Իո (արբանյակ)

Իո (), Յուպիտերի Գալիլեյան արբանյակներից մոլորակին ամենամոտ գտնվող արբանյակն է։ Այն Արեգակնային համակարգի արբանյակների միջև չորրորդն է մեծությամբ, ունի արբանյակների մեջ ամենա մեծ խտության ցուցանիշը, և պարունակում է ջրի ամենափոքր հարաբերական քանակ Արեգակնային համակարգի բոլոր մարմինների միջև։ Հայտնաբերել է Գալիլեո Գալիլեյը՝ 1610 թվականին։ Անունն ստացել է հին հունական առասպելներից մեկի գործող անձ Իոյի պատվին, ով Զևսի սիրուհին էր և ում հետապնդում էր Հերան։

Արբանյակի վրա կան ավելին քան 400 գործող հրաբուխներ, դրանով իսկ այն համարվում է Արեգակնային համակարգի երկրաբանորեն ամենաակտիվ մարմինը։ Այս երկրաբանական ակտիվությունը հանդիսանում է Յուպիտերի, Իոյի և մյուս Գալիլեյան արբանյակների միջև գործող մակընթացային փոխազդեցությունների հետևանք, որի արդյունքում արբանյակի ընդերքում գոյանում է զգալի ջերմություն։ Արբանյակի որոշ հրոբուխներ արտանետում են ծծումբի և ծծմբի երկօքսիդի շիթեր, որոնք հասնում են մակերևույթից 500 կմ բարձրության։ Իոյի մակերևույթի վրա նկատվում են նաև ավելին քան 100 լեռներ, որոնք հանդիսանում են արբանյակի սիլիկատե կեղևի դեֆորմացման։ Այս պիկերից որոշները ավելի բարձր են քան Էվերեստ լեռն է։ Ի տարբերություն Արեգակնային համակարգի արբանյակների մեծամասնության, որոնք հիմնականում կազմված են ջրային սառույցից, Իոն հիմնականում կազմված է սիլիկատե ապարներից, որոնք ծածկում են հալված վիճակում գտնվող երկաթյա և երկաթի սուլֆիդից կազմված միջուկը միջուկը։ Իոյի մակերևույթի մեծ մասը իրենից ներկայացնում է հարթավայրեր, որոնք ծածկված են սառած ծծումբով և ծծմբի երկօքսիդով։

Իոյի հրաբխային ակտիվությունը հանգեցրել է արբանյակի բազմաթիվ յուրօրինակ առանձնահատկությունների առաջացմանը։ Նրա հրաբխային շիթերը և լավայի հոսքերը առաջացնում են մակերևույթի մեծ փոփոխություններ և ներկում են մակերևույթը դեղին, կարմիր, սպիտակ, սև և կանաչ գույների երանգներով, հիմնականում ծծմբի միացությունների և ծծմբի ալոտրոպների պատճառով։ Մակերևույթին առկա են մի քանի լավայի հոսքեր, դրանցից մի որոշները ունեն 500 կմ երկարություն։ Հրաբխային ակտիվության հետևանքով արտանետված նյութերն են կազմում արբանյակի բարակ և նոսր մթնոլորտը, իսկ Յուպիտերի հզոր մագնիսոլորտի պատճառով արտանետված գազերը առաջացնում են Յուպիտերի շուրջ պլազմայի տոր։

Իոն ունեցել է մեծ նշանակություն աստղագիտության զարգացման համար 17-րդ և 18-րդ դարերում։ Այն հայտնաբերվել է 1610 թվականի հունվարին Գալիլեո Գալիլեյի կողմից, մյուս Գալիլեյան արբանյակների հետ մեկտեղ։ Այս հայտնագործությունը բերեց հետագգայում Արեգակնային համակարգի Կոպերնիկոսի մոդելի ընդունմանը, Յոհան Կեպլերի շարժման օրենքների հայտնագործությանը, և Ռյոմերի կողմից լույսի արագության չափմանը։ Երկրից դիտելիս Իոն մնում էր լույսի կետ մինչև ուշ 19-րդ դարը, երբ հնարավոր դարձավ դիտել նրա մակերևույթի խոշոր առանձնահատկությունները, այնպիսիք, ինչես մուգ բևեռային և պայծառ հասարակածային շրջանները։ 1979 թվականին երկու Վոյաջեր կայանները անցնելով Յուպիտերի համակարգով ցույց տվեցին, որ Իոն երկրաբանորեն ակտիվ աշխարհ է, բազմաթիվ հրաբուխներով, հսկայական լեռներով և երիտասարդ մակերևույթով, առանց ակնհայտ հարվածային խառնարանների։ 1990-ականներին և 2000-ականների սկզբում Գալիլեո կայանը կատարեց մի քանի մոտ անցումներ Իոյի մոտով, բացահայտելով արբանյակի ընդերքային կազմության և մակերևույթի առանձնահատկությունների մասին տեղեկություններ։ Տիեզերակայանի միջոցով նաև պարզվել է Իոյի և Յուպիտերի մագնիսոլորտի փոխազդեցությունը և բարձր էներգիայի մասնիկների գոտու առկայությունը Իոյի ուղեծրում։ Իոն մեկ օրվա ընթացքում ստանում է մոտ 36 Sv իոնացնող ճառագայթում։

Հետագա հետազոտությունները կատարվել են Կասինի-Հյուգենս կայանից 2000 թվականին, Նոր հորիզոններ կայանից 2007 թվականին և Ջունո կայանից 2017 և 2018 թվականներին, ինչպես նաև Երկրի վրա տեղակայված և Երկրի ուղեծրում գտնվող (Հաբլ) աստղադիտակներից։

Անվանումաբանություն

Չնայած Սիմոն Մարիուս չի նշվում որպես Գալիլեյան արբանյակների հայտնաբերող, նրա կողմից առաջարկված արբանյակների անունները ընդունվել են։ Իր 1614 թվականի Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici աշխատության մեջ նա առաջարկեց մի քանի անուններ Յուպիտերի ամենամոտ արբանյակի համար, օրինակ՝ "Յուպիտերի Մերկուրի" և "Յուպիտերյան առաջին մոլորակ": Յոհան Կեպլերի 1613 թվականի հոկտեմբերի առաջարկության վրա հիմնվելով նա վերանայեց իր անվանումաբանությունը և առաջարկեց ամեն արբանյակը անվանել Հունական դիցաբանության Զևսի կամ նրա Հռոմեական տարբերակ՝ Յուպիտերի սիրուհիների անուններով։ Նա անվանեց Յուպիտերին ամենամոտ արբանյակը Հունական դիցաբանության կերպար Իոյի անունով։ Մարիուսի առաջարկած անունները հետագա դարերում լայնորեն չէր ընդունվել, մինչև 20-րդ դարի կեսը։ Ավելի վաղ հրապարակվող աստղագիտական գրականությունում Իոն հիմնականում նշվում էր իր հերթական համարով հռոմեական թվերով՝ , այս անվանումների համակարգը առաջարկել էր Գալիլեյը, կամ որպես "Յուպիտերի առաջին արբանյակ":

Իոյի վրա գտնվող առանձնահատկությունները անվանվում են Իոյի առասպելի տեղանուններով կամ հերոսների, տարաբնույթ առասպելների կրակի, հրաբուխների, Արեգակի և փոթորիկների աստվածությունների անուններով, ինչպես նաև Դանթեի Աստվածային կատակերգության հերոսների և տեղանունների անուններով։ Քանի որ մակերևույթը հնարավոր է եղել դիտարկել առաջինանգամ միայն Վոյաջեր-1 կայանից, Միջազգային աստղագիտական միությունը միանգամից հաստատեց Իոյի հրաբուխների, լեռների, հարթավայրերի և մեծ առանձնահատկությունների 225 անուններ։

