Io (vệ tinh)

context: Io quay quanh Sao Mộc ở khoảng cách 421.700 km (262.000 dặm) tính từ tâm hành tinh hay 350.000 km (217.000 dặm) tính từ trên đỉnh các đám mây. Là vệ tinh nằm gần Sao Mộc nhất trong số các vệ tinh Galile, quỹ đạo của nó nằm giữa quỹ đạo Thebe và Europa. Trong số các vệ tinh phía trong của Sao Mộc, Io đứng thứ năm tính từ trong ra. Nó mất 42,5 giờ để hoàn thành một vòng (đủ nhanh để chuyển động của nó được quan sát trong một đêm). Io có cộng hưởng quỹ đạo chuyển động trung bình 2:1 với Europa và 4:1 với Ganymede, hoàn thành hai vòng quay quanh Sao Mộc mỗi lần Europa thực hiện điều này, và bốn lần với mỗi lần Ganymede bay quanh Sao Mộc. Sự cộng hưởng này giúp duy trì độ lệch tâm quỹ đạo của Io (0,0041), và cung cấp nguồn nhiệt chính cho hoạt động địa chất của nó (xem đoạn "Nhiệt thủy triều" để có giải thích chi tiết hơn về quá trình này). Nếu không có sự lệch tâm cưỡng bức này, quỹ đạo của Io sẽ trở thành hình tròn vì sự tiêu mòn thủy triều, làm giảm hoạt động địa chất của nó. Giống như các vệ tinh loại Galile khác của Sao Mộc và Mặt Trăng của Trái Đất, Io quay đồng bộ với chu kỳ quỹ đạo của nó, luôn hướng một mặt về phía Sao Mộc.
qas: question: Mặt trăng thứ năm của sao Mộc mất bao lâu để hoàn tất một vòng quỹ đạo và trở lại vị trí cũ?
answers: text: 42,5 giờ

context: Io đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành từ trường Sao Mộc. Quyển từ của Sao Mộc quét sạch khí và bụi khỏi khí quyển mỏng của Io với tốc độ 1 tấn trên giây. Vật liệu này chủ yếu hình thành từ lưu huỳnh, ôxy và clo ion hóa và nguyên tử; natri và kali nguyên tử; điôxít lưu huỳnh và lưu huỳnh phân tử; và bụi clorua natri. Các vật liệu này lại có nguồn gốc từ hoạt động núi lửa của Io, nhưng vật liệu thoát khỏi từ trường của Sao Mộc vào không gian liên hành tinh đi trực tiếp vào khí quyển Io. Các vật liệu này, tùy thuộc tình trạng ion hóa và thành phần của chúng, tạo thành nhiều đám mây trung tính (không ion hóa) và các vành đai bức xạ trong quyển từ của Sao Mộc và, trong một số trường hợp, cuối cùng bị bắn khỏi hệ Sao Mộc.
qas: question:  Sao Mộc quét sạch bao nhiêu khí và bụi khỏi khí quyển mỏng của Io trong một giây?
answers: text: 1 tấn trên giây

context: Chủ yếu gồm đá silicat và sắt, Io có thành phần tương tự các hành tinh đất đá hơn là giống với các vệ tinh ở phía ngoài hệ Mặt Trời, chủ yếu gồm hỗn hợp nước đóng băng và silicat. Io có mật độ 3,5275 g/cm³, mật độ cao nhất trong số tất cả các vệ tinh trong hệ Mặt Trời; hơi lớn hơn các vệ tinh Galile khác và lớn hơn Mặt Trăng của Trái Đất. Các mô hình dựa trên những đo đạc của Voyager và Galileo về khối lượng vệ tinh này, bán kính và hệ số hấp dẫn bốn cực (các giá trị số liên quan tới khối lượng được bố trí như thế nào bên trong một vật thể) cho thấy cấu trúc trong của nó phân dị với lớp vỏ và lớp phủ (quyển manti) bên ngoài giàu silicat và lớp lõi bên trong giàu sắt hay sulfua sắt. Lõi kim loại chiếm xấp xỉ 20% khối lượng Io. Dựa vào khối lượng lưu huỳnh trong lõi, lõi có bán kính trong khoảng 350 tới 650 km (220 tới 400 dặm) nếu nó hầu như gồm toàn bộ là sắt, hay trong khoảng 550 tới 900 km (310 tới 560 dặm) nếu lõi gồm hỗn hợp sắt và lưu huỳnh. Từ kế của Galileo không thể phát hiện một từ trường phía trong Io, gợi ý rằng lớp lõi không đối lưu.
qas: question: Lõi kim loại chiếm tỉ lệ bao nhiêu trong khối lượng lo?
answers: text: 20%

