onurlandırmak için değişikliğe karar verdi. Ancak Galileo, dört uydunun her birini, Io'nun Jüpiter I olarak adlandırıldığı sayısal bir sistemin ötesinde ayrı ayrı isimlendirmedi. Aralık 1610'da Sidereus Nuncius'un yayınlanması sayesinde Galileo'nun keşfinin haberi Avrupa'ya yayıldı. Gibi Galileo'nun olma daha fazla kullanılabilir, diğer gökbilimciler gibi yüksek enerjili teleskoplar ile Thomas Harriot içinde İngiltere , Nicolas-Claude Fabri de Peiresc ve Joseph Gaultier de la Vallette'in içinde Fransa'da , Johannes Kepler içinde Bavyera ve Christopher Clavius Roma, başardık 1610-1611 sonbahar ve kış aylarında Io ve diğer Medicean Yıldızlarını gözlemleyin.
Kitabında Mundus Iovialis 1614 yılında yayınlanan ( "Jüpiter Dünya"), Simon Marius , mahkeme astronom Margraves arasında Brandenburg-Ansbach , Io ve 1609 yılında Jüpiter'in diğer uyduları, bir hafta Galileo adlı evvel bulduğu iddiasıyla keşif. Marius'a göre, Jüpiter sistemini Kasım 1609'un sonlarında gözlemlemeye başladı. Jüpiter'in uydularını Aralık 1609'a kadar gözlemlemeye devam etti, ancak gözlemlerini 29 Aralık 1609'a kadar kaydetmedi ve "bu yıldızların kendi etrafında hareket ettiği sonucuna varmıştı. Jüpiter, tıpkı beş güneş gezegeni olan Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn gibi Güneş'in etrafında döner." Ancak Marius'un gözlemleri, Galileo'nun kullandığı Gregoryen takviminin 10 gün gerisinde olan Jülyen takvimine göre tarihlendirildi . Dolayısıyla Marius'un 29 Aralık 1609'dan kaydedilen ilk gözlemi, Galileo'nun 8 Ocak 1610'da Jüpiter sistemine ilişkin ikinci gözlemine eşittir. Galileo bu iddiadan şüphe etti ve Marius'un çalışmasını intihal olarak reddetti. Galileo'nun çalışmasını Marius'tan önce yayınladığı ve ilk kaydedilen gözleminin Marius'tan bir gün önce geldiği göz önüne alındığında, Galileo keşifle tanınır. Buna rağmen, bugün düzenli olarak kullanılan Jüpiter'in uyduları için Marius'un adlandırma şemalarından biridir. Ekim 1613'te Johannes Kepler'in önerisine dayanarak, Yunan mitolojik Zeus'u veya onun Roma eşdeğeri Jüpiter'i sevenlere dayanarak her aya kendi adının verilmesini önerdi . Jüpiter'in en içteki büyük uydusuna Yunan mitolojik figürü Io'nun adını verdi .
Bir araç olarak Io: 1610–1809
Sonraki iki buçuk yüzyıl boyunca, uydunun küçük boyutu ve uzaklığı nedeniyle Io , gökbilimcilerin teleskoplarında özelliksiz, 5. büyüklükte bir ışık noktası olarak kaldı . Bu nedenle, diğer Galilean uydularınınkilerle birlikte yörünge periyodunun belirlenmesi, gökbilimciler için erken bir odak noktasıydı. Haziran 1611'e gelindiğinde Galileo, Io'nun yörünge periyodunun 42,5 saat, modern tahminden sadece 2,5 dakika daha uzun olduğunu belirlemişti. Mundus Iovalis'te yayınlanan verilerde Simon Marius'un tahmini sadece bir dakika daha uzundu . Io ve diğer Jovian uyduları için üretilen yörünge periyotları, Kepler'in Üçüncü Gezegen Hareketi Yasası için ek bir doğrulama sağladı .
Io ve diğer Galilean ayların yörünge dönemleri tahmin edilmesi ile, astronomlar oluşturmak için ümit efemeris her ay ne zaman Jüpiter göre her ayın konumlarını tahmin tabloları, aynı zamanda geçiş Jüpiter yüzü veya gölgede bundan. Bu tür tahminlerin, özellikle de Jüpiter'in uydu tutulmalarına ilişkin tahminlerin bir faydası, daha az gözlemci hatasına maruz kaldıkları için, bir gözlemcinin Dünya üzerindeki boylamını ana meridyene göre belirlemek olacaktır . Bir gözlemci, bir Jovian uydusunun tutulmasını gözlemleyerek, bir efemeris tablosunda tutulmaya bakarak ana meridyendeki mevcut zamanı belirleyebilir. Io, daha kısa yörünge periyodu ve Jüpiter'e daha yakın mesafesi nedeniyle, tutulmaları daha sık ve Jüpiter'in eksen eğikliğinden daha az etkilediği için bu amaç için özellikle kullanışlıydı. Başlangıç meridyeni ve yerel saatteki zamanı bilerek, gözlemcinin boylamı hesaplanabilir. Galileo, tutulma zamanlamalarını kullanarak denizde boylam ölçmek için bir sistem oluşturmak için önce İspanya ve ardından Hollanda ile müzakere ettikten sonra Jovian uydularının konumlarını ve tutulma zamanlamalarını tahmin eden bir tablo üretmeye çalıştı. Ancak, hiçbir zaman yararlı olacak kadar önceden doğru tahminler üretemedi, bu yüzden tablolarını asla yayınlamadı. Bu, Simon Marius tarafından Mundus Iovialis'te ve Giovanni Battista Hodierna'da 1654'te yayınlanan tabloları, uyduların konumlarını yeterli doğrulukla tahmin edememelerine rağmen, mevcut en doğru efemeris tabloları olarak bıraktı .
Giovanni Cassini , 1668'de önceki 16 yıldaki gözlemlerini kullanarak çok daha doğru bir efemeris tablosu yayınladı. Bu tabloyu kullanarak Cassini, ülkenin çeşitli yerlerinde Jovian uydularının tutulmalarını gözlemleyerek daha doğru bir Fransa haritası oluşturdu. Bu, önceki haritaların bazı kıyı şeritlerinin gerçekte olduğundan daha fazla uzandığını gösterdiğini, bu da Fransa'nın görünen alanının daralmasına neden olduğunu ve Kral XIV . Jovian uydularının tutulma zamanlamaları, Mason-Dixon hattını araştırmak ve jeodezi ölçümleri gibi görevler için bir yüz yıl daha boylam belirlemek için kullanılmaya devam edecekti . Deniz seyrüseferinde bu yöntemin kullanılması için çaba sarf edildi, ancak bir geminin hareketli güvertesinden gerekli gözlemlerin yeterli doğrulukta yapılmasının imkansız olduğu kanıtlandı; 18. yüzyılın ortalarında denizde boylam belirlemenin pratik hale gelmesi deniz kronometresinin icadına kadar olmazdı .