Հետազոտությունների պատմություն

Իոյի առաջին դիտարկումը կատարել է Գալիլեո Գալիլեյը Պադուայի համալսարանում 1610 թվականի հունվարի 7-ին, օգտագործելով 20x խոշորացնող, ռեֆրակտոր աստղադիտակ։ Սակայն դիտարկման ժամանակ Գալիլեյը չէր կարողացել առանձնացնել Իոն և Եվրոպան, աստղադիտակի թուլության պատճառով, այնպես որ այս երկուսը գրանցվել էին որպես մեկ լույսի աղբյուր։ Իոն և Եվրոպան երևացին իրարից առանձին հաջորդ օրվա դիտարկումների ժամանակ, հունվարի 8-ին (այս ամսաթիվը օգտագործվում է ՄԱՄ-ի կողմից որպես Իոյի հայտնաբերման օր)։ Իոյի և այլ Գալիլեյան արբանյակների հայտնաբերման մասին Գալիլեյը գրել է իր Sidereus Nuncius աշխատության մեջ 1610 թվականի մարտին։ Իր 1614 թվականի հրապարակված Mundus Jovialis աշխատության մեջ Սիմոն Մարիուսը պնդում էր, որ հայտնաբերել էր Իոն և Յուպիտերի մյուս արբանյակները 1609 թվականին, մեկ շաբաթ Գալիլեյից առաջ։ Գալիլեյը կասկածի ենթարկեց այս պնդումը և անվանեց Մարիուսի աշխատությունը որպես գրագողություն։ Չնայած այս ամենին Մարիուսը գրանցել է առաջին դիտարկման կատարումը 1609 թվականի դեկտեմբերի 29-ին Հուլյան օրացույցով, որը նույնն է ինչ 1610 թվականի հունվարի 8-ը Գրիգորյան օրացույցով, որն էլ օգտագործել է Գալիլեյը։ Քանի որ Գալիլեյը հրապարակել է իր աշխատությունը Մարիուսից առաջ, նրան է շնորհվել հայտնագործության առաջնությունը։

Հաջորդ երկու և կես հարյուրամյակների ընթացքում Իոն մնաց աստղագետների համար 5-րդ մեծության լույսի կետ։ 17-րդ դարում Իոն և մյուս Գալիլեյան արբանյակները ծառայել են բազմաթիվ նպատակների, ներառյալ աշխարհագրական երկայնության չափում, Կեպլերի երրորդ օրենքի հիմնավորում, և լույսի արագության չափումներ։ Հիմնվելով Ջովանի Կասինիի կողմից հաշվարկված էֆեմերիդների վրա, Լապլասը ստեղծոց մաթեմատիկական տեսություն, որը բացատրում էր Իոյի, Եվրոպայի և Գանիմեդի միջև ուղեծրային ռեզոնանսը։ Հետագայում պարզվեց, որ այս ռեզոնանսը ունի հսկայական ազդեցույթուն երեք արբանյակների երկրաբանության վրա։

19-րդ և 20-րդ դարերի ընթացքում աստղադիտակների զարգացումը թույլ տվեց աստղագետներին դիտել արբանյակի մակերևույթի մեծ առանձնահատլույունները։ 1890-ականներին Էդվարդ Բարնարդը առաջինն էր, որ դիտարկեց Իոյի պայծառության տատանումները հասարակածային և բևեռային շրջաններում, ճշմարտացիորեն նկատելով, որ դա կապված է արբանյակի մակերևույթի գույնի և ալբեդոյի տարբերություններով, ի հակադրություն ավելի վաղ առաջ քաշված Ուիլիամ Պիկերինգի վարկածի, որ Իոն ունի ձվաձև տեսք, կամ կազմված է երկու առանձին մարմիններից, ինչպես սկլզբում կարծում էր Բարնարդը։ Ավելի ուշ կատարված աստղադիտակներով ուսումնասիրությունները հաստատեցին Իոյի կարմրա-շագանակագույն գույնը բևեռային շրջաններում և դեղնա-սպիտակ գույնը հասարակածային գոտում։

20-րդ դարի աստղագիտական դիտարկումները ցույց տվեցին, որ Իոն արտասովոր մարմին է։ Նրա սպեկտրոսկոպիկ դիտարկումները ցույց տվեցին, որ արբանյակի մակերևույթին չկա ջրային սառույց (ինչպես դա հայտնաբերվել էր մյուս Գալիլեյան արբանյակների վրա)։ Այս ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ մակերևույթին առկա են նատրիումական աղեր և ծծումբ։ Ռադիոաստղադիտակներով կատարված դիտարկումները ցույց տվեցին Իոյի ազդեցությունը Յուպիտերի մագնիսոլորտի վրա։

Պիոներ
Առաջին տիեզերական սարքերը, որ անցան Իոյի մոտով Պիոներ-10 և 11 ԱՄԿ-ների զույգն էր, ինչը տեղի ունեցավ համապատասխանաբար 1973 թվականի դեկտեմբերի 3-ին և 1974 թվականի դեկտեմբերի 2-ին։ Արբանյակի ռադիո-հետազոտությունները թույլ տվեցին ճշգրտել Իոյի զանգվածը, ինչը արդեն հայտնի արբանյակի չափերի հետ միասնին թույլ տվեցին հաշվարկել նրա խտությունը։ Արդյունքում պարզվեց, որ Իոն ունի Գալիլեյան արբանյակներից ամենամեծ խտությունը, և կազմված է հիմնականում սիլիկատայի ապարներից, այլ ոչ ջրային սառույցից։ Պիոներները նաև հայտնաբերեցին բարակ մթնոլորտ արբանյակի շուրջ, ինչպես նաև Իոյի մոտ գտնվող հզոր ռադիացիոն գոտիները։ Պիոներ-11-ի վրա տեղադրված խցիկը կատարեց Իոյի ամենալավ որակի լուսանկարը երկու սարքերի միջև, այն ցույց էր տալիս արբանյակի հյուսիսային բևեռային շրջանը։ Ավելի մոտիկից լուսանկարումներ պլանավորվում էին Պիոներ 10-ի դեպքում, սակայն դրանք կորսվեցին բարձր ռադիացիոն միջավայրի պայմաններում։

Վոյաջեր

Վոյաջեր-1 և Վոյաջեր-2 ավտոմատ միջմոլորակային կայանները անցան Իոյի մոտով 1979 թվականին։ Դրանք զինված էին ավելի կատարելագործված լուսանկարչական խցիկներով, ինչը թույլ տվց ստանալ շատ ավելի մանրակրկիտ դետալավորմամբ լուսանկարներ։ Վոյաջեր-1 կայանը անցավ արբանյակի մոտով մարտի 5-ին, 20 600 կմ հեռավորության վրա։ Լուսանկարները բացահայտեցին տարօրինակ, բազմագույն լանդշաֆտ, որում բացակայում էին հարվածային խառնարանները։ Ամենաբարձր ճշտության լուսանկարները ցույց տվեցին համեմատաբար երիտասարդ մակերևույթ որի վրա կային տարօրինակ ձևավորված փոսեր և լեռներ, որոնք ավելի բարձր էին քան Էվերեստը և առանձնահատկություններ, որոնք հիշեցնում են հրաբխային լավայի հոսքեր։

Անցումից քիչ անց Վոյաջերի նավավարմամբ զբաղվող ճարտարագետ Լինդա Ա. Մորաբիտոն լուսանկարներից մեկի վրա նկատեց մակերևույթից բխող շիթ։ Վոյաջեր-1 կայանի այլ լուսանկարների վերլուծությունը ցույց տվեց այսպիսի շիթեր տարածված ամբողջ մակերևույթով, ապացուցելով Իոյի հրաբխային ակտիվությունը։ Այս հետևությունը կանխատեսվել էր Վոյաջեր-1 կայանի անցումի առաջ Ստենտոն Փիլի, Պատրիկ Կասենի և Ռ. Տ. Ռեյնոլդսի կողմից, նրանք իրենց աշխատությունում նշել էին, որ համաձայն հաշվարկների Իոյի ընդերքում պետք է կուտակվի զգալի էներգիա, որն առաջանում է մակընթացային տաքացման արդյունքում, որն էլ իր հերթին առաջանում է Եվրոպայի և Գանիմեդի հետ ուղեծրային ռեզոնանսի արդյունքում։ Այս անցման արդյունքում հավաքաված տվյալները ցույց են տալիս, որ Իոյի մակերևույթը ծածկված է ծծումբի և ծծմբի երկօքսիդի սառույցներով։ Այս միացությունները նույնպես գերիշխում են մթնոլորտում և Իոյի ուղեծիրը շրջապատող պլազմայի տորում (որը նույնպես հայտնաբերել էր Վոյաջերը)։

