İo (uydu)

İo veya Io (eski adıyla Jüpiter I), Jüpiter'in Galilei uydularından yörüngesi en içte bulunanı ve üçüncü en büyük olanıdır. Güneş Sisteminin en büyük dördüncü uydusudur. 1610 yılında Galileo Galilei tarafından keşfedilmiştir. Adını Yunan mitolojisinde Zeus'un sevgililerinden biri olan "Io" karakterinden alır. Güneş Sistemi'nde üzerinde sürekli olarak gazlar ve lav püskürten yanardağlar bulunan tek uydudur.

Io, 400 aktif yanardağı ve jeolojik yapısı ile Güneş Sistemi'ndeki en aktif gök cismi ve en yüksek yoğunluk ve yüzey yerçekimine sahip olan uydudur. Jüpiter'in çekim gücü ile kendi çekim gücü arasındaki iç sürtünmeden dolayı sürekli gelgitlere maruz kalmaktadır. Volkanları, yüzeyden 500 km yukarıya sülfür ve sülfür dioksit püskürtür.

Io'nun bildirilen ilk gözlemi, Galileo Galilei tarafından 7 Ocak 1610 tarihinde Padova Üniversitesi'nde 20x kırılmalı teleskop kullanılarak gerçekleşti. Ancak bu gözlemde Galileo, teleskopunun düşük gücü nedeniyle Io ve Europa'yı ayıramadı ve bu yüzden ikisini tek bir ışık noktası olarak kaydetti. Ertesi gün 8 Ocak 1610'da (IAU'nun Io için keşif tarihi olarak kullanılan) Galileo'nun Jüpiter sistemi gözlemleri sırasında Io ve Europa ilk kez ayrı cisimler olarak gözlemlendi. Io'nun ve Jüpiter'in diğer Galilei uydularının keşfi, Mart 1610'da Galileo'nun Sidereus Nuncius'unda yayınlandı. Simon Marius, 1614'te yayınladığı Mundus Jovialis''''inde Io ile birlikte Jüpiter'in diğer uydularını 1609'da Galileo'nun keşfinden bir hafta önce ilk olarak kendisinin gözlemlediğini iddia etti. Galileo bu iddiadan şüphe etmiş ve Marius'un çalışmasını "intihal" olarak nitelendirmiştir. Her halükarda Marius'un ilk gözlemi, Gregoryen takviminin 8 Ocak 1610'una eşdeğer olan Jülyen takviminin 29 Aralık 1609'unda gerçekleşti ve bu nedenle Galileo, kesin bir şekilde Jüpiter uydularını Marius'tan önce keşfetmişti. Galileo'nun çalışmasını Marius'tan önce yayınladığı göz önüne alındığından, Galileo'nun keşfi olarak kabul edilir.

Io'nun yanından geçen ilk uzay aracı, sırasıyla 3 Aralık 1973 ve 2 Aralık 1974'te Pioneer 10 ve 11 sondalarıydı. Radyo izleme, Io'nun kütlesi ve boyutu hakkında daha doğru bir tahmin sağladı, bu da dört Galilei uydusu arasında en yüksek yoğunluğa sahip olduğunu ve ağırlıklı olarak su buzundan değil silikat kayalardan oluştuğunu düşündürdü. İki Pioneer sondası ayrıca, Io'nun yörüngesi çevresinde ince bir atmosferin ve yoğun bir radyasyon kuşağının varlığını da ortaya çıkardı. Pioneer 11'deki kameralar da kuzey kutbu bölgesinin güzel bir fotoğrafını çekmeyi başardı. Pioneer 10'un üst geçişi sırasında yakın çekim fotoğraflar çekmesi planlanmıştı, fakat yoğun radyasyon alanı nedeniyle bu fotoğraflar kaybedildi.

VoyagerVoyager 1 ve Voyager 2 sondaları 1979 yılında Io'nun yanından geçtiğinde, daha gelişmiş görüntüleme sistemleri sayesinde çok daha ayrıntılı görüntüler elde edilebildi. Voyager 1, 5 Mart 1979'da 20.600 km mesafeden Io'nun yakınından geçti. Yaklaşım sırasında elde edilen görüntüler çarpma kraterlerinin olmadığı, garip ve çok renkli bir manzarayı ortaya çıkardı. Yüksek çözünürlüklü görüntüler, tuhaf şekilli çukurlarla kesintiye uğramış nispeten genç bir yüzeyi, Everest Dağı'ndan daha yüksek olan dağları ve volkanik lav akıntılarına benzeyen özellikleri gösterdi.

Yaklaşımdan kısa bir süre sonra Voyager seyrüsefer mühendisi Linda A. Morabito, görüntülerden birinde yüzeyden çıkan bir baca dumanını fark etti. Diğer Voyager 1 görüntülerinin analizi, yüzeye dağılmış buna benzer dokuz baca dumanını gösterdi ve böylece Io'nun volkanik olarak aktif olduğu kanıtlanmış oldu. Aslında bu sonuç, Voyager 1 yakınlaşmasından kısa bir süre önce Stanton J. Peale, Patrick Cassen ve R. T. Reynolds tarafından yayınlanan bir makalede tahmin edilmişti. Yazarlar, Io'nun iç kısmının Europa ve Ganymede ile yörüngesel rezonansının neden olduğu önemli bir gelgit ısınması yaşaması gerektiğini hesaplamışlardı. Bu uçuştan elde edilen veriler, Io yüzeyinde kükürt ve kükürt dioksit buzlarının hakim olduğunu gösterdi. Bu bileşikler aynı zamanda Io'nun ince atmosferine ve yörüngesinde merkezlenmiş plazma torusuna da hakimdir.Voyager 2, 9 Temmuz 1979'da 1.130.000 km mesafeden Io geçişini yaptı. Voyager 1 kadar yakına yaklaşamasa da, iki uzay aracı tarafından çekilen görüntülerin karşılaştırmaları, bu yakınlaşmalar arasındaki dört ayda meydana gelen birkaç yüzey değişikliğini gösterdi. Voyager 2 bütün bunlara ek olarak, Jüpiter (Jovian) sisteminden ayrılırken Io'nun hilal şeklindeki gözlemlerini, Mart'ta gözlemlenen dokuz baca dumanından yedisinin Temmuz 1979'da hala aktif olduğunu ve yakın geçişler arasında sadece Pele yanardağının kapandığını ortaya koydu.