17. ve 18. yüzyıllarda gökbilimciler, Jovian sisteminin ve ışığın doğasını daha iyi anlamak için Cassini tarafından oluşturulan efemeris tablolarını kullandılar. 1675 yılında Danimarkalı astronom Ole Rømer Jüpiter de Dünya'ya en yakın olduğu zaman İo için o gözlenen tutulma süreleri daha erken tahmin edildi bulundu muhalefet ve Jüpiter de Dünya'dan en uzak olduğu zaman daha sonra tahmin edilenden birlikte . Bu tutarsızlıkların ışığın sonlu bir hıza sahip olmasından kaynaklandığını belirledi. Ole Rømer bulgularını hiçbir zaman yayınlamadı, ancak ölçümlerini Hollandalı matematikçi Christiaan Huygens'e gönderdi . Huygens, ışığın modern değerden %26 daha az olan 220.000 km/sn yol aldığını hesaplamak için ışığın Dünya'nın yörüngesinin çapını kat etmesi için Rømer'in 22 dakikalık tahminini kullandı. Ole Rømer'in verilerini ve astronomik birim için modern bir değeri kullanarak, ışığın Dünya yörüngesinin çapının mesafesini kat etmesi için 16.44 dakika sürdüğü ölçümü, o zaman hesaplanmamış olsa da, günümüz değerinden yalnızca %2 daha büyüktü. . Fransız astronom Jean Baptiste Joseph Delambre , 1809'da yine Io'nun gözlemlerinden yararlanarak, ancak bu kez bir yüzyıldan fazla süren ve giderek daha hassas gözlemlerden yararlanarak, ışığın Güneş'ten Dünya'ya seyahat etme süresini 8 dakika olarak bildirdi. ve 12 saniye. Astronomik birim için varsayılan değere bağlı olarak, bu , ışık hızını saniyede 300.000 kilometreden (186.000 mi ) biraz daha fazla verir .
1788'de Pierre-Simon Laplace , Io, Europa ve Ganymede'nin rezonans yörüngelerini açıklayan matematiksel bir teori oluşturmak için Cassini'nin efemeridlerini ve önceki yüzyılda diğer gökbilimciler tarafından üretilenleri kullandı . İçteki üç Galile uydusunun yörünge periyotlarının oranları basit tam sayılardır: Io, Jüpiter'in yörüngesinde Europa'nın her dönüşünde iki kez ve Ganymede'nin her dönüşünde dört kez döner; buna bazen Laplace rezonansı denir. Laplace ayrıca kesin oranları ile gerçeklik arasındaki küçük fark muhasebesi onların ortalama hareketleri nedeniyle olduğunu tespit devinim içinde periapse İo ve Europa için. Bu rezonansın daha sonra üç ayın jeolojileri üzerinde derin bir etkisi olduğu bulundu.
Bir dünya olarak Io: 1805–1973
Gelişmiş teleskoplar ve matematiksel teknikler, 19. ve 20. yüzyıllarda astronomların, Io'nun kütlesi, çapı ve albedo gibi birçok fiziksel özelliğini tahmin etmelerinin yanı sıra, üzerindeki büyük ölçekli yüzey özelliklerini çözmelerine izin verdi. 1805 tarihli Gök Mekaniği kitabında , Laplace, Io, Europa ve Ganymede'nin rezonans yörüngeleri için matematiksel argümanını ortaya koymanın yanı sıra, Io'nun kütlesinin ilk tahminini sağlamak için Europa ve Ganymede tarafından Io'nun yörüngesindeki pertürbasyonları kullanabildi. , modern değerin dörtte biri olan Jüpiter'in kütlesinin 1,73 × 10 −5'i . 20. yüzyılın ortalarında, bu tekniği kullanan ek kütle tahminleri Marie-Charles Damoiseau , John Couch Adams , Ralph Allen Sampson ve Willem de Sitter tarafından gerçekleştirilecekti ve bunların tümü modern değerden daha düşüktü ve en yakını Sampson'ın 1921'iydi. Şu anda kabul edilen kütleden %4 daha az olan Jüpiter'in kütlesinin 4.5 × 10 −5'lik tahmini . Io'nun çapı, mikrometre ölçümleri ve Io tarafından arka plan yıldızlarının örtülmesi kullanılarak tahmin edildi. Edward E. Barnard 1897'de Lick Gözlemevi'nde 3.950 km'lik (2.450 mi) bir çapı tahmin etmek için bir mikrometre kullandı; bu , kabul edilen modern değerden %8.5 daha büyüktü, Albert A. Michelson ise yine Lick teleskopunu kullanarak bir 3.844 km (2.389 mi) daha iyi tahmin. Io'nun çapının ve şeklinin uzay aracı öncesi en iyi tahmini, 14 Mayıs 1971'de Beta Scorpii C yıldızının 3.636 km (2.259 mi) çapında, kabul edilen modern değerden biraz daha az olduğu bir örtülme gözlemlerinden geldi . 2.88 verilen gökbilimciler Io yoğunluğunu tahmin izin Bu ölçümler, g / cm 3 Beta Scorpii occultation aşağıdaki. Bu, şu anda kabul edilen değerden %20 daha az olsa da, gökbilimcilerin iki iç Galile uydusunun (Io ve Europa) ve dış iki Galile uydusunun (Ganymede ve Callisto) yoğunlukları arasındaki farkları not etmeleri yeterliydi. Io ve Europa'nın yoğunlukları, öncelikle kayadan oluştuğunu, Ganymede ve Callisto'nun daha fazla buz içerdiğini ileri sürdü.
1890'lardan başlayarak, daha büyük teleskoplar, gökbilimcilerin Io da dahil olmak üzere Galilean uydularının yüzeylerindeki büyük ölçekli özellikleri doğrudan gözlemlemelerine izin verdi. 1892'de William Pickering , Io'nun şeklini bir mikrometre kullanarak ölçtü ve Ganymede ölçümüne benzer şekilde, yörünge hareketinin yönü ile hizalanmış eliptik bir dış hatlara sahip olduğunu buldu. 1850 ve 1895 arasındaki diğer gökbilimciler, Io'nun eliptik şeklini kaydetti. Edward Barnard , Io'yu Jüpiter'in yüzeyinden geçerken gözlemledi ve Io'nun kutuplarının daha parlak bir ekvator bandına kıyasla daha karanlık olduğunu buldu . Başlangıçta, Barnard, Io'nun aslında iki karanlık cismin bir ikili olduğu sonucuna vardı, ancak farklı parlaklıktaki Jovian bulut bantlarına ve Io'nun Jovian bulut tepelerindeki yuvarlak şekline karşı ek geçiş gözlemleri, yorumunu değiştirmesine neden oldu. Pickering tarafından bildirilen Io'nun yumurta şekli, yalnızca Io'nun parlak ekvatoral bandının ölçülmesinin ve karanlık kutupların arka plan alanı için karıştırılmasının sonucuydu. Daha sonraki teleskopik gözlemler, Io'nun belirgin kırmızımsı-kahverengi kutup bölgelerini ve sarı-beyaz ekvator bandını doğruladı. 1920'lerde Joel Stebbins tarafından Io'nun dönerken parlaklığındaki değişimlerle ilgili gözlemler, Io'nun gününün Jüpiter çevresindeki yörünge periyoduyla aynı uzunlukta olduğunu gösterdi, böylece bir tarafın her zaman Jüpiter'e, tıpkı Ay'ın yakın tarafı gibi baktığını kanıtladı. her zaman Dünya'ya bakar. Stebbins ayrıca Io'nun Galile uyduları arasında benzersiz olan dramatik turuncu rengine de dikkat çekti. Audouin Dollfus , 1960'ların başında Pic du Midi Gözlemevi'nde Io'nun gözlemlerini kullanarak, uydunun İyon yüzeyi boyunca parlak ve karanlık noktaların yanı sıra parlak bir ekvator kuşağı ve karanlık kutup bölgelerini gösteren kaba bir haritasını çıkardı.