Վոյաջեր-2 կայանը անցավ 1 130 000 կմ հեռավորության վրա հուլիսի 9-ին։ Չնայած այն հանգամանքին, որ այս սարքը անցավ արբանյակից ավելի հեռու քան Վոյաջեր-1 կայանը, երկու տիեզերանավերից ստացված լուսանկարները ցույց տվեցին մակերևույթի փոփոխությունները, որոնք տեղի էին ունեցել ընդամենը չորս ամսվա ընթացքում։ Ավելացրած դրան, բացահայտվեց, որ մարտ ամսին հայտնաբերված ինը շիթերից յոթը դեռևս ակտիվ էին 1979 թվականի հուլիսին, և միայն Պելե հրաբուխն էր դադարել ժայթքել անցումների միջև։

Գալիլեո

Գալիլեո կայանը հասավ Յուպիտերի ուղեծիր 1995 թվականին վեց տարի ձգվող ճանապարհորդությունից հետո։ Իոյի տեղակայումը Յուպիտերին մոտ հզոր ռադիացիոն գոտում թույլ չէր տալիս երկարատև անցումներ կազմակերպել արբանյակի մոտով, սակայն Գալիլեոն անցավ Իոյի մոտով իր հիմնական ուղեծիրը մտնելուց առաջ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ 1995 թվականի դեկտեմբերի 7-ի մոտ անցման ընթացքում լուսանկարներ չեն կատարվել, անցման արդյունքում ստացվեցին կարևոր տվյալներ, որոնցից էր Իոյի մոտ մեծ երկաթյա միջուկի հայտնաբերումը, նման ներքին Արեգակնային համակարգի մոլորակների միջուկներին։

Չնայած մոտ տարածությունից արված լուսանկարների բացակայությանը և տվյալների քանակի փոխանցման մեխանիկական խնդիրների Գալիլեոյի առաջին առաքելության ընթացքում կատարվեցին մի քանի նշանակալի հայտնագործություններ։ Գալիլեոյից դիտարկվեցին Պիլլան Պատերայի վրա մեծ ժայթքման երևույթը, որը հաստատեց արբանյակի հրաբխային ժայթքումները արտանետում են սիլիկատային մագմա և մագնեզիումով և երկաթով հարուստ ապարներ։ Այս առաքելության ընթացքում համարյա ամեն ուղեծրային պտույտի ժամանակ կատարվել են Իոյի հեռահար լուսանկարներ, որոնցում բացահայտվել են բազմաթիվ ակտիվ հրաբուխներ (ջերմային էմիսիայի արտանետումներ սառող լավայից, և հրաբխային մագմայի շիթերի արտանետում), տարաբնույթ ծագման բազմաթիվ լեռներ, ինչպես նաև որոշ մակերևույթի փոփոխություններ, որոնք տեղի են ունեցել ինչպես Վոյաջերների և Գալիլեոյի առաքելությունների միջև, այնպես էլ Գալիլեոյի տարեր ուղեծրերի միջև։

Գալիլեո սարքի առաքելությունը երկու անգամ երկարացվեց 1997 և 2000 թվականներին։ Այս երկարացված առաքելությունների ընթացքում կայանը անցել է Իոյի մոտով երեք անգամ՝ ուշ 1999-ին և վաղ 2000 թվականին և երեք անգամ ուշ 2001 և վաղ 2002 թվականներին։ Այս անցումների ժամանակ կատարված դիտարկումները բացահայտեցին Իոյի վրա տեղի ունեցող երկրաբանական պրոցեսները, բացառեցին արբանյակի մագնիսական դաշտի առկայությունը, և ցույց տվեցին բարձր հրաբխային ակտիվությունը։ 2000 թվականի դեկտեմբերին Կասինի ԱՄԿ-ն, իր դեպի Սատուրն ճանապարհին, բավականին հեռվից անցավ Յուպիտերի համակարգի մոտով, հնարավորություն ստեղծելով կատարել Գալիլեոյի հետ զույգված հետազոտություններ կատարելու համար։ Այս դիտարկումները բացահայտեցին նոր ժայթքում Տվաշտար Պատերայում և թույլ տվեցին պատկերացում կազմել Իոյի բևեռափայլերի մասին։

Հետագա հետազոտություններ

2003 թվականի սեպտեմբերին Գալիլեոյի Յուպիտերի հետ պլանավորված բախումից հետո Իոյի հրաբխային գործունեության նոր հետազոտությունները կատարվել են Երկրի վրա և ուղեծրում գտնվող աստղադիտակներից։ Մասնավորապես, Մաունա Կեա աստղադիտարանի Վ. Մ. Կեկի աստղադիտակից, ինչպես նաև Հաբլ տիեզերական աստղադիտակից։ Այս դիտարկումները թույլ տվեցին հետևել Իոյի հրաբուխներին, նույնիսկ չունենալով ակտիվ աշխատող տիեզերական սարք Յուպիտերի համակարգում։

Նոր Հորիզոններ
Նոր հորիզոններ ԱՄԿ-ն, իր դեպի Պլուտոն և Կոյպերի գոտի ճանապարհին անցավ Յուպիտերի համակարգի և Իոյի մոտով 2007 թվականի փետրվարի 28-ին։ Անցման ժամանակ կատարվել են Իոյի բազմաթիվ դիտարկումներ։ Ներառյալ՝ Տվաշտարում մեծ ժայթքումը, որը 1979 թվականի Պելեյի հրաբուխի ժայթքումից ի վեր առաջին մեծ հրաբխային ժայթքումն էր գրանցված արբանյակի վրա։ Նոր Հորիզոնները նաև լուսանկարեց Գիրու Պատերայի վրա գտնվող հրաբուխի ժայթքման սկզբի պահերը, ինչպես նաև այլ հրաբուխների ժայթքումները, որոնք սկսվել էին Գալիլեոյից հետո։

Ապագա պլաններ
Այս պահին Յուպիտերի համակարգում գործում է Ջունո ԱՄԿ-ն, որը արձակվել է 2011 թվականի օգոստոսի 5-ին։ Այն չունի լուսանկարման հնարավորություն, սակայն կարողանում է ուսումնասիրել Իոյի հրաբխային ակտիվությունը, օգտագործելով մոտ-ինֆրակարմիր սպեկտրոմետր։

2022 թվականին ԵՏԳ-ն նախատեսում է արձակել Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) ԱՄԿ-ն, որը հասնելով Յուպիտերի համակարգ 2030 թվականին պետք է անցկացնի արբանյակների հետազոտություններ, և ի վերջո դուրս գա Գանիմեդի ուղեծիր։ JUICE առաքելությունը չի նախատեսում սարքի անցում Իոյի մոտով, սակայն նախատեսվում է, որ այն կիրականացնի արբանյակի հետազոտություններ Յուպիտերի համակարգում երկու տարի տևող մանևրների ընթացքում, օգտագործելով նեղ անկյունային խցիկը։

ՆԱՍԱ-յի Դիսքավերի ծրագրին է առաջարկվել Io Volcano Observer (IVO) ԱՄԿ-ի նախագիծը, որը նախատեսվում է արձակել 2021 թվականին։ Նախատեսվում է, որ տիեզերական սարքը կկատարի Իոյի մոտով բազմաթիվ անցումներ գտնվելով Յուպիտերի ուղեծրում, սկսած 2026 թվականից։

Ուղեծիր և պտույտ

Իոն պտտվում է Յուպիտերի շուրջ մոտ 421 700 կմ հեռավորության վրա Յուպիտերի կենտրոնից և 350 000 կմ հեռավորության վրա մոլորակի ամպերից։  Այն Գալիլեյան արբանյակներից ամենամոտն է մոլորակին։ Իոյի ուղեծիրը ընկնում է Թեբեյի և Եվրոպայի ուղեծրերի միջև։ Իոն հինգերորդն է Յուպիտերից հեռավորությամբ բոլոր արբանյակների միջև։ Մեկ ուղեծրային պտույտը Յուպիտերի շուրջ կազմում է 42,5 ժամ։

