Jelaskan Interaksi dengan magnetosfer Jupiter dari Io (satelit)

Io berperan penting dalam membentuk medan magnet Jupiter dengan bertindak sebagai generator elektrik yang dapat menghasilkan aliran listrik sebesar 3 juta ampere, sehingga melepaskan ion-ion yang membuat ukuran medan magnet Jupiter dua kali lebih besar dari yang seharusnya. Magnetosfer Jupiter membersihkan gas dan debu dari atmosfer tipis Ion dengan laju 1 ton per detik. Materi-materi yang dibersihkan tersebut sebagian besar terdiri dari sulfur, oksigen, dan klorin atomik yang terionisasi; sodium dan potassium atomic; sulfur dioksida dan sulfur molekuler; dan debu sodium klorida. Materi-materi tersebut dihasilkan oleh aktivitas vulkanik Io, tetapi materi yang terlepas ke medan magnet Jupiter dan ruang antarplanet secara langsung berasal dari atmosfer Io. Materi-materi tersebut (tergantung ionisasi dan komposisi) akan berakhir di berbagai awan netral (tidak terionisasi) dan sabuk radiasi di magnetosfer Jupiter, atau kadang-kadang terlepas dari sistem Jupiter.

Di sekeliling Io (di jarak sejauh enam jari-jari Io dari permukaan) terdapat awan sulfur, oksigen, sodium, dan potasium netral. Partikel-partikel tersebut berasal dari atmosfer atas Io dan mengalami peningkatan energi akibat tubrukan dengan ion-ion di torus plasma dan proses-proses lain yang mengisi sfer Hill Io (zona yang tidak didominasi oleh gravitasi Jupiter, tetapi oleh gravitasi Io). Sebagian dari materi tersebut terlepas dari tarikan gravitasi Io dan masuk ke dalam orbit di sekitar Jupiter. Dalam waktu 20 jam, partikel-partikel tersebut menyebar dari Io dan membentuk awan netral yang berbentuk seperti pisang dan dapat mencapai jarak hingga enam jari-jari Jupiter dari Io, baik di dalam orbit Io maupun di luar atau di belakang orbit Io. Proses tubrukan yang meningkatkan energi partikel-partikel tersebut juga kadang-kadang mengadakan elektron untuk ion-ion sodium di torus plasma, sehingga melepaskan partikel-partikel netral dari torus. Namun, kecepatan partikel-partikel tersebut masih tetap sama (70 km/detik bila dibandingkan dengan kecepatan 17 km/detik di orbit Io).

Io mengorbit Jupiter di dalam sabuk radiasi intens yang disebut torus plasma Io. Plasma di cincin yang berbentuk seperti donat dan terdiri dari sulfur, oksigen, sodium, dan klorin terionisasi ini terbentuk ketika atom-atom netral di “awan” yang mengililingi Io terionisasi dan turut terbawa oleh magnetosfer Jupiter. Tidak seperti partikel lain di awan netral, partikel-partikel tersebut turut berotasi dengan magnetosfer Jupiter serta mengelilingi Jupiter dengan laju 74 km/detik. Seperti medan magnet Jupiter, torus plasma mengalami kemiringan sumbu pada khatulistiwa Jupiter (dan bidang orbital Io), sehingga Io pada waktu tertentu berada di atas atau di bawah inti torus plasma. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, kecepatan dan energi ion yang tinggi mengakibatkan pelepasan atom-atom dan molekul-molekul netral dari atmosfer dan awan netral luar Io. Torus ini terdiri dari tiga bagian: torus luar yang "hangat" dan berada di luar orbit Io; wilayah vertical yang disebut "pita", yang terdiri dari wilayah sumber netral dan plasma yang mendingin, yang terletak di ruang antara Io dan Jupiter; dan torus dalam yang "dingin", yang terdiri dari partikel-partikel yang secara perlahan menyulur ke Jupiter. Setelah berdiam selama sekitar 40 hari di dalam torus, partikel di torus yang "hangat" terlepas dan berperan dalam membuat magnetosfer Jupiter menjadi lebih besar, karena tekanan ke luar partikel-partikel tersebut memperbesar magnetosfer dari dalam. Partikel-partikel dari Io yang terdeteksi sebagai variasi plasma magnetosferik telah dideteksi hingga magnetotail panjang oleh New Horizons. Untuk mempelajari variasi dalam torus plasma, para peneliti mengukur sinar ultraviolet yang dikeluarkan. Meskipun variasi semacam itu tidak sepenuhnya terkait dengan variasi aktivitas vulkanik Io (asal usul semua materi di torus plasma), aktivitas vulkanik terkait dengan keberadaan awan sodium netral.

Saat melewati Jupiter pada tahun 1992, wahana Ulysses mendeteksi aliran partikel sebesar debu yang dikeluarkan dari sistem Jupiter. Debu ini menjauhi Jupiter dengan kecepatan beberapa ratus kilometer per detik, memiliki rata-rata ukuran sebesar 10 μm, dan sebagian besar terdiri dari sodium klorida. Pengukuran yang dilakukan oleh wahana Galileo menunjukkan bahwa aliran debu tersebut berasal dari Io, namun masih belum diketahui bagaimana partikel-partikel tersebut terbentuk.

Garis medan magnet Jupiter yang dilewati oleh Io mengombinasikan atmosfer dan awan netral Io dan atmosfer atas kutub Jupiter dengan menghasilkan aliran listrik yang disebut tabung fluks Io. Aliran ini menghasilkan nyala aurora di wilayah kutub Jupiter yang disebut "jejak kaki Io", serta aurora di atmosfer Io. Partikel dari interaksi aurora ini menggelapkan wilayah kutub Jupiter (dalam panjang gelombang tampak). Letak Io dan "jejak kaki"nya sangat memengaruhi pancaran radio Jupiter: ketika Io tampak, sinyal radio dari Jupiter meningkat. Misi Juno yang direncanakan pada dasawarsa selanjutnya akan membantu menjelaskan peristiwa ini. Garis medan magnet Jupiter yang melewati ionosfer Jupiter juga memicu aliran listrik, yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet terinduksi di bagian dalam Io. Proses tersebut diduga terjadi di dalam samudra magma silikat yang cair sebagian 50 kilometer di bawah permukaan Io. Medan magnet terinduksi serupa ditemukan di satelit-satelit Galileo lainnya oleh wahana Galileo; namun, berbeda dengan Io, medan magnet tersebut dihasilkan di samudra air yang cair di bawah permukaan satelit-satelit tersebut.