20. yüzyılın ortalarında yapılan teleskopik gözlemler, Io'nun olağandışı doğasına dair ipuçları vermeye başladı. Yakın kızılötesi spektroskopi Io yüzey suyu buz yoksun olduğunu ileri sürdü. Io'daki su eksikliği, ayın tahmini yoğunluğu ile tutarlıydı, ancak Io ile aynı yoğunluğa sahip olduğu düşünülen bir ay olan Europa'nın yüzeyinde bol miktarda su buzu bulundu. Lee, spektrumun kükürt bileşiklerinin varlığı ile tutarlı olduğu sonucuna vardı . Binder ve Cruikshank (1964), Jüpiter'in gölgesinden çıkan Io'nun yüzeyinin, içine girdiğinden daha parlak olduğunu bildirdi. Yazarlar, bir tutulmadan sonraki bu anormal aydınlanmanın, tutulma karanlığı sırasında yüzeyde kısmen donan bir atmosferin sonucu olduğunu ve donun tutulmadan sonra yavaşça süblimleşmesinin sonucu olduğunu öne sürdüler . Bu sonucu doğrulama girişimleri karışık sonuçlarla karşılaştı: bazı araştırmacılar tutulma sonrası bir aydınlanma bildirirken, diğerleri bunu yapmadı. Daha sonra bu tür parlatma gösterecekti Io atmosferin modelleme mümkün olacağını Io SO
2atmosfer birkaç milimetre kalınlığında bir tabaka oluşturacak kadar dondu ki bu pek olası görünmüyordu. Radyo teleskopik gözlemler , Io'nun (Io-DAM) yörünge periyoduna bağlı dekametrik dalga boyu patlamaları ile gösterildiği gibi , iki dünya arasında bir elektrodinamik bağlantı olduğunu düşündüren, Io'nun Jovian manyetosferi üzerindeki etkisini ortaya çıkardı .
Öncü dönem: 1973–1979
1960'ların sonlarında , Amerika Birleşik Devletleri'nde NASA ve Jet Propulsion Laboratory (JPL) tarafından Planetary Grand Tour olarak bilinen bir konsept geliştirildi . Görev 1976 veya 1977'de başlatılırsa, tek bir uzay aracının asteroit kuşağını geçip Jüpiter de dahil olmak üzere dış gezegenlerin her birine seyahat etmesine izin verecekti. Ancak, bir uzay aracının asteroit kuşağından geçişte hayatta kalabileceği konusunda belirsizlik vardı. nerede micrometeoroids fiziksel hasar veya yüklü parçacıklar duyarlı elektronik zarar verebilecek yoğun Joviyen manyetosfere, neden olabilir. Daha iddialı Voyager misyonlarını göndermeden önce bu soruları çözmek için , NASA ve Ames Araştırma Merkezi , ilk mürettebatsız görevde sırasıyla 3 Mart 1972 ve 6 Nisan 1973'te bir çift ikiz sonda, Pioneer 10 ve Pioneer 11 başlattı. dış Güneş Sistemi.
Pioneer 10 , 3 Aralık 1973'te Jüpiter sistemine ulaşan ilk uzay aracı oldu. Io'nun 357.000 km (222.000 mi) yakınından geçti. Pioneer 10'un Io'nun yanından geçişi sırasında , uzay aracı, Io, Dünya ile arasından geçerken bir S-bandı sinyali ileterek bir radyo okültasyon deneyi gerçekleştirdi . Okültasyondan önce ve sonra sinyalin hafif bir zayıflaması, Io'nun bir iyonosfere sahip olduğunu gösterdi , bu da bileşim belirlenmemiş olsa da 1.0 x 10-7 bar'lık bir basınca sahip ince bir atmosferin varlığını düşündürdü . Bu daha sonra bir dış gezegen bir ayın, yaklaşık keşfedilen ikinci bir atmosfer Satürn uydusu Titan . Pioneer'in Görüntüleme Fotopolarimetresini kullanan yakın çekim görüntüler de planlandı, ancak yüksek radyasyonlu ortam nedeniyle kayboldu. Pioneer 10 ayrıca Io yörüngesinde bir hidrojen iyonu simidi keşfetti .
Pioneer 11 , yaklaşık bir yıl sonra 2 Aralık 1974'te Io'nun 314.000 km (195.000 mi) yakınına yaklaşan Jüpiter sistemiyle karşılaştı. Pioneer 11 , Io'nun kuzey kutup bölgesi üzerinde 470.000 km (290.000 mi) mesafeden alınan piksel çerçevesi (D7) başına 357 km (222 mi) bir mesafe olan Io'nun ilk uzay aracı görüntüsünü sağladı . Bu düşük çözünürlüklü görüntü, Io'nun yüzeyinde Audouin Dollfus'un haritalarında ima edilenlere benzer koyu lekeler ortaya çıkardı. Her iki Öncü tarafından yapılan gözlemler , Jüpiter ve Io'nun , Jüpiter'in kutuplarından uyduya doğru yönelen manyetik alan çizgilerinden oluşan Io akı tüpü olarak bilinen bir elektrik kanalıyla bağlı olduğunu ortaya çıkardı . Pioneer 11'in Jüpiter ile daha yakın karşılaşması, uzay aracının Jüpiter'in Dünya'nın Van Allen Kuşaklarına benzer yoğun radyasyon kuşaklarını keşfetmesini sağladı . Yüklü parçacık akışındaki tepe noktalarından biri Io yörüngesinin yakınında bulundu. Her iki Pioneer'ın Io ile karşılaşmaları sırasında radyo izlemesi, ayın kütlesinin daha iyi bir tahminini sağladı. Bu, Io'nun yerçekiminin etkisine bağlı olarak iki sondanın yörüngesindeki küçük değişikliklerin analiz edilmesi ve sapmaları üretmek için gerekli kütlenin hesaplanmasıyla başarıldı. Bu tahmin, Io'nun boyutuyla ilgili mevcut en iyi bilgilerle birleştirildiğinde, Io'nun dört Galile uydusu arasında en yüksek yoğunluğa sahip olduğu ve dört Galilean uydusunun yoğunluğunun Jüpiter'den uzaklaştıkça aşağı doğru eğilim gösterdiği bulundu. Io yüksek yoğunluklu (3.5 g / cm ' 3 ) öncelikle silikat kaya yerine meyveli dondurma içerdiğini göstermiştir.
Pioneer karşılaşmalarının ardından ve 1979'daki Voyager uçuşlarına kadar, Io'ya ve diğer Galilean uydularına olan ilgi arttı, gezegen bilimi ve astronomi toplulukları radyo aracılığıyla bir haftalık özel Io gözlemleri toplayacak kadar ileri gitti, görünür ve kızılötesi gökbilimciler Kasım 1974'te "Io Haftası" olarak bilinirler. 1970'lerin ortalarında Dünya'dan ve Öncüler tarafından Io'nun yeni gözlemleri , yüzey kimyası ve oluşumu hakkında düşünmede bir paradigma kaymasına neden oldu. Pioneer 10 tarafından bulunan dört Galile uydusunun yoğunluklarındaki eğilim , uyduların , bir bütün olarak Güneş Sistemi'nde meydana gelenlerin minyatür bir versiyonu gibi, çökmekte olan bir bulutsunun parçası olarak oluştuğunu ileri sürdü . İlk sıcak Jüpiter , Io ve Europa'nın yörüngelerinde suyun yoğunlaşmasını önleyerek bu cisimlerin dıştaki iki aydan daha yüksek yoğunluğa sahip olmasına neden oldu. Io ve çevresindeki uzaydan yansıyan ışığın spektroskopik ölçümleri, 1970'lerde artan spektral çözünürlükle yapıldı ve yüzey bileşimine yeni bakış açıları sağladı. Diğer gözlemler, Io'nun sodyum tuzları ve kükürtten oluşan evaporitlerin hakim olduğu bir yüzeye sahip olduğunu ileri sürdü . Bu, diğer Galilean uydularının aksine, Io'nun yüzeyinde veya içinde su buzu olmamasıyla tutarlıydı. 560 nm'ye yakın bir absorpsiyon bandı , mineral halitin radyasyondan zarar görmüş formuyla tanımlandı . Io'nun yüzeyindeki mineral birikintilerinin, enerjik parçacık püskürtme yoluyla oluşturulan Io'yu çevreleyen bir sodyum atomu bulutunun kaynağı olduğu düşünülüyordu .