Իոն գտնվում է 2:1 ուղեծրային ռեզոնանսի մեջ Եվրոպայի և 4:1 ուղեծրային ռեզոնանսի Գանիմեդի հետ։ Այս ռեզոնանսը պահպանում է Իոյի ուղեծրի էքսցենտրիսիտետը (0,0041), որը իր հերթին հանդիսանում է արբանյակի երկրաբանական ակտիվության համար տաքացման գլխավոր աղբյուրը։ Առանց այս պարտադրված էքսցենտրիսիտետի, Իոյի ուղեծիրը կդառնար ավելի շրջանաձև, դրանով իսկ բերելով նրա երկաբանական գործընթացների հանդարտեցմանը։

Ինչպես մյուս Գալիլեյան արբանյակները և Լուսինը Իոն պտտվում է սինքրոն իր ուղեծրի պարբերության հետ, և նրա միայն մի կողմն է միշտ ուղղված դեպի Յուպիտեր։ Իոյի Յուպիտերին ուղղված կողմը անվանում են անդրյուպիտերյան կիսագունդ, իսկ մյուսը կողմը հակայուպիտերյան կիսագունդ։

Իոյի մակերևույթից Յուպիտերը երևում է 19.5° աղեղի ակնյունով, այսինքն մոտ 39 անգամ ավելի մեծ քան երևում է Լուսինը Երկրի երկնակամարում։

Փոխազդեցություն Յուպիտերի մագնիսոլորտի հետ

Իոն ունի կարևոր դեր Յուպիտերի մագնիսոլորտում, այն գործում է որպես էլեկտրական գեներատոր, որը առաջացնում է իր շուրջ 400 000 վոլտ լարում և ստեղծում է 3 միլիոն ամպեր հոսանքի ուժ, արձակելով իոններ, որոնք ավելին քան երկու անգամ մեծացնում են Յուպիտերի մագնիսոլորտը, քան այն կարող էր լինել Իոյի բացակայության դեպքում։ Յուպիտերի մագնիսոլորտը քշում է Իոյի մակերևույթից և մթնոլորտից գազերը և փոշին մոտավորապես 1 տոննա վայրկյանում արագությամբ։ Այս նյութը հիմնականում բաղկացած է իոնացված կամ ատոմային ծծմբից, թթվածնից և քլորից; ատոմային նատրիումից և կալիումից; մոլեկուլային ծծմբի երկօքսիդից և ծծմբից, ինչպես նաև նատրիումի քլորիդի փոշուց։ Այս նյութերը արտադրվում են Իոյի հրաբխային գործունեության արդյունքում, սակայն Յուպիտերի մագնիսոլորտ արտանետվող մասնիկները արտանետվում են մթնոլորտից։ Իոյից Յուպիտերի մագնիսոլորտ արտանետված նյութերը արդյունքում կախված իրենց իոնիզացման վիճակից և կազմությունից հավաքվում են չեզոք ամպերում և Յուպիտերի ռադիացիոն գոտիներում, իսկ որոշ դեպքերում ատրանետվում են Յուպիտերի համակարգից։

Իոյին շրջապատում է (մոտ վեց Իոյի շառավիղ հեռավորության վրա նրա մակերևույթից) ծծումբի, թթվածնի, նատրիումի և կալիումի ատոմներից բաղկացած չեզոք ամպ։ Այս մասնիկները արտանետվել են Իոյի մթնոլորտի վերին շերտերից, իոնների և պլազմային տորի հետ բախումների հետևանքով, լցնելով Իոյի Հիլլի գունդը (տարածք, որտեղ Իոյի ձգողական ուժը ավելի մեծ է քան Յուպիտերինը)։ Այս նյութի որոշ մասը հաղթահարում է Իոյի ձգողական դաշտը և դուրս է մղվում Յուպիտերի շրջապատող տարածք։ Արտանետված նյութը ձևավորում է բանանի տեսք ունեցող չեզոք ամպ, որը ձգվում է մոտ վեց Յուպիտերի շառավիղ հեռավորության վրա Իոյից ետ և առաջ ուղեծրով, ինչպես նաև Իոյի ուղեծրից դուրս և ներս։ Մասնիկների արտանետման աղբյուր հանդիսացող բախումների արդյունքում նաև առաջանում են նատրիումի իոններ պլազմայի տորում որոնք մանալով «արագ» չեզոք մասնիկներին տորից, պահպանելով իրենց արագությունը հեռանում են Իոյից։

Իոյի ուղեծիրը ընկնում է ինտենսիվ ռադիացիա պարունակող գոտու մեջ, որն անվանում են պլազմային տոր։ Այս տորաձև օղակը, որը պարունակում է իոնացված ծծումբ, թթվածին, նատրիում և քլոր, առաջանում է երբ Իոյին շրջապատող չեզոք ամպի մասնիկները իոնիզացվում և արտանետվում են Յուպիտերի մագնիսոլորտ։ Ի տարբերություն չեզոք ամպի մասնիկների, այս իոնիզացված մասնիկները պտտվում են Յուպիտերի մագնիսոլորտի հետ մոլորակի շուրջ 74 կմ/վ արագությամբ։ Ինչպես և Յուպիտերի մագնիսական դաշտը, այս տորը թեքված է Յուպիտերի հասարակածի նկատմամբ (ինչպես և Իոյի ուղեծրային հարթության նկատմամբ), այնպես որ Իոն երբենմ գտնվում է այս տորի կենտրոնական մասից վերև, երբեմն էլ ներքև։ Տորի մասնիկներ պտտվում են ավելի արագ քան արբանյակը, և դրանք մասամբ պատասխանատու են Իոյի շրջապատող չեզոք ամպից մասնիկների իոնիզացման և արտանետման համար։ Տորը բաղկացած է երեք մասերից՝ արտաքին «տաք», որն ընկնում է Իոյի ուղեծրից դուրս; միջին «ժապավեն», որը կազմված է չեզոք ամպից և սառչող պլազմայից և ընկնում է մոտավորապես Իոյի ուղեծրի շրջակայքում; և ներքին «սառը» տոր, որը բաղկացած է մասնիկներից, որոնք դանդաղորեն սպիրալաձև ուղղվում են դեպի Յուպիտեր։ Մասնիկները միջինում մոտ 40 օր մնալով «տաք» գոտում մասնիկները արտանետվում են, այսպիսով մասնակիորեն նպաստելով Յուպիտերի մագնիսոլորտի ընդարձակմանը։ Իոյից արտանետված նյութերը, որոնք դիտարկվել են որպես մագնիսոլորտի պլազմայի խաթարումներ, դիտարկվել են «Նոր Հորիզոններ» սարքից մագնիսական դաշտի պոչային մասի հեռավոր շրջաններում։ Պլազմայի տորի այսպիսի խաթարումների գրանցման համար դիտարկվում է տորի կողմից արտացոլած ուլտրամանուշակագույն լույսը։ Չնայած այն հանգամանքին, որ այս խաթարումները չեն կարող միանշանակորեն կապվել Իոյի հրաբխային ակտիվության հետ (պլազմայի տորի նյութի հիմնական աղբյուր), հաստատվել է, որ դրանք կապված են չեզոք նատրիումի ամպերի հետ։

1992 թվականին, Յուպիտերի մոտով անցնելիս «Ուլիս» կայանը գրանցեց փոշու չափերի մասնիկների հոսք, որը արտանետվում էր Յուպիտերի համակարգից։ Այս փոշու դիսկրետ հոսքերը արտանետվում են համակարգից մի քանի հարյուրավոր կիլոմետր վայրկյանում արագութոյւններով, դրանց միջին մասնիկների չափերն են 10 μմ, և հիմնականում կազմվաշ են նատրիումի քլորիդից։ «Գալիլեո» կայանից կատարված փոշու հետազոտությունները ցույց են տվել, որ դրանք սկիզբ են առնում Իոյից, սակայն պարզ չէ, դրանք արտանետվել են հրաբխային ակտիվության հետևանքով, թէ արտանետվել են մակերևույթից։