Galileo uzay aracı, 1995'te Jüpiter'e ulaştı ve 1999'un sonlarında Io'nun yanından geçti. Galileo, Io'ya diğer bütün sondalardan daha fazla yaklaştı, birçok fotoğraf çekti, püsküren volkanlar gözlemledi ve Io'nun Güneş Sistemi'ndeki kayaç iç gezegenler gibi büyük bir demir çekirdeği olduğunu keşfetti.

Io, Jüpiter'in etrafında gezegenin merkezinden 421.700 km ve bulut tepelerinden 350.000 km uzaklıktaki yörüngesinde dönmektedir. Jüpiter'in Galilei uydularından en içte olanıdır ve yörüngesi Thebe ve Europa'nın arasında yer alır. Jüpiter'in iç uyduları da dahil olmak üzere beşinci sıradaki uydudur. Yörüngesini tamamlaması 42,456 saat sürer, bu da tek bir gece gözleminde hareketinin büyük bir kısmının tespit edilebileceği anlamına gelir. Europa ile 2:1, Ganymede ile 4:1 yörüngesel rezonanstadır. Bu rezonans, jeolojik aktivitesi için ana ısı kaynağını oluşturan 0,0041'lik yörünge dış merkezliğinin korunmasına yardımcı olur. Bu zoraki dış merkezlik olmasa, gelgit zayıflamasından dolayı yörüngesi dairesel hale gelecek ve jeolojik olarak daha az aktif bir uydu olmasına yol açacaktı.

Diğer Galilei uyduları ve Ay gibi, Io da yörünge periyodu ile senkronize bir şekilde döner ve bir yüzü neredeyse Jüpiter'e dönük olur. Bu senkronizasyon, uydunun boylam sisteminin tanımında da kullanılmaktadır. Io'nun başlangıç meridyeni, kuzey ve güney kutbu ile ekvatoru alt-Jovian noktasında keser. Bununla birlikte, bu meridyen için benzersiz bir referans olarak atanacak hiçbir yüzey özelliği henüz tanımlanmamıştır. Io'nun her zaman Jüpiter'e bakan tarafı alt-jovian yarımküre olarak bilinirken, her zaman uzağa bakan tarafı anti-jovian yarımküre olarak bilinir. Ayrıca, hareket yönüne bakan taraf ön yarımküre, ters yöne bakan taraf ise arka yarımküre olarak tanımlanır.

Io'nun zoraki yörünge eksantrikliği tarafından üretilen gelgit ısınması, onu yüzlerce volkanik baca ve muazzam lav akıntılarıyla güneş sisteminin volkanik olarak en aktif dünyalarından biri haline getirmiştir. Büyük bir patlama sırasında, çoğunlukla magnezyum açısından zengin mafik veya ultramafik tipte bazaltik lavlardan oluşan onlarca hatta yüzlerce kilometrelik lav akıntıları üretilebilir. Bu aktivitenin yan ürünleri; kükürt, kükürt dioksit ve piroklastik silikatlardır (kül benzeri). Bunlar 200 km yüksekliğe kadar püskürtülür, büyük şemsiye şeklinde duman üretir ve çevresindeki toprağı kırmızı, siyah ve beyaz renklere bezeyerek Io'nun alacalı atmosferini oluşturur. Io'nun volkanik bulutlarından bazılarının geri düşmeden önce yüzeyden 500 km'den fazla uzaklaştığı, püskürtülen malzemenin yaklaşık 1 km/s hıza ulaştığı ve çapı 1000 km'nin üzerinde kırmızı halkalar oluşturduğu görülmüştür.

Io'nun yüzeyi, genellikle düz ve dik duvarlarla çevrelenmiş patera'' olarak bilinen volkanik çöküntülerle bezelidir. Bu nitelikleri onları karasal kalderalara benzetir, fakat aynı şekilde boş lav odasının çökmesi nedeniyle mi oluştukları bilinmemektedir. Dünya ve Mars'taki benzerlerinden farklı olarak bu çöküntüler genellikle kalkan volkanlarının zirvelerinde bulunmaz ve ortalama 41 km çaplarıyla daha büyüktür (en büyüğü Loki Patera 202 km çapındadır). Oluşum mekanizması ne olursa olsun, birçok pateranın morfolojisi ve dağılımı bu oluşumların yapısal olarak kontrol edildiğini ve çoğunlukla faylar veya dağlarla sınırlandırıldığını göstermektedir. Pateralar genellikle kendilerini hem lav gölleri, hem de 2001 yılında Gish Bar Patera'daki bir patlamada olduğu gibi patera ovalarına yayılan lav akışları olarak gösteren volkanik patlamaların sahnelendiği yerdir.