1970'lerde orta- kızılötesi spektrumda Io'nun termal radyasyonunun ölçümleri, 1979'da Voyager 1 tarafından aktif volkanizmanın keşfinden sonrasına kadar doğru bir şekilde açıklanmayan çelişkili sonuçlara yol açtı. Diğer Galilean uydularına kıyasla anormal derecede yüksek bir termal akı , Io Jüpiter'in gölgesindeyken 10 μm kızılötesi dalga boyunda gözlendi . O zamanlar, bu ısı akısı, Europa ve Ganymede'den çok daha yüksek bir termal atalete sahip olan yüzeye atfedildi . Bu sonuçlar, Io'nun diğer Galilean uydularına benzer yüzey özelliklerine sahip olduğunu öne süren 20 μm dalga boylarında alınan ölçümlerden oldukça farklıydı. NASA araştırmacıları, 20 Şubat 1978'de, muhtemelen uydu ile Jüpiter'in manyetosferi arasındaki etkileşime bağlı olarak, Io'nun termal emisyonunda 5 μm'de keskin bir artış gözlemledi, ancak volkanizma göz ardı edilmedi.
Voyager 1 karşılaşmasından birkaç gün önce , Stan Peale , Patrick Cassen ve RT Reynolds, Science dergisinde homojen bir karışım yerine farklı kaya türleri ile volkanik olarak değiştirilmiş bir yüzey ve farklılaşmış bir iç mekan öngören bir makale yayınladı . Bu tahmini, Jüpiter'in Io üzerindeki değişken gelgit çekişi tarafından üretilen ve Io'nun Europa ve Ganymede ile yörüngesinin daireselleşmesine izin vermeyen Laplace rezonansından kaynaklanan büyük miktarda ısıyı hesaba katan Io'nun iç modellerine dayandırdılar. Hesaplamaları, homojen bir iç yapıya sahip bir Io için üretilen ısı miktarının, yalnızca radyoaktif izotop bozunması tarafından üretilen ısı miktarından üç kat daha fazla olacağını ileri sürdü . Bu etki, farklılaştırılmış bir Io ile daha da büyük olacaktır.
Voyager dönemi: 1979–1995
Io'nun yüksek çözünürlüklü görüntüleme kullanılarak ilk yakın plan araştırması , sırasıyla 5 Eylül ve 20 Ağustos 1977'de başlatılan ikiz problar Voyager 1 ve Voyager 2 tarafından gerçekleştirildi. Bu iki uzay aracı, NASA ve JPL'nin 1970'lerin ve 1980'lerin sonlarında bir dizi görevle dev dış gezegenleri keşfetme programının bir parçasıydı . Bu, daha önceki Planetary Grand Tour konseptinin küçültülmüş bir versiyonuydu. Her iki sonda da , çok daha yüksek çözünürlüklü görüntüler çekebilen bir kamera da dahil olmak üzere , önceki Pioneer görevlerinden daha karmaşık enstrümantasyon içeriyordu . Bu, Jüpiter'in Galile uydularının jeolojik özelliklerinin yanı sıra Jüpiter'in bulut özelliklerini görüntülemek için önemliydi. Ayrıca , uzak-ultraviyoleden orta-kızılötesine kadar birleşik bir spektral aralığa sahip, Io'nun yüzeyini ve atmosferik bileşimini incelemek ve yüzeyindeki termal emisyon kaynaklarını aramak için yararlı olan spektrometrelere de sahiptiler .
Voyager 1 , Mart 1979'da Jüpiter sistemiyle karşılaşan iki sondadan ilkiydi. Şubat sonu ve Mart 1979'da Jüpiter'e yaklaşırken, Voyager görüntüleme bilim adamları, Io'nun diğer Galilean uydularından farklı göründüğünü fark ettiler. Yüzeyi turuncu renkteydi ve başlangıçta çarpma kraterleri olarak yorumlanan koyu lekelerle işaretlenmişti. En ilgi çekici özellikler arasında, daha sonra Pele yanardağının tüy birikintisi olduğu ortaya çıkacak olan, 1.000 km (600 mil) çapında, kalp şeklinde, karanlık bir halka vardı . Ultraviyole Spektrometresinden (UVS) alınan veriler, Io yörüngesinde kükürt iyonlarından oluşan bir plazma torusunu ortaya çıkardı, ancak Jüpiter'in manyetik alanının ekvatoruna uyacak şekilde eğildi. Düşük Enerjili Yüklü Parçacık (LECP) dedektörü, Jüpiter'in manyetosferine girmeden önce sodyum, kükürt ve oksijen iyonları akışlarıyla karşılaştı; bu malzeme, LECP bilim ekibinin Io'dan kaynaklandığından şüpheleniyordu. Voyager 1'in Io ile karşılaşmasından önceki saatlerde , uzay aracı, uydunun önde gelen yarım küresi (ayın hareket yönüne bakan taraf) üzerinde piksel başına en az 20 km (12 mil) çözünürlüğe sahip küresel bir harita için görüntüler elde etti. Jüpiter civarında) alt Jovian yarımkürenin (Io'nun "yakın" tarafı) kısımları üzerinde piksel başına 1 km'den (0,6 mil) daha az. Yaklaşım sırasında geri dönen görüntüler, Ay, Mars ve Merkür gibi o noktaya kadar görüntülenen diğer gezegen yüzeylerinin aksine, çarpma kraterlerinden yoksun garip, çok renkli bir manzara ortaya çıkardı. Daha önceki görüntülerdeki karanlık noktalar, diğer dünyalarda görülen çarpma kraterlerinden daha çok volkanik kalderalara benziyordu . Io'nun yüzeyinin tuhaflığı karşısında şaşkına dönen Voyager görüntüleme bilimcisi Laurence Soderblom , karşılaşma öncesi bir basın toplantısında şaka yaptı: "Bunun hepsini anladık... her türlü tuhaf şeye."
5 Mart 1979'da Voyager 1 , güney kutbu üzerinde 20.600 km (12.800 mil) mesafeden Voyager görevinin Io'su ile en yakın karşılaşmayı gerçekleştirdi. Karşılaşmanın yakın mesafesi, Voyager'ın Io'nun alt Jovian ve güney kutup bölgelerinin görüntülerini piksel başına 0,5 km'den (0,3 mil) daha az en iyi çözünürlükle elde etmesine izin verdi. Ne yazık ki, yakın çekim görüntüler birçoğu ile sorunların sonucu olarak smear ile sınırlı kaldı 'Voyager ederken elde edilecek İo bazı dar açılı kamera maruz neden dolayı yüksek radyasyon ortamına dahili saati Voyager ' ın tarama platform hedefler arasında hareket ediyordu. En yüksek çözünürlüklü görüntüler, çarpma kraterlerinden çok volkanik kalderalara benzeyen tuhaf şekilli çukurlar, Everest Dağı'ndan daha yüksek dağlar ve volkanik lav akıntılarına benzeyen özelliklerle noktalanan nispeten genç bir yüzey gösterdi . Yüzeyin çoğu, farklı katmanlar arasındaki sınırı belirleyen sarplıklar ile düz, katmanlı ovalarla kaplıydı. En yüksek çözünürlüklü görüntülerde bile çarpma kraterleri gözlemlenmedi, bu da Io'nun yüzeyinin günümüzdeki volkanik aktivite tarafından düzenli olarak yenilendiğini gösteriyor. İzin Io kutupları birinin üzerine karşılaşma Voyager 1 ile doğrudan Io kenarını örnek 5 x 10 yoğun bir elektrik akımı bulma tüp akı 6 amper . Voyager'ın kameralarından alınan renk verileri, İyon yüzeyinin kükürt ve kükürt dioksitin ( SO
2) donlar. Farklı yüzey renklerinin, sıvı kükürtün farklı sıcaklıklara ısıtılması, rengini ve viskozitesini değiştirmesinin neden olduğu farklı kükürt allotroplarına karşılık geldiği düşünülüyordu .