Իոյի մթնոլորտը և արբանյակին շրջապատող չեզոք ամպը արբանյակի անցման պահին Յուպիտերի մագնիսական դաշտի գծերի միջով առաջացնում է պոտենցիալների տարբերություն Յուպիտերի բևեռային մթնոլորտի հետ և գեներացնում է էլեկտրական հոսանք, որը անվանում են Իոյի խողովակային հոսանք։ Այս հոսանքը առաջացնում է բևեռափայլեր Յուպիտերի բևեռներում, որոնք անվանվում են «Իոյի ոտնահետքեր», ինչպես նաև առաջացնում է բևեռափայլեր Իոյի մթնոլորտում։ Այս բևեռափայլային փոխազդեցություններում մասնակցող մասնիկները տեսանելի լույսում տալիս են Յուպիտերի բևեռային մթնոլորտին ավելի մուգ գույն։ Իոյի տեղաբաշխումը ի համեմատություն Յուպիտերի և Երկրի տեղաբաշխմանը մեծապես ազդում են Յուպիտերի ռադիո ճառագայթման դիտարուկմների վրա Երկրի մակերևույթից, երբ Իոն Երկրից տեսանելի է այս Յուպիտերից ուղղված ազդանշանները զգալիորեն հզոր են։ Ջունո ուղեծրակայանի հիմնական նպատակներից մեկն էլ այս երևույթների հետազոտությունն է։ Իոյի մթնոլորտով անցնող Յուպիտերի մագնիսական դաշտի գծերը նաև ինդուցում են էլեկտրական հոսանք, որը իր հերթին ստեղծում է ինդուկցված մագնիսական դաշտ Իոյի ընդերքում։ Ենթադրվում է, որ այս մագնիսական դաշտը առաջանում է մասնակիորեն հալված սիլիկատային մագմայի օվկիանոսում, մոտ 50 կիլոմետր Իոյի մակերևույթից ներս։ Նման ինդուկցված մագնիսական դաշտեր են հայտնաբերվել նաև մյուս Գալիլեյան արբանյակների մոտ, որոնք գեներացվում են նրանց ընդերքում գտնվող հեղուկ ջրի օվկիանոսներում։

Երկրաբանություն
Իոն մի փոքր է մեծ Երկրի Լուսնից։ Նրա միջին շառավիղը կազմում է 1821,3 կմ (մոտ 5%-ով գերազանցում է Լուսնի շառավղին), իսկ զանգվածը՝ 8,9319 կգ (մոտ 21%-ով Լուսնից մեծ է)։ Այն մի փոքր ձգված է և ունի էլիպսոիդի ձև, ավելի երկար առանցքով ուղղված դեպի Յուպիտեր։ Գալիլեյան արբանյակների միջև, և զանգվածով և ծավալով, Իոն ավելի փոքր է Գանիմեդից և Կալիստոից և գերազանցում է Եվրոպային։

Ընդերք

Կազմված լինելով հիմնականում սիլիկատային ապարներից և երկաթից, Իոն առավել մոտ է իր կազմությամբ երկրային խմբի մոլորակներին, քան արտաքին Արեգակնային համակարգի արբանյակներին, որոնք հիմնականում կազմված են ջրային սառույցի և սիլիկատների խառնուրդից։ Իոն ունի 3,5275 գ/սմ3 խտություն, որը բոլոր Արեգակնային համակարգի արբանյակների մեջ առավելագույն ցուցանիշն է, և զգալիորեն գերազանցում է մյուս Գալիլեյան արբանյակներին (հատկապես Գանիմեդին և Կալիստոին, որոնց խտությունը մոտ 1,9 գ/սմ3 է) և մի փոքր է գրազանցում (~5,5%) Լուսնի խտությանը (3,344 գ/սմ3): Իոյի «Վոյաջերների» և «Գալիլեոյի» միջոցով կատարված հետազոտությունների արդյունքում բացահայտված արբանյակի զանգվածը, շառավիղը և ձգողականության գործակիցները (տվյալներ, որոնք արտահայտում են զանգվածի բաշխումը ծավաում) թույլ են տալիս ենթադրել, որ արբանյակի ընդերքը բաժանված է սիլիկատներով հարուստ կեղևի և մանթիայի և երկաթյա կամ երկաթի-սուլֆիդով հարուստ միջուկի։ Իոյի մետաղական միջուկը կազմում է արբանյակի զանգվածի մոտ 20%։ Կախված միջուկում ծծմբի պարունակությունից, նրա շառավիղը կարող է լինել 350-650 կմ եթե այն ամբողջովին կազմված է երկաթից, կամ 550-900 կմ եթե այն կազմված է երկաթի և ծծումբի խառնուրդից։ «Գալիլեոյի» մագնիտոմետրը չի կարողացել գրանցել Իոյի ընդերքում մագնիսական դաշտ, ինչից կարելի է ենթադրել, որ միջուկը կոնվեկցված չէ։

Իոյի ընդերքի մոդելը ենթադրում է, որ արբանյակի մանթիան պարունակում է առնվազն 75% մագնեզիումով հարուստ ֆորստերիտ միներալներ, և նրա ընդհանուր կազմությունը համընկնում է L խոնդրիտ և LL խոնդրիտ երկնաքարերի կազմությանը, ավելի շատ երկաթի քան սիլիցիումի պարունակությամբ քան Երկրի և Լուսնի վրա, և ավելի քիչ քան Մարսի վրա։ Իոյի ընդերքում ջերմության հոսքը ապահովելու համար արբանյակի մանթիայի 10–20% պետք է հալված լինի, սակայն այս ցուցանիշը կարող է լինել ավելի բարձր այն շրջաններում, որտեղ արբանյակի վրա կա բարձր հրաբխային ակտիվություն։ Այնուամենայնիվ, «Գալիլեո» կայանի մագնիտոմետրի տվյալների վերագնահատման արդյունքում պարզվեց, որ Իոյի ընդերքում կա ինդուկցված մագնիսական դաշտ, որը ենթադրում է մակերևույթի տակ գտնվող մագմայի օվկիանոս մոտ 50 կմ խորության վրա։ Հետագա վերլուծությունները բացահայտեցին այս օվկիանոսի գոյության ուղիղ ածացույցներ։ Այս շերտի հաստությունը գնահատվում է մոտ 50 կմ, որը կազմում է Իոյի մանթիայի մոտ 10%-ը։ Մագմայի օվկիանոսում մագմայի ջերմաստիճանը գնահատվում է մոտ 1200 °C: Պարզ չէ, թէ մանթիայի նյութի 10–20% մասնակի հալվածությունը կազմում է արդյոք բավարար քանակություն մանթիայի օվկիանոսի գոյության համար։ Իոյի լիտոսֆերան կազմված է բազալտներից և հրաբուխներից արտանետված ծծումբի նստվածքային ապարներից։ Այն ունի առնվազն 12 կմ հաստություն, իսկ առավելագույնը կարող է կազմել 40 կմ։