context: Không giống Mặt Trăng của Trái Đất, nguồn nhiệt chính bên trong của Io có xuất xứ từ sự tiêu mòn thủy triều chứ không phải do sự phân rã đồng vị hạt nhân, kết quả của sự cộng hưởng quỹ đạo của Io với Europa và Ganymede. Nguồn nhiệt này phụ thuộc vào khoảng cách của Io với Sao Mộc, độ lệch tâm quỹ đạo, thành phần bên trong và tình trạng vật lý của nó. Cộng hưởng Laplace của nó với Europa và Ganymede giúp duy trì độ lệch tâm của Io và khiến sự tiêu mòn thủy triều bên trong Io không thể làm quỹ đạo của nó trở nên tròn. Quỹ đạo cộng hưởng cũng giúp duy trì khoảng cách của Io với Sao Mộc; nếu không thủy triều xuất hiện trên Sao Mộc sẽ từ từ khiến Io di chuyển xoắn ốc ra phía ngoài hành tinh mẹ. Các khác biệt theo chiều thẳng đứng trong bướu thủy triều của Io, giữa khoảng thời gian Io ở điểm xa nhất và điểm gần nhất trên quỹ đạo của nó có thể lên tới 100 m (330 ft). Sự ma sát hay tiêu mòn thủy triều được tạo ra ở phía bên trong Io vì sự khác biệt trong lực kéo thủy triều này, mà, nếu không có quỹ đạo cộng hưởng, sẽ biến quỹ đạo của Io thành hình tròn, tạo ra nhiệt thủy triều mạnh bên trong Io, làm nóng chảy một khối lượng lớn lớp phủ và lõi vệ tinh này. Khối năng lượng được tạo ra lớn hơn gấp đến 200 lần so với khối năng lượng được phân rã phóng xạ tạo ra. Nguồn nhiệt này được giải phóng dưới dạng hoạt động núi lửa, tạo ra dòng nhiệt lớn đã quan sát được (tổng cộng: 0,6 tới 1,6×1014 W). Các mô hình quỹ đạo của nó cho thấy khối năng lượng nhiệt thủy triều bên trong Io thay đổi theo thời gian, và dòng nhiệt hiện tại không đại diện cho mức độ trung bình của một thời gian dài.
qas: question: Nguồn nhiệt của Io xảy ra do sự tiêu mòn của thủy triều bắt nguồn từ những gì?
answers: text: sự cộng hưởng quỹ đạo

context: Hình dạng nhiều màu sắc của Io là kết quả của nhiều vật liệu được tạo ra bởi các hoạt động núi lửa mạnh của nó. Các vật liệu này gồm silicat (như octopyroxen), lưu huỳnh và điôxít lưu huỳnh. Băng điôxít lưu huỳnh tồn tại khắp nơi trên bề mặt Io, hình thành các vùng lớn được bao phủ bởi các vật liệu màu trắng hay xám. Lưu huỳnh cũng được quan sát thấy ở nhiều địa điểm trên khắp hành tinh này, hình thành nên các vùng màu vàng và vàng xanh. Lưu huỳnh lắng đọng ở các vùng vĩ độ trung và vùng cực thường bị thiệt hại bởi bức xạ, phá vỡ lưu huỳnh chuỗi 8 (S8) ổn định thông thường. Sự thiệt hại bức xạ này tạo ra các vùng cực màu đỏ nâu của Io.
qas: question: Loại thiệt hại nào gây ra đối với các bộ phận Io màu đỏ và nâu?
answers: text: bức xạ