8 Mart 1979'da, Jüpiter'i geçtikten üç gün sonra, Voyager 1 , görev kontrolörlerinin uzay aracının tam yerini belirlemesine yardımcı olmak için Jüpiter'in uydularının görüntülerini aldı, bu süreç optik navigasyon adı verilen bir süreçti. Arka plan yıldızlı görünürlüğünü artırmak için Io görüntülerini işlerken navigasyon mühendisi Linda Morabito ayın boyunca 300 kilometrelik (190 mil) uzunluğunda bulutu bulundu uzuv . İlk başta, bulutun Io'nun arkasında bir ay olduğundan şüphelendi, ancak bu konumda uygun büyüklükte bir vücut olmazdı. Özelliğin, daha sonra Pele olarak adlandırılan karanlık bir çöküntüde aktif volkanizma tarafından üretilen bir tüy olduğu belirlendi; bu özellik, yaklaşma görüntülerinde görülen karanlık, ayak izi şeklinde bir halka ile çevrilidir. Diğer Voyager 1 görüntülerinin analizi , yüzeye dağılmış bu tür dokuz tüy gösterdi ve bu, Io'nun volkanik olarak aktif olduğunu kanıtladı. Voyager 1'deki Kızılötesi İnterferometre Spektrometresi (IRIS) , soğutma lavının göstergesi olan birden fazla kaynaktan termal emisyon keşfetti. Bu, Io'nun yüzeyinde görünen bazı lav akıntılarının aktif olduğunu gösterdi. IRIS de ölçüldü gaz SO
2Loki tüyü içinde, Io'da bir atmosfer için ek kanıt sağlar. Bu sonuçlar Peale ve ark. karşılaşmadan kısa bir süre önce.
Voyager 2 , 9 Temmuz 1979'da 1.130.000 km (702.000 mi) uzaklıkta Io'yu geçerek Europa ve Ganymede'nin yörüngeleri arasında Jüpiter'e yaklaştı. Neredeyse Io'ya Voyager 1 kadar yaklaşmasa da , iki uzay aracı tarafından alınan görüntüler arasındaki karşılaştırmalar, karşılaşmalar arasındaki dört ayda meydana gelen, Aten Patera ve Surt'taki yeni bulut birikintileri de dahil olmak üzere, çeşitli yüzey değişiklikleri gösterdi . Pele tüy birikintisi, Voyager 1 karşılaşması sırasında bir kalp şeklinden Voyager 2 uçuşu sırasında bir ovale dönüşerek şekil değiştirdi . Loki Patera'nın güney kesiminde, oradaki bir volkanik patlamanın sonucu olarak , yaygın bulut birikintilerinin dağılımında ve ilave karanlık malzemede değişiklikler gözlemlendi . Voyager 1 tarafından aktif volkanik tüylerin keşfedilmesi sonucunda, Io'nun tüylerini izlemek için Voyager 2 karşılaşmasının çıkış ayağına on saatlik bir "Io Volcano Watch" eklendi . Bu izleme kampanyası sırasında Io hilal Gözlemleri Mart ayında gözlenen dokuz tüyleri yedi yalnızca yanardağ ile, Temmuz 1979 yılında hala aktif olduğunu ortaya koydu Pele (resim de faaliyetini sürdürmüştür onaylayın mevcut flybys arasında kapatılıyor Volund ) ve hiçbir yeni tüyler gözlendi. Gözlenen tüylerin mavi rengi ( Amirani , Maui , Masubi ve Loki), onlardan yansıyan ışığın yaklaşık 1 um çapında ince taneli parçacıklardan geldiğini gösterdi.
Voyager'ın karşılaşmasından hemen sonra, kabul edilen teori, Io'nun lav akışlarının kükürtlü bileşiklerden oluştuğuydu. Bu, volkanik arazilerin rengine ve IRIS cihazı tarafından ölçülen düşük sıcaklıklara dayanıyordu (ancak IRIS, termal emisyonun yakın kızılötesinde zirve yaptığı aktif silikat volkanizması ile ilişkili yüksek sıcaklıklara duyarlı değildi). Bununla birlikte, 1980'lerde ve 1990'larda Dünya tabanlı kızılötesi çalışmalar, paradigmayı birincil olarak kükürt volkanizmasından birinden silikat volkanizmasının baskın olduğu ve kükürtün ikincil bir rol oynadığı bir paradigmaya kaydırdı. 1986'da, Io'nun önde gelen yarımküresindeki parlak bir patlamanın ölçümleri, kükürtün kaynama noktasından daha yüksek sıcaklıklar ortaya çıkardı ve bu, Io'nun lav akışlarının en azından bir kısmı için bir silikat bileşimine işaret etti. İki Voyager karşılaşması arasında 1979'daki Surt patlamasında ve 1978'de NASA araştırmacıları tarafından gözlemlenen patlamada benzer sıcaklıklar gözlendi. Ek olarak, Io'daki silikat lav akışlarının modellenmesi, hızla soğuduklarını ve termal emisyonlarının baskın olmasına neden olduğunu gösterdi. gerçek patlama sıcaklığının yakınında hala erimiş lavlarla kaplı küçük alanların aksine, katılaşmış akışlar gibi daha düşük sıcaklık bileşenleri tarafından. Dünya temelli gözlemlerden elde edilen spektrumlar, Io'nun yüzeyinde önemli yoğunluk değişimleri olan bir atmosferin varlığını doğruladı. Bu ölçümler, Io'nun atmosferinin ya kükürt dioksit donunun süblimleşmesiyle ya da volkanik menfezlerdeki gazların püskürmesiyle ya da her ikisiyle üretildiğini ileri sürdü.
Galileo dönemi: 1995-2003
NASA'nın Jüpiter'e bir sonraki görevi için planlama, 1977'de iki Voyager sondasının fırlatılmasıyla başladı. Galileo uzay aracı , kendisinden önceki tüm görevler gibi Jüpiter sisteminin bir uçuşunu gerçekleştirmek yerine, Jüpiter'in yörüngesinde, gezegenin ve Io da dahil olmak üzere birçok uydusunun yakından gözlemlerini yapmak ve ayrıca bir Jovian atmosferik sondası teslim etmek için Jüpiter'i yörüngeye oturtacaktı. Başlangıçta 1982'de Uzay Mekiği aracılığıyla fırlatılması planlanmıştı , mekik ve üst aşama motoruyla ilgili geliştirme sorunlarından kaynaklanan gecikmeler fırlatmayı geri itti ve 1986'da Challenger felaketi Galileo'nun fırlatılmasını daha da geciktirdi . Sonunda, 18 Ekim 1989'da Galileo , Atlantis mekiği ile yolculuğuna başladı . Jüpiter'e giderken , uzay aracının mekik kargo bölmesine sığması için bir şemsiye gibi katlanan yüksek kazançlı anten tamamen açılamadı. Görevin geri kalanı için, uzay aracından gelen verilerin, düşük kazançlı anten kullanılarak çok daha düşük bir veri hızında Dünya'ya geri iletilmesi gerekecekti . Bu gerilemeye rağmen, Galileo'ya yüklenen veri sıkıştırma algoritmaları , Jüpiter'deki bilim hedeflerinin çoğunu tamamlamasına izin verdi.