Մակընթացային տաքացում

Իոյի ընդերքի տաքացման հիմնական աղբյուր է հանդիսանում մակընթացային ազդեցությունները այլ ոչ ռադիոակտիվ իզոտոպների տրոհումը, որը Իոյի, Եվրոպայի և Գանիմեդի միջև գոյություն ունեցող ուղեծրային ռեզոնանսի հետևանքն է։ Այս տաքացումը կախում ունի Իոյի Յուպիտերից հեռավորությունից, նրա ուղեծրի էքսցենտրիսիտետից, արբանյակի ընդերքի կազմությունից և նրա ֆիզիկական վիճակից։ Եվրոպայի և Գանիմեդի ետ Իոյի ուղեծրային ռեզոնանսը պահում է արբանյակի էքսցենտրիսիտետը և թույլ չի տալիս մակընթացային ուժերի ազդեցության տակ Իոյի ուղեծրի շրջանաձևացմանը։ Այս ռեզոնանսված ուղեծիրը նաև պահպանում է Իոյի հեռավորությունը Յուպիտերից, այլ պարագայում Յուպիտերի ազդեցության տակ Իոյի ուղեծիրը պարուրաձև կսկսեր մոտենալ մոլորակին։ Իոյի մակերևույթի տատանումները մակընթացային ուժերի ազդեցության տակ նրա ապոհելիում և պերիհելիում կարող է կազմել մինչև 100 մ։ Մակընթացային ուժերի ազդեցության ներքո այս ճկումների արդյունքում առաջացած շփման տաքացումը ստեղծում է չափազանց զգալի տաքացում Իոյի ընդերքում, հալացնելով արբանյակի մանթիայի և միջուկի զգալի մասը։ Արտադրված էներգիայի քանակը մոտ 200 անգամ մեծ է քան ռադիոակտիվ տրոհումից անջատվող էներգիան։ Այս ջերմությունը անջատվում է հրաբծային ակտիվության տեսքով, առաջացնելով դիտարկված բարձր ջերմության հոսքը (ընդհանուրը մոտ 0,6-ից 1,6×1014 Վտ)։ Իոյի ուղեծրի մոդելավորումը ցույց է տալիս, որ նրա տաքացման աստիճանը տատանվում է ժամանակի հետ, սակայն այս պահին դիտարկվող մակընթացային ուժերի ազդեցությունները համեմատելի են ջերմության հոսքերի հետ։

Չնայած ընդհանուր կարծիքի Իոյի վրա գոյություն ունեցող հրաբխային ակտիվության պատճառների մասին, որ այն պայմանավորված է Յուպիտերի և Եվրոպայի մակընթացային ազդեցություններով, հրաբուխները գտնվում են ոչ այն տեղերում, ինչպես դա կանխատեսվել էր մակընթացային տաքացումը հաշվի առնելով։ Նրանք շեղված են մոտ 30-ից 60 աստիճանով արևելք։ Գիտնականների խմբի կարծիքով այս շեղումը պայմանավորված է հալված մագմայի օվկիանոսով։ Այս հալված մագմայի շարժումը պետք է որ ստեղծի հավելյալ տաքացում շփման արդյունքում։ Գիտնականները կարծում են որ այս ընդերքային լավայի օվկիանոսը իրենից ներկայացնում է հալված և պինդ քարերի խառնուրդ։

Արեգակնային համակարգի մյուս արբանյակները ևս մակընթացային տաքացում են ստանում, և նրանք ևս կարող են ունենալ հավելյալ տաքացում ընդերքային մագմայի կամ ջրի օվկիանոսների շփման արդյունքում։ Այսպիսի հավելյալ տաքացումը ավելացնում է այս արբանյակների վրա կյանքի գոյության հավանականությունը, այսպիսի մարմիններից են Եվրոպան և Էնցելադը։

Մակերևույթ

Նախկինում դիտարկված Լուսնի, Մարսի և Մերկուրիի մակերևույթների նման, գիտնականները սպասում էին, որ Իոյի մակերևույթը «Վոյաջերներից» ստացված լուսանկարների վրա նույնպես պետք է ծածկված լիներ հարվածային խառնարաններով։ Հարվածային խառնարանների խտությունը կարող էր հուշել Իոյի տարիքը։ Սակայն, զարմանալիորեն արբանյակի մակերևույթին համարյա ամբողջովին բացակայում են հարվածային խառնարանները, դրա փոխարեն այն ծածկված է հարթ դաշտերով և բարձր լեռներով, ինչպես նաև տարբեր չափերի և ձևերի ձորերով ու լավայի հոսքերով։ Համեմատած մյուս դիտարկված մարմինների հետ Իոյի մակերևույթը շատ ավելի գույնզգույն է, հիմնականում դեղինի և նարնջագույնի երանգներով, որոնք իրենցից ներկայացնում են ծծումբի տարբեր միացություններ։ Հարվածային խառնարանների բացակայությունը ցույց է տալիս, որ արբանյակի մակերևույթը երկրաբանորեն երիտասարդ է, քանի որ հրաբուխներից ժայթքած լավան շարունակաբար ծածկում է հարվածային խառնարանները որոնք առաջացել են արվածային երևույթների արդյունքում։

Մակերևույթի կազմություն
Իոյի գույնզգույն տեսքը ստացվել է հրաբխային գործունեության արդյունքում մակերևույթին նստած տարբեր նյութերից, որոնցից են սիլիկատները (օրինակ՝ pիրոքսենները), ծծումբը և ծծմբի դիօքսիդը։ Սառած ծծմբի դիօքսիդը լայնորեն տարածված է Իոյի ամբողջ մակերևույթվ, առաջացնելով հսկայական տարածքներ ծածկված սպիտակ կամ մոխրագույն նյութերով։ Ծծումբը առկա է արբանյակի բազմաթիվ մասերում, առաջացնելով դեղինից մինչև դեղնականաչ շրջաններ։ Ծծումբը հիմնականում առկա է միջին լայնություններում և բևեռային շրջաններում, որտեղ այն ճառագայթման ազդեցության տակ ստանում է կարմիր-շագանակագույն գույն։

Պայթյունային հրաբուխների արտաներումները հաճախ ունեն անձրևանոցի նմանվող բմբեթների նման արտանետումներ, որոնք և ծածկում են մակերևույթը ծծմբային միացությունների և սիլիկատների շերտով։ Այսպիսի գմբեթանման նստվածքները հաճախակի են հանդիպում արբանյակի մակերևույթին, ունեն հիմնականում կարմիր կամ սպիտակ գույն, կախված նրանց մեջ ծծմբի և ծծմբի դիօքսիդի պարունակությունից։ Այս գմբեթները առաջանում են հրաբուխների կափույրների վրա, արտաժայթված լավայից, որը հիմնականում կազմված է  ծծումբից, որն առաջացնում է կարմիր նստվածքներ գմբեթի վրա, իսկ որոշ դեպքերում նաև մեծ (երբմն հասնում են 450 կմ-ի կափույրի կենտրոնից) կարմիր օղակներ։ Այսպիսի կարմիր օղակի լավ օրինակ է Պելե հրաբուխին շրջապատող շրջանը։ Այս կարմիր գույն ունեցող ապարները հիմնականում կազմբված են ծծումբից (հիմնականում 3- և 4-շղթայավեր ծծմբի մոլեկուլներով), ծծմբի դիօքսիդից, և հնարավոր է նաև սուլֆուրիլքլորիդից։ Սիլիկատային գմբեթները ունեն սպիտակ կամ մոխրագույն գույն։

Իոյի կազմության մոդելները և նրա մեծ խտությունը ցույց են տալիս, որ արբանյակի վրա կա չափազանց քիչ, կամ ընդհանրապես բացակայում է ջուրը, այնուամենայնից կան չստուգված տվյալներ, համաձայն որոնց Իոյի վրա կան ջրային սառույցի կամ հիդրատացված միներալների փորք գրպաններ։ Այս գրպաններից ամենանշանակալին գտնվում է Գիշ Պար պատերա լեռների հյուսիս-արևմտյան լանջին։ Իոյի վրա ջրի պարունակությունը ամենափոքրն է ամբողջ Արեգակնային համակարգում։ Այս ջրի ցածր պարունակությունը պայմանավորված է նրանով, որ Յուպիտերը Արեգակնային համակարգի էվոլյուցիայի վաղ ժամանակներում բավականաչափ տաք է եղել, որպեսզի արտամղի ջրի նման ցնդող նյութերը Իոյի շրջակայքից, սակայն հետագայում բավարար տաք չէ այս գործընթացները շարունակաբար ապահովելու համար։