context: Nhiệt thủy triều do sự lệch tâm quỹ đạo cưỡng bức của Io tạo ra đã khiến vệ tinh này trở thành một trong những thiên thể có hoạt động núi lửa mạnh nhất trong hệ Mặt Trời, với hàng trăm trung tâm núi lửa và các dòng dung nham lớn. Trong một đợt phun trào lớn, các dòng chảy dung nham dài hàng chục thậm chí hàng trăm kilômét có thể được thạo ra, chủ yếu gồm các dòng dung nham bazan silicat với các thành phần hoặc mafic hay siêu mafic (giàu magiê). Như một sản phẩm phụ của hoạt động này, lưu huỳnh, khí điôxít lưu huỳnh và vật liệu mạt vụn núi lửa silicat (như tro) bị thổi lên độ cao tới 500 km (310 dặm) vào không gian, tạo ra những đám khói lớn, hình nấm, khiến bề mặt loang lổ màu đỏ, đen và trắng, và cung cấp vật liệu cho khí quyển mỏng của Io cũng như quyển từ lớn của Sao Mộc.
qas: question: Có hàng trăm thứ gì vì nhiệt thủy triều?
answers: text: trung tâm núi lửa và các dòng dung nham lớn

context: Sự khám phá các đám khói tại các núi lửa Pele và Loki là dấu hiệu đầu tiên cho thấy rằng Io có hoạt động địa chất. Nói chung, những đám khói này được hình thành khi những chất dễ bay hơi như lưu huỳnh và điôxít lưu huỳnh bị các núi lửa trên Io phun lên trời ở tốc độ lên tới 1 km/s (0,6 dặm/s). Các vật liệu khác có thể có trong những đám khói núi lửa gồm natri, kali, và clo. Những đám khói này có vẻ được hình thành theo một trong hai cách. Những đám khói lớn nhất trên Io đã được tạo ra khi khí lưu huỳnh và điôxít lưu huỳnh thoát ra khỏi macma đang phun trào tại các miệng núi lửa hay các hồ dung nham, thường kéo theo vật liệu silicat dung nham núi lửa với chúng. Những đám khói này hình thành nên các chất lắng đọng màu đỏ (từ lưu huỳnh chuỗi ngắn) và đen (từ silicat núi lửa) trên bề mặt. Khói được hình thành theo cách này là những đám khói lớn nhất phát hiện thấy trên Io, tạo thành những vòng tròn đỏ có đường kính hơn 1.000 km (620 dặm). Những ví dụ về kiểu khói này như tại các núi lửa Pele, Tvashtar và Dazhbog. Một kiểu khói khác được tạo thành khi các dòng dung nham làm bốc hơi lớp băng điôxít lưu huỳnh phía dưới, khiến lưu huỳnh thoát ra bay lên trời. Kiểu khói này thường hình thành những lắng đọng màu sáng, hình tròn gồm điôxít lưu huỳnh. Chúng thường chưa cao tới 100 km (62 dặm), và là những đám khói có thời gian tồn tại lâu nhất trên Io. Những ví dụ như tại các núi lửa Prometheus, Amirani và Masubi.
qas: question: Dung nham bao gồm những gì? 
answers: text: điôxít lưu huỳnh

context: Dù những núi lửa hoạt động mạnh là nguyên nhân gây ra đặc trưng bề mặt của Io, gần như mọi ngọn núi ở đây là những kết cấu kiến tạo, chứ không phải do núi lửa. Thực tế, đa số núi trên Io được hình thành như kết quả của các ứng suất nén trên đáy của thạch quyển, làm chúng nâng lên và đôi khi làm nghiêng phần vỏ của Io thông qua quá trình tạo phay nghịch. Ứng suất nén dẫn tới sự hình thành núi là kết quả của sự sụp lún của các vật liệu núi lửa bị chôn vùi liên tục. Sự phân bố núi trên khắp bề mặt cho thấy chúng trái ngược với sự phân bố các cấu trúc núi lửa; các ngọn núi chiếm ưu thế ở những vùng có ít núi lửa và ngược lại. Điều này cho thấy những vùng rộng lớn trên thạch quyển Io nơi sự nén ép (hỗ trợ sự hình thành núi) và sự giãn rộng (hỗ trợ sự hình thành vùng lõm) chiếm ưu thế. Tuy nhiên, ở cấp độ khu vực, núi và vùng lõm thường tiếp giáp với nhau cho thấy macma thường chui vào những đứt gãy được hình thành trong quá trình kiến tạo sơn để đẩy lên bề mặt.
qas: question: Loại địa hình nào có nhiều trong đồi núi?
answers: text: những vùng có ít núi lửa