Galileo , 7 Aralık 1995'te, Dünya'dan Jüpiter'e olan yörüngesini artırmak için Venüs ve Dünya ile yerçekimi yardımlarını kullandığı altı yıllık bir yolculuğun ardından Jüpiter'e geldi. Kısa bir süre önce Galileo ' ın Jüpiter Orbit Ekleme manevra, uzay aracı nominal misyon Io sadece hedeflenen bir uçuşu gerçekleştirdi. Başlangıçta yüksek çözünürlüklü görüntüler karşılaşma sırasında planlanmıştı, ancak karşılaşmalar sırasında alınan verileri daha sonra Dünya'da oynatmak üzere kaydetmek için kullanılan uzay aracının teyp kaydedicisiyle ilgili sorunlar, güvenliği sağlamak için uçuş programından yüksek veri hızlı gözlemlerin kaldırılmasını gerektirdi. Galileo atmosferik prob verilerinin kaydı . Karşılaşma, daha düşük veri hızı deneylerinden önemli sonuçlar verdi. Analizler Doppler kayması arasında Galileo ' Io iç güneş sisteminin kayalık gezegen bulunana benzer büyük bir demir çekirdeğe ile farklılaştırılmış olduğunu göstermiştir s radyo sinyali. Bir demir çekirdeğin keşfiyle birlikte karşılaşmadan elde edilen manyetometre verileri, Io'nun bir manyetik alana sahip olabileceğini öne sürdü .
Jüpiter'in Io yörüngesine yakın yoğun radyasyon kuşakları, Galileo'yu 1999'daki ilk genişletilmiş görevin sonuna kadar Europa'nın yörüngesinden daha yakına gelmeye zorladı . Yakın çekim görüntülemenin olmamasına ve döndürülen veri miktarını büyük ölçüde kısıtlayan mekanik problemlere rağmen Galileo'nun iki yıllık birincil görevi sırasında Io'da birkaç önemli keşif yapıldı . Galileo , ilk birkaç yörünge boyunca, Voyager'ın 17 yıl önceki karşılaşmalarından bu yana meydana gelen yüzey değişikliklerini araştırmak için Io'nun haritasını çıkardı. Bu, yeni bir lav akışı olan Zamama'nın görünümünü ve Prometheus'taki yeni bir lav akışının sonunu izleyerek Prometheus tüyünün batıya 75 km (47 mil) kaymasını içeriyordu . Galileo'nun ilk yörüngesinden başlayarak , uzay aracının kamerası, Katı Hal Görüntüleyici (SSI), ay Jüpiter'in gölgesindeyken Io'nun yörüngesi başına bir veya iki görüntü almaya başladı. Bu, Galileo'nun yüzeyindeki termal emisyon kaynaklarını gözlemleyerek Io'daki yüksek sıcaklıktaki volkanik aktiviteyi izlemesine izin verdi . Aynı tutulma görüntüleri, Galileo bilim adamlarının, Io'nun atmosferi ve volkanik tüyler ile Io akış tüpü ve plazma simidi arasındaki etkileşimin yarattığı auroraları gözlemlemelerine de izin verdi . Galileo'nun dokuzuncu yörüngesi sırasında , uzay aracı Pillan Patera'da yüksek sıcaklıkta termal emisyon ve yeni bir volkanik bulut tespit eden büyük bir patlama gözlemledi. Pillan'da ve diğer volkanlarda gözlemlenen sıcaklıklar, Io'daki volkanik patlamaların, magnezyum açısından zengin mafik ve ultramafik bileşimlere sahip silikat lavlardan oluştuğunu ve kükürt ve kükürt dioksit gibi uçucuların Dünya'daki su ve karbondioksite benzer bir rol oynadığını doğruladı . Bir sonraki yörünge sırasında Galileo , Pillan'ın ortopiroksen gibi silikat minerallerinden oluşan yeni, koyu renkli bir piroklastik tortu ile çevrili olduğunu buldu . Yakın Kızılötesi Haritalama Spektrometresi (NIMS), birincil görev sırasında birkaç kez Io'yu gözlemledi, volkanik termal emisyonunu ve absorpsiyon bantları Io'nun yakın kızılötesi spektrumuna hakim olan kükürt dioksit donunun dağılımını haritaladı .
| Galileo , Io ile 300.000 km'den (186.000 mi) daha düşük irtifalarla karşılaşır | ||||
|---|---|---|---|---|
| yörünge | Tarih | Rakım | Notlar | |
| J0 | 7 Aralık 1995 | 897 km | 557 mil | Uzaktan algılama yok; Yerçekimi ölçümleri farklılaştırılmış iç kısmı, büyük demir çekirdeği ortaya çıkarır; manyetik alan? |
| C3 | 4 Kasım 1996 | 244,000 km | 152.000 mil | Jovian karşıtı yarıkürenin net filtreli görüntülemesi; SO'nun IR'ye yakın spektrumları 2 don |
| E14 | 29 Mart 1998 | 252.000 km | 157.000 mil | Jovian karşıtı yarım kürenin çok spektral görüntülemesi |
| C21 | 2 Temmuz 1999 | 127.000 km | 78.900 mil | Jovian karşıtı yarıkürenin küresel renk mozaiği |
| I24 | 11 Ekim 1999 | 611 km | 380 mil | Yüksek çözünürlüklü görüntüleme Pillan , Zamama ve Prometheus akar; Kamera ve Yakın IR spektrometresi radyasyon hasarına maruz kalıyor |
| I25 | 26 Kasım 1999 | 301 km | 187 mil | Uzay aracı güvenlik olayı, yüksek çözünürlüklü gözlemleri engeller; görüntüleri Tvashtar outburst patlama |
| I27 | 22 Şubat 2000 | 198 km | 123 mil | Amirani, Tvashtar ve Prometheus'ta değişim tespiti; Tohil Mons üzerinden stereo görüntüleme |
| I31 | 6 Ağustos 2001 | 194 km | 121 mil | Kamera sorunları, yüksek çözünürlüklü görüntülemeyi engeller; Yakın IR spektrometresi Thor'da patlamayı gözlemliyor |
| I32 | 16 Ekim 2001 | 184 km | 114 mil | Thor, Tohil Mons, Gish Bar'ın yüksek çözünürlüklü gözlemleri |
| I33 | 17 Ocak 2002 | 102 km | 63 mil | Uzay aracı güvenlik olayı gözlemleri engeller; neredeyse tüm uzaktan algılama kayboldu |
| A34 | 7 Kasım 2002 | 45.800 km | 28.500 mil | Bütçe kısıtlamaları nedeniyle uzaktan algılama yok |
Aralık 1997 yılında NASA için uzun bir misyonu onayladı Galileo birincil görevin sona ermesinin ardından iki yıl boyunca koştu Galileo Europa Misyonu olarak da bilinir. Bu genişletilmiş görevin odak noktası, olası bir yeraltı su okyanusunun yeni kanıtlarını aramak için yedi ek uçuşla Europa'da yapılan keşifleri takip etmekti. Mayıs 1999'dan itibaren Galileo , periapsını düşürmek için Callisto ile dört uçuş (20 ila 23) kullandı ve 1999'un sonlarında Io'nun yanından iki kez uçma şansı yarattı . Galileo'nun 21. yörüngesi sırasında , üç renkli, Jovian karşıtı yarıkürenin (Io'nun "uzak" tarafı) küresel mozaiği , bugüne kadarki en yüksek çözünürlüklü Io gözlemleri. Bu mozaik , en yüksek çözünürlüklü gözlemleri Io'nun alt Jovian yarımküresini kapsayan Voyager 1 tarafından elde edilen kapsama alanını tamamladı . Galileo'nun 1999'un sonlarında, 11 Ekim ve 26 Kasım'daki iki uçuşu, Io'nun Jovian karşıtı