Հրաբխային գործունեություն

Իոյի «պարտադրված» ուղեծրի էքսցենտրիսիտետի արդյունքում առաջացած մակընթացային տաքացումը առաջացնում է արբանյակի վրա հրաբխային գործունեություն, որը գնահատվում է ամենաինտենսիվը Արեգակնային համակարգում։ Այն դրսևորվում է հարյուրավոր հրաբխային կետրոններով և հզորագույն լավային հոսքերով։ Մեծ հրաբխային ժայթքումների արդյունքում ձևավորվում են լավայի հոսքեր, որոնք կարող են ձգվել տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր կիլոմետրեր։ Այս հոսքերը հիմնականում պարունակում են բազալտներ և սիլիկատային լավաներ, որոնք հարուստ են մաֆիկ կամ ուլտրամաֆիկ ապարներով (մագնեզիումով հարուստ ապարներ)։ Հրաբխային գործունեության արդյունքում արբանյակի մթնոլորտ և ապա տիեզերք (մինչև 200 կմ բարձրության վրա) արտանետվում են հրաբխային գործունեության արգասիքներ՝ ծծումբ, ծծմբի դիօքսիդ, ինչպես նաև սիլիակատների պիրոկլաստիկ ապարներ։ Արտաներումները առաջացնում են հսկայական անձրևանոցանման գմբեթներ, որոնք ներկում են արբանյակի մակերևույթը կարմիր, սև և սպիտակ գույների երանգներով, ինչպես նաև սնում են Իոյի մթնոլորտը և Յուպիտերի մագնիսոլորտը։

Իոյի մակերևույթը ծածկված է հրաբխային իջվածքներով, որոնք անվանում են պատերաներ, որոնք հիմնականում ունեն հարթ հատակներ և շրջապատված են զառիվեր պատերով։ Պատերաները նման են Երկրի վրա գտնվող կալդերաներին, սակայն դեռևս պարզ չէ, թէ դրանք առաջացել են արդյոք լավայից ազատված խոռոչների փլուզման պատճառով, ինչպես երկրային նմանակների դեպքում է։ Վարկածներից մեկի համաձայն այս առանձնահատկությունները առաջանում են հրաբխային հարթակների բացվելու հետևանքով, իսկ դրանց ծածկող ապարները կամ քշվում են կամ ինտեգրվում այս հարթակների մեջ։ Այսպիսի բացման տարբեր աստիճաններ ունեցող պատերաներ լուսանկարվել են «Գալիլեո» կայանի կողմից Չակ-Չամախտլի շրջանում։ Ի տարբերություն Երկրի և Մարսի նմանակների, այս իջվածքները չեն տեղակայված վահանային հրաբուխների գագաթներին և հիմնականում շատ անգամ մեծ են, դրանց միջին տրամագիծը կազմում է 41 կմ, իսկ ամենամեծն է Լոկի պատերան, որն ունի 202 կմ տրամագիծ։ Լոկին, նաև Իոյի ամենահզոր հրաբուխն է, նրա արտադրած ջերմությունը կազմում է ընդհանուր Իոյի արտադրած ջերմության միջինում 25%-ը։ Այս մակերևույթի առանձնահատկությունները հիմնականում հանդիսանում են հրաբխային ժայթքումների վայրերը, կամ լավայի հոսքերի տեսքով, որը սփռվում է պատերայի հատակով, օրինակ Գիշ Բար պատերայում 2001 թվականին տեղի ունեցած ժայթքումը, կամ լավայի լճերի տեսքով։ Լավայի լճերը Իոյի վրա լինում են շարունակական կեղևի շրջմամբ, ինչպես դա Պելե հրաբուծի դեպքում է, և էպիզոդային կեղևի շրջմամբ, ինչպես դա Լոկի հրաբխի դեպքում է։

Լավայի հոսքերը մեկ այլ հիմնական մակերևույթի առանձնահատկությունն են Իոյի վրա։ Մագման արտանետվում կամ արտահոսում է պատերաների հատակներին կամ հարթավայրերում գտնվող գտնվող կափույրներից, առաջացնելով ուռուցիկ լավայի հոսքեր, ինչպես օրինակ դա տեղի է ունեցել Հավայիներում գտնվող  Կիլաուելա հրաբխից արտահոսված լավան։ «Գալիլեո» կայանից ստացված լուսանկարներում երևում է, որ Իոյի հիմնական լավային հոսքերը ձևավորվում են հին հոսքերի վրա առաջացած ճեղքվածքներից արտաժայթքումներով, ինչպես Պրոմեթևս և Ամիրանի հրաբուխներից արտահոսած հոսքերը։ Լավայի ամենամեծ արտաժայթքումները նույնպես գրանցվել են Իոյի վրա, այսպես օրինակ՝ Պրոմեթևսից ժայթքվող լավան շարժվել է 75-ից 95 կմ 1979 թվականի «Վոյաջեր» կայանի և 1996 թվականի «Գալիլեո» կայանի դիտարկումների միջև ընկած ժամանակահատվածում։ 1997 թվականի հզոր ժայթքումը արտադրեց ընդհանուր առմամբ ավելին քան 3500 կմ2 թարմ լավա, և ամբողջովին ծածկեց հարևանությամբ գտնվող Պիլան պատերան։

«Վոյաջեր» կայանից ստացված լուսանկարների վերլուծությունը թույլ տվեց ապացուցել, որ լավայի հոսքերը կազմված են ծծումբի տարբեր միացությունների հալոցքներից։ Սակայն, հետագայում կատարված Երկրի մակերևույթից դիտարկումները և «Գալիլեո» ԱՄԿ հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ այս հոսքերը կազմված են բազալտային լավայից և մաֆիկ և ուլտրամաֆիկ ապարների հալոցքներից։ Այս եզրահանգումները հիմնվում են Իոյի «տաք վայրերի» ջերմության չափումների վրա, որտեղ ջերմությունը հասնում է առնվազն 1300 Կ, իսկ որոշ վայրերում նույնիսկ 1600 Կ։ Համաձայն նախնական գնահատականների հրաբուխների ժայթքման ջերմաստիճանը պետք է հասներ 2000 Կ-ի, սակայն դա սխալ համարվեց, քանի որ գնահատման ժամանակ օգտագործվել էր սխալ ջերմային մոդել։

Պելե և Լոկի հրաբուխների մոտ շիթերի հայտնաբերումը Իոյի երկրաբանական ակտիվոության առաջին նշաններն էին։ Սովորաբար այս շիթերը առաջանում են, երբ հրաբուխներից արտաժայթքվում են ցնդող նյութեր (ծծումբ և ծծմբի դիօքսիդ), այս արտաժայթքումների հոսքերի արագությունները կարող են հասնել 1 կմ/վ, և այս շիթերը ձևավորում են անձրևանոցանման գազերի և փոշու ամպեր։ Հրաբխային շիթերում կան նաև այլ նյութեր՝ նատրիում, կալիում և քլոր։ Այս շիթերը առաջանում են երկու ձևով։ Առաջին ձևը, որոնք իրենցից ներկայացնում են արբանյակի վրա առաջացող ամենամեծ շիթերը, ինչպես օրինակ Պելե հրաբուխի մոտ, առաջանում են, երբ հալած ծծումբը և ծծմբի երկօքսիդի գազերը անջատվում են հրաբխերից ժայթքող լավայից կամ լավայի լճերից, և հաճախ իրենց հետ բերում են սիլիկատային նյութեր։ Այս շիթերը մակերևույթի վրա թողնում են կարմիր և սև նստվածքներ։ Այսպես առաջացած շիթերը Իոյի վրա դիտարկված ամենամեծն են, որոնց նստվածքները տարածվում են ավելին քան 1000 կմ տրամագծով։ Այսպիսի ծագում ունեցող շիթերի նստվածքները շրջապատում են Պելե, Տվաշտար և Դաժբոգ հրաբուխները։ Երկրորդ ձևով առաջացող շիթերը առաջանում են երբ հոսող լավան գոլորշիացնում է մակերևույթի սառած ծծումբի երկօքսիդը, որը և բարձրանում է երկինք շիթերի տեսքով։ Այսպիսի շիթերը առաջացնում են բաց գույնի շրջանաձև նստվածքներ, որոնք կազմված են ծծումբի երկօքսիդից։ Այսպիսի շիթերի նստվածքները հիմնականում համեմատաբար փոքր են, ունենում են մոտ 100 բարձրություն, և Իոյի վրա առավել երկար ժամանակ են պահպանվում։ Այսպիսի շիթերի օրինակներ են Պրոմեթևս, Ամիրանի և Մասուբի հրաբուխների մոտ առաջացած շիթերը։

