Jo (pavadonis)

Atklāšanas vēsture un nosaukums

Jo atklāja Galileo Galilejs 1610. gadā ar pasaulē pirmo teleskopu. Uz pavadoņa pirmatklājēja statusu pretendēja arī vācu astronoms Simons Mariuss, kurš novēroja pavadoni 1609. gadā, taču pētījumu rezultātus nebija publicējis.
Nosaukumu „Jo” deva tieši Simons Mariuss 1614. gadā pēc sengrieķu mitoloģiskas personas vārda, taču ilgu laiku tas netika lietots. Galilejs četrus atklātos pavadoņus nosauca par „Mediči planētām” un deva tiem kārtas numurus. Jo skaitījās kā „pirmais Jupitera pavadonis”. Tikai 20. gs. vidū nosaukums „Jo” guva vispārēju atzīšanu.

Vulkānisms

Jo raksturojas ar intensīvāko vulkānisko darbību Saules sistēmā. Vienlaicīgi var notikt vairāk kā 10 vulkanisko izvirdumu. Izvirdumu konfigurācija mainās ļoti strauji. Piemēram, četru mēnešu laikā starp „Voyager-1” un „Voyager-2” lidojumiem vieni vulkāni apdzisa, bet citi sāka aktīvu darbību. Jo reljefs pilnībā izmainās dažu simtu gadu laikā. Lielākie Jo vulkānu izvirdumi izmet lavu ar ātrumu 1 km/sek. 300 kilometru augstumā. Daudzu vulkānu krāteri sasniedz milzīgus izmērus.
Līdzīgi Zemes vulkāniem, Jo vulkāni izverd sēru un sēra dioksīdu. Agrāk domāja, ka lavas straumes uz Jo sastāv no sēra savienojumiem, taču tagad speciālisti uzskata, ka tās ir izkausēti ieži, tādi pat, kā uz Zemes.
Vulkāniskās darbības enerģija, iespējams, rodas paisuma gravitācijas spēku iedarbībā, Jupiteram, Eiropai un Ganimēdam mijiedarbojoties ar Jo. Gravitācijas iespaids rada Jo virsmas vertikālās svārstības ar 100 metru amplitūdu.

Fiziskais raksturojums

Jo atšķiras no daudziem citiem lielo planētu pavadoņiem (kuru sastāvā ir daudz ledus) ar to, ka tas, līdzīgi Zemes grupas planētām, pārsvarā sastāv no iežiem. Pēc zondes „Galileo” datiem uz Jo ir savs magnētiskais lauks, kas liecina par izkausēta dzelzs kodola eksistenci. Tā rādiuss ir virs 900 km. Pēc kāda zinātnieka domām, Jo iekšējā struktūra ir līdzīga Ganimēdam bez ūdens un ledus slāņa.
Kad 1979. gadā „Voyager-1” pārraidīja pirmos Jo attēlus, zinātnieki cerēja ieraudzīt daudz triecienkrāteru, kas liecinātu par pavadoņa virsmas vecumu. Bet izrādījās, ka krāteri uz Jo praktiski nav sastopami, jo tiek iznīcināti ar regulāriem izplūstošās lavas izvirdumiem un straumēm.
Bez vulkāniem uz Jo ir arī nevulkāniskas izcelsmes kalni, izkausēta sēra ezeri, simtiem kilometru garas lavas straumes un vairākus kilometrus dziļas kalderas. Jo virsmas raibais krāsojums izskaidrojams ar sēra īpašību pēc atdzišanas saglabāt savu krāsu, kura iegūta, uzkarstot līdz augstām temperatūrām. Tā kā sērs izvirduma laikā sakarst līdz dažādām temperatūrām, tad arī veidojas atšķirīgs krāsojums. Bez tam, sēra savienojumiem ir ļoti plašs krāsojuma spektrs.
Pavadoņa virsma, iespējams, sastāv no silikātiežiem un sēra savienojumiem. Mērījumi, kuri veikti ar Habla teleskopu, atklāja pārsteidzoši augstu nātrija saturu. Iespējams, ka dažādu virsmas apgabalu ķīmiskais sastāvs būtiski variē.
Atšķirībā no citiem Galileja pavadoņiem uz Jo nav ūdens vai ledus. Iespējams, ka tā rezultātā, ka Jupiters agrīnajās attīstības stadijās bija daudz karstāks, gaistošās vielas aizplūda no Jo, bet ne tik karsts, lai tālākie pavadoņi paliktu bez ūdens.
Uz Jo ir atklāta ļoti retināta atmosfēra, kas sastāv no sēra dioksīda un, iespējams, citām gāzēm.

Radiouzliesmojumi

Jo pārvietojas Jupitera magnētiskajā laukā, ģenerējot spēcīgus elektriskos lādiņus. To jauda sasniedz 1000 gigavatu, bet potenciālu starpība — 400 kV. Rezultātā notiek spēcīgi radiouzliesmojumi, kurus var detektēt pat uz Zemes, un kuri ilgu laiku tika uzskatīti par „Jupitera noslēpumu”. Elektriskā strāva plūst pateicoties jonizētu atomu klātbūtnei, kas pamet Jo lielos apmēros - daži tūkstoši kilogramu sekundē. Šīs izplūstošās vielas avots ir pavadoņa vulkāniskie izvirdumi. Pateicoties Jupitera magnētiskā lauka ātrajai rotācijai, lādētās daļiņas gar Jo orbītu izveido plazmas gredzenu, kurš intensīvi izstaro ultravioleto gaismu.
Daļiņas, kas pamet šo gredzenu, daļēji veido ļoti spēcīgu Jupitera magnetosfēru. Tā rezultātā radiācijas līmenis Jupitera apkaimē ir ļoti augsts.

Jo pētījumi ar starpplanētu zondēm

Pirmās Jo kosmiskās fotogrāfijas (skat.) veica zonde „Pioneer-11”, lidojot garām Jupiteram 1974. gada decembrī. Attēlu kvalitāte bija labāka, nekā ar tā laika teleskopiem.
1979. gada martā 20 tūkst. km attālumā garām Jo nolidoja „Voyager-1”, bet jūlijā - „Voyager-2” nolidoja 1,1 mlj. km attālumā. Zondes nosūtīja kvalitatīvus pavadoņa attēlus (piem. skat.), kā arī veica dažādus mērījumus. Pateicoties šīm zondēm uz Jo tika atklāts aktīvs vulkānisms.
No 1995. gada decembra līdz 2003. gada septembrim Jupitera sistēmu pētīja „Galileo”. No 35 aplidojumiem ap Jupiteru, 7 tika izplānoti, lai pētītu Jo (minimālais attālums — 102 km). Ar šīs zondes palīdzību pavadonis tika detalizēti izpētīts, kā arī tika saņemtas daudz jaunas informācijas (piem. izmērīts Jo magnētiskais lauks).
2000. gada decembrī garām Jupiteram nolidoja zonde „Cassini-Huygens”, kas ar savu jūtīgo ultravioleto spektrometru ieguva jaunus datus par Jo izveidoto plazmas gredzenu.