yarıküresindeki çeşitli volkanların ve dağların yüksek çözünürlüklü görüntülerini ve spektrumlarını sağladı. Kamera, ilk karşılaşma sırasında yaygın olarak kullanılan bir görüntü moduyla ilgili bir sorun yaşadı ve bu, çekilen görüntülerin çoğunun yüksek oranda bozulmasına neden oldu (bu görüntülerin bazılarını kısmen kurtarmak için bir yazılım algoritması geliştirilmiş olsa da). NIMS ayrıca, Io yakınındaki yüksek radyasyonlu ortam nedeniyle sorunlar yaşadı ve örneklediği yakın kızılötesi dalga boylarının sayısını sınırlayan bir donanım hatası yaşadı. Son olarak, görüntüleme kapsamı, düşük veri hızı oynatma (Galileo'yu günler veya haftalar sonra her karşılaşmadan verileri her yörüngenin kıyamet ayağına iletmeye zorlayarak ) ve radyasyonun uzay aracının bilgisayarını sıfırlamaya zorladığı bir olayla sınırlandı . o içine güvenli mod Kasım 1999 karşılaşma sırasında. Buna rağmen Galileo, tesadüfen, Tvashtar Paterae'de Kasım uçuşu sırasında, 25 km (16 mil) uzunluğunda ve 1.5 km (0.93 mil) yüksekliğinde bir lav çeşmeleri perdesini gözlemleyerek bir patlama patlaması görüntüledi . 22 Şubat 2000'de ek bir karşılaşma gerçekleştirildi. Galileo'nun uzaktan algılama cihazlarında hiçbir yeni hata olmadan, güvenlik olayı yaşanmadan ve bir sonraki uydu karşılaşmasından önce uçuştan sonra daha fazla zaman geçmeden, Galileo daha fazla veri alıp geri gönderebildi. Prometheus, Amirani ve Tvashtar, çok yüksek çözünürlüklü görüntüleme lav akış hızındaki bu alan bilgilerin Chaac patera ve katmanlı arazide Bulicame Regio etrafında ve haritalama dağlar ve topografya Camaxtli patera , Zal patera ve Shamshu patera .
Şubat 2000 karşılaşmasının ardından, Galileo'nun Jüpiter'deki görevi Galileo Millennium Misyonu ile ikinci ve son kez uzatıldı. Bu uzatılmış misyon odağı ikisi tarafından Joviyen sistemin ortak gözlem oldu Galileo ve Cassini Jüpiter yolda için uzak bir uçuşu gerçekleştirildi, Satürn 30 Aralık, Io ortak gözlemler sırasında 2000 Keşifler Tvashtar yeni bir bulutunun ortaya ve Io'nun auroraları hakkında bilgi verdi. Tarafından Uzak görüntüleme Galileo sırasında Cassini olsa uçuşu, Tvashtar etrafında Pele, Io kutup bölgelerinde görülen bu tip ilk birini çevreleyen benzer bir yeni kırmızı halka tüy mevduat, ortaya Galileo sonradan etrafında benzer depozito sadık kalacağına Dazhbog patera Ağustos 2001'de Galileo Galileo Millennium Misyon sırasında Ağustos 6 ve 16 Ekim 2001 ve 17 Ocak 2002 tarihinde Io üç ek flybys, seslendirdi. 2001'deki her iki karşılaşma da Galileo'nun Io'nun kutup bölgelerini yakından gözlemlemesine izin verdi , ancak Ağustos 2001 uçuşundaki görüntü bir kamera arızası nedeniyle kayboldu. Manyetometreden alınan veriler, Io'nun içsel bir manyetik alandan yoksun olduğunu doğruladı, ancak bu verilerin daha sonra 2009'daki analizi, Jüpiter'in manyetosferi ile Io'nun astenosferindeki bir silikat magma okyanusu arasındaki etkileşim tarafından üretilen indüklenmiş bir manyetik alan için kanıt ortaya koydu. Ağustos 2001 uçuşu sırasında Galileo , yeni oluşan Thor volkanik bulutunun dış kısımlarından uçtu ve Io'nun volkanik malzemesinin bileşiminin ilk doğrudan ölçümüne izin verdi. Ekim 2001 karşılaşması sırasında Galileo , yeni Thor patlama bölgesini, Gish Bar Patera'da büyük bir yeni lav akışını ve Pele'deki lav gölünü görüntüledi. Karşılaşmadan önceki bir güvenlik olayı nedeniyle, Ocak 2002 uçuşu için planlanan gözlemlerin neredeyse tamamı kaybedildi.
Olası Europan biyosferinin olası biyolojik kontaminasyonunu önlemek için Galileo görevi 23 Eylül 2003'te uzay aracının kasıtlı olarak Jüpiter'e çarpmasıyla sona erdi.
Galileo Sonrası : 2003-2025
Bitişini takiben Galileo misyon, astronomlar ile Io aktif volkana izleme devam etmiştir adaptif optik gelen görüntüleme Keck teleskobu içinde Hawaii ve Avrupa Güney Gözlemevi'nin de Şili'de dan, hem de görüntüleme Hubble teleskobu . Bu teknolojiler, termal emisyonları gözlemlemek ve Pele ve Tvashtar gibi volkanlar üzerindeki gazların bileşimini ölçmek için kullanılır . Şubat 2001 Keck teleskobu gelen Görüntüleme de, Io veya yeryüzünde ya modern zamanlarda gözlenen en güçlü volkanik patlama ortaya volkan Surt . Gibi önümüzdeki on yılda çevrimiçi gelen Toprak tabanlı teleskoplar, Otuz Metre Teleskopu at Mauna Kea Observatory , elde çözünürlüğü yaklaşan, Io volkanlar, daha ayrıntılı gözlemler sağlayacaktır Galileo 'ın yakın-IR spektrometresi. Io'nun atmosferinin Hubble ultraviyole, milimetre dalgası ve yer tabanlı orta-kızılötesi gözlemleri, uydunun ekvatoru boyunca parlak, donla kaplı bölgeler ve kutup bölgeleri arasında güçlü yoğunluk heterojenlikleri ortaya çıkardı ve İyon atmosferinin süblimasyon tarafından desteklendiğine dair daha fazla kanıt sağladı. Io'nun yüzeyinde kükürt dioksit donu.
Yeni Ufuklar (2007)
Yeni Ufuklar uzay aracı, yolda için Pluto ve Kuiper kuşağı , 2.239.000 km (1.391.000 mil) bir mesafeye Io yaklaşırken, 28 Şubat 2007 tarihinde Jüpiter sistemi tarafından uçtu. Karşılaşma sırasında, piksel başına 11.2 km (6.96 mi) tepe çözünürlüğe sahip görünür görüntüleme de dahil olmak üzere Io'nun çok sayıda uzaktan gözlemi elde edildi. Gibi Galileo Io ve onun Kasım 1999 uçuşu sırasında Cassini Aralık 2000'de karşılaşma sırasında, Yeni Ufuklar 1999 lav perde ile aynı sitede büyük patlama sırasında Tvashtar yakalandı. Tvashtar'ın Io'nun kuzey kutbuna yakınlığı ve büyük boyutu nedeniyle, Yeni Ufuklar'dan Io'nun çoğu görüntüsü, Tvashtar üzerinde büyük bir tüy gösterdi ve Pele'nin tüyünün 1979'daki gözlemlerinden bu yana en büyük İyon volkanik tüyleri sınıfının ilk ayrıntılı gözlemlerini sağladı. Yeni Ufuklar ayrıca Girru Patera yakınlarındaki bir yanardağın patlamanın ilk aşamalarında görüntülerini ve Galileo'dan bu yana meydana gelen Shango Patera , Kurdalagon Patera ve Lerna Regio gibi birkaç volkanik patlamanın yüzey değişikliklerini yakaladı .
İle yapılan bir çalışma İkizler teleskop Io SO bulundu 2 atmosfer Jüpiter ile tutulması sırasında çöker. Geçmişte zaman zaman görülen tutulma sonrası parlama, Cassini uzay aracında bulunan bir alet kullanılarak yakın kızılötesi dalga boylarında tespit edildi.
Juno uzay aracı
Juno uzay aracı 2011 yılında başlatılan ve 5 Temmuz 2016 tarihinde Jüpiter yörüngesine girmiştir Juno ' ın misyonu öncelikle Jüpiter'in iç anlayışımızı, manyetik alan, aurorae ve kutup atmosfer geliştirmeye odaklanmıştır. Juno ' ın 54 günlük bir yörünge Jüpiter'in uyduları yakın geçişler sınırlayıcı gezegenimizin sert iç radyasyon kayışlara maruz bırakın sınırlamak için son derece eğimli ve daha iyi karakterize edilmesidir Jüpiter kutup bölgelerinde amacıyla yüksek eksantrik. Haziran 2021 boyunca süren birincil misyon sırasında, Juno ' bugüne kadar Io s yakın yaklaşım Io Jüpiter'in gölgesinde iken JIRAM ile yakın kızılötesi spektrometre edinme, 195.000 kilometre uzaklıkta, 17 Şubat 2020 tarihinde Perijove 25 sırasında meydana . İken, Ocak 2021 yılında NASA resmi olarak Eylül 2025 ile Juno misyonu genişletilmiş Juno ' ın son derece eğimli yörünge, kendi yörüngesinde böylece precessing olmuştur İo yörünge düzlemleri ve Jüpiter'in diğer büyük uydularından dışarı uzay aracı tutar yakın yaklaşım noktasına o Jüpiter'e artan enlemlerde ve yörüngesinin yükselen düğümü her yörüngede Jüpiter'e yaklaşıyor. Bu yörünge evrimi, Juno'nun uzatılmış görev sırasında Galilean uydularıyla bir dizi yakın karşılaşma gerçekleştirmesine izin verecek. Io İki yakın karşılaşmalar için planlanan Juno ' 1500 kilometrelik irtifalarda ile hem 30 Aralık 2023 ve 3 Şubat 2024 tarihinde ın genişletilmiş misyon. Temmuz 2022 ile Mayıs 2025 arasında 11.500 ila 90.000 kilometre arasında irtifalarda dokuz ilave karşılaşma daha planlanıyor. Bu karşılaşmaların birincil amacı, doppler izlemeyi kullanarak Io'nun yerçekimi alanını anlamamızı geliştirmek ve o zamandan beri yüzey değişikliklerini aramak için Io'nun yüzeyini görüntülemek olacak. Io en son 2007'de yakından görüldü.
Juno , birkaç yörünge boyunca, volkanik bulutları aramak için geniş açılı, görünür ışıklı bir kamera olan JunoCAM'ı ve Io'nun yanardağlarından gelen termal emisyonu izlemek için yakın kızılötesi bir spektrometre ve görüntüleyici olan JIRAM'ı kullanarak Io'yu uzaktan gözlemledi. JIRAM yakın-kızılötesi spektroskopisi şimdiye kadar Io'nun yüzeyi boyunca kükürt dioksit donunun kaba haritalanmasına ve ayrıca 2.1 ve 2.65 µm'de güneş ışığını zayıf bir şekilde emen küçük yüzey bileşenlerinin haritalanmasına izin verdi.
| Juno , 100.000 km'den (62.100 mi) daha düşük irtifalarda Io ile karşılaşır | ||||
|---|---|---|---|---|
| yörünge | Tarih | Rakım | Notlar | |
| PJ25 | 17 Şubat 2020 | 195.104 km | 121.000 mil | Birincil görev sırasında Io ile en yakın karşılaşma |
| PJ43 | 5 Temmuz 2022 | 86.096 km | 53.500 mil | |
| PJ47 | 14 Aralık 2022 | 63.732 km | 39.600 mil | |
| PJ49 | 1 Mart 2023 | 51.569 km | 32.000 mil | |
| PJ51 | 16 Mayıs 2023 | 37.398 km | 23.200 mil | |
| PJ53 | 31 Temmuz 2023 | 22.170 km | 13.800 mil | |
| PJ55 | 15 Ekim 2023 | 11.630 km | 7.230 mil | |
| PJ57 | 30 Aralık 2023 | 1.500 km | 932 mil | |
| PJ58 | 3 Şubat 2024 | 1.423 km | 884 mil | |
| PJ60 | 9 Nisan 2024 | 18.557 km | 11.531 mil | |
| PJ67 | 25 Kasım 2024 | 83.861 km | 52.100 mil | |
| PJ72 | 8 Mayıs 2025 | 89.125 km | 55.380 mil | |
Gelecek görevler
Jovian sistemi için planlanan iki görev var. Jüpiter Buzlu Ay Explorer (SUYU) planlı olduğu Avrupa Uzay Ajansı Ganymede yörüngede sona amaçlanmaktadır Joviyen sistemine misyon. JUICE, 2022 için planlanan bir lansmana sahip ve Jüpiter'e varış 2029 Ekim olarak planlanıyor. JUICE, Io'nun yanından uçmayacak, ancak Io'nun volkanik aktivitesini izlemek ve yüzey kompozisyonunu ölçmek için dar açılı bir kamera gibi araçlarını kullanacak. Ganymede yörüngesinin yerleştirilmesinden önceki görevin iki yıllık Jüpiter turu aşaması. Europa Clipper , Jüpiter'in uydusu Europa'ya odaklanan Jovian sistemine yönelik planlanmış bir NASA görevidir. JUICE gibi, Europa Clipper da Io'nun yanından geçiş yapmayacak, ancak uzak yanardağ izleme olasılığı yüksek. Europa Clipper, fırlatma aracına bağlı olarak 2020'lerin sonlarında veya 2030'ların başlarında Jüpiter'e varış ile 2025'te planlanmış bir lansmana sahip.
Io Volcano Observer ( IVO ) olarak adlandırılan Io'ya özel bir görev , Discovery Programı için 3.5 yıl boyunca Io'nun en az on uçuşunu gerçekleştirecek bir Jüpiter yörünge aracı olarak önerildi . 2020'de, 2019 Discovery görev çağrısının bir parçası olarak IVO, Faz A çalışmasına devam etmek için dört görevden biri olarak seçildi. Uçmak üzere seçilirse, küresel ısı akışını, indüklenen manyetik alanını, lavının sıcaklığını ve atmosferinin, volkanik tüylerin ve lavların bileşimini ölçerek Io'nun aktif volkanizmasını ve Jüpiter sistemi üzerindeki etkisini bir bütün olarak keşfedecekti. . Birincil fırlatma penceresiyle, Ocak 2029'da başlayacak ve 2 Ağustos 2033'te Jüpiter'e ulaşacak.
Ayrıca bakınız
Referanslar