Լեռներ

Իոն ունի 100-ից 150 լեռ։ Այս գոյացությունները ունեն միջինում 6 կմ բարձրություն, դրանցից ամենաբարձրը Հարավային Բուսաուլ մոնտես լեռն է, որն ունի մոտ 17,5 ± 1,5 կմ բարձրություն։ Լեռները, ի տարբերություն Երկրի, հիմնականում իրենցից ներկայացնում են մեծ (միջին չափերը 157 կմ), մեկուսացված գոյացություններ, առանց ուրվագծված ակնհայտ գլոբալ տեկտոնական օրինաչափությունների։ Այս լեռներում նկատված զգալի տոպոգրաֆիկ առանձնահատկությունները վկայում են դրանց սիլիկատային ապարից կազմության մասին։

Չնայած լայնածավալ հրաբխայինությանը, որը Իոյին տալիս է յուրահատուկ տեսք, նրա գրեթե բոլոր լեռները տեկտոնական կառուցվածքներ են և չեն առաջացել հրաբուխային գործունեության արդյունքում։ Փոխարենը, Իոնիական լեռների մեծամասնությունը ձևավորվել է լիթոսֆերայի հիմքի վրա ճնշումային լարումների հետևանքով, որը բարձրացնում և թեքում է Իոյի կեղևի կտորները հրման խզվածքի միջոցով։ Լեռների ձևավորմանը հանգեցնող սեղմման լարումները հրաբխային նյութերի շարունակական կուտակման հետևանք են։ Լեռների տարածական բաշխվածությունը կարծես հակառակ է հրաբխային կառույցներին. լեռները տեղաբաշխված են քիչ հրաբուխներ պարունակող տարածքներում և հակառակը։ Սա վկայում է այն մասին, որ Իոյի լիթոսֆերայի լայնածավալ շրջաններում գերակշռում են սեղմման (աջակցում է լեռների ձևավորմանը) և ընդլայնման (աջակցում է պատերաների ձևավորմանը) գործընթացներ։ Տեղ տեղ լեռները և պատերաները հաճախ իրար կպած են, ինչը ենթադրում է, որ մագման մակերեսին հասնելու համար հաճախ օգտագործում է լեռների ձևավորման ժամանակ առաջացած ճեղքերը։

Իոյի լեռները ունեն տարբեր ձևաբանություններ։ Առավել տարածված են սարահարթերը։ Այս կառույցները հիշեցնում են խոշոր, հարթ գագաթներով կտրտված մակերեսով սեղանաձև լեռներ։ Մյուս լեռները թեքված կեղևային բլոկներ են՝ փոքր թեքությամբ և զառիթափ, և բաղկացած են նախկինում ստորգետնյա նյութերից, որոնք բարձրացել են սեղմման լարումների հետևանքով։ Լեռների երկու տեսակներն էլ հաճախ ունենում են զառիթափ քերծվածքներ մեկ կամ մի քանի եզրերի երկայնքով։ Իոյի վրա միայն մի քանի լեռնեռ ունեն հրաբխային ծագում։ Այս լեռները իրենցից ներկայացնում են փոքր վահանային հրաբուխներ՝ զառիթափ լանջերով (6–7°) փոքր կենտրոնական կալդերայի մոտ և ավելի փոքր թեքությամբ լանջերով իրենց եզրերի երկայնքով։ Այս հրաբխային լեռները հաճախ ավելի փոքր են, քան Իոյի միջին լեռները՝ միջինում ունեն ընդամենը 1-ից 2 կմ բարձրություն և 40-ից 60 կմ լայնություն։ 

Գրեթե բոլոր լեռները գտնվում են որոշակի քայքայման փուլում։ Բոլոր Իոնիական լեռների ստորոտում տարածված են խոշոր սողանքային նստվածքներ, ինչը ենթադրում է, որ ապարների զանգվածային տեղաշարժերն են հանդիսանում տողանքի քայքայման առաջնային պատճառը։ Իոյի պատերաները և սարահարթերը ունեն կտրտված եզրեր, որոնք առաջացել են ընդերքից ծծմբի երկօքսիդի արտազատման հետևանքով, ինչը թուլության գոտիներ է առաջացնում լեռների եզրերի երկայնքով։

Մթնոլորտ

Իոն ունի չափազանց բարակ մթնոլորտ, որը հիմնականում բաղկացած է ծծմբի երկօքսիդից (), աննշան բաղադրիչներով, ներառյալ ծծմբի մոնօքսիդը (), նատրիումի քլորիդը () և ատոմային ծծումբն ու թթվածինը։ Մթնոլորտն ունի խտության և ջերմաստիճանի զգալի տատանումներ՝ կապված օրվա ժամանակի, լայնության, հրաբխային ակտիվության և մակերեսային սառնամանիքների հետ։ Մթնոլորտային առավելագույն ճնշումը Իոյի վրա տատանվում է 3.3-ից մինչև 3 պասկալ (Pa), և դիտվում է Իոյի հակա-Յուպիտերային կիսագնդում հասարակածի երկայնքով, արբանյակի վաղ կեսօրին, երբ մակերևութային ջերմաստիճանը հասնում է գագաթնակետին։ Տեղ-տեղ հրաբխային բլուրների գագաթներին դիտվել է՝ 5ից 40 պասկալ ճնշումներ։ Իոյի մթնոլորտային ճնշումը ամենացածրն է գիշերային կիսագնդում, որտեղ ճնշումը նվազում է մինչև 0,1-ից մինչև 1 պասկալ։ Արբանյակի վրա մթնոլորտային ջերմաստիճանը տատանվում է մակերեսի բարձրությունից կախված։ Ցածր բարձրություններում, որտեղ ծծմբի երկօքսիդը գտնվում է գոլորշիների ճնշման հավասարակշռության մեջ է մակրևույթի սառույցների հետ, մինչև 1800 Կելվին ավելի բարձր տեղանքներում, որտեղ ցածր մթնոլորտային խտությունը թույլ է տալիս ջերկություն ստանալ Իոյի պլազմային թորից։ Մթնոլորտային ցածր ճնշումը սահմանափակում է մթնոլորտի ազդեցությունը մակերևույթի վրա, բացառությամբ ծծմբի երկօքսիդի ժամանակավոր վերաբաշխման ազդեցությունների։

Գազերը Իոյի մթնոլորտից արտանետվում են Յուպիտերի մագնիսոլորտյի ազդեցության տակ, կամ դեպի արանյակը շրջապատող չեզոք ամպ, կամ դեպի Իոյի պլազմային թոր (իոնացված մասնիկների օղակ, որը զբաղացնում է Իոյի ուղեծիրը, սակայն պտտվում է Յուպիտերի մագնիսոլորտի հետ)։ Ըստ հաշվարկների այս գործընթացի արդյունքում ամեն վայրկյան մոտավորապես մեկ տոննա նյութ հեռացվում է մթնոլորտից։ Մթնոլորտի այս կորուստները համալրվում են Իոյի հրաբուխների արտանետումների հաշվին, դրանցից ամենազգալին -ի արտանետումն է որի արդյունքում վայրկյանում միջինում  կգ ծծմբի երկօքսիդ է արտաներտվում Իոյի մթնոլորտ, թեև դրա մեծ մասը նորից նստում է մակերևույթին։ Իոյի մթնոլորտում ծծմբի երկօքսիդի մեծ մասը համալրվում է արևի լույսով պայմանավորված մակրևույթին առկա սառած -ի սուբլիմացիայի միջոցով։ Ցերեկային մթնոլորտը հիմնականում սահմանափակվում է հասարակածից 40°-ի լայնության սահմաններում, որտեղ մակերեսը ամենատաքն է, և գտնվում են ամենաակտիվ հրաբխային ժայթքումները։ Իոյի մթնոլորտի համարման հիմնական աղբյուրը հանդիսանում է սառույցների սուբլիմացիան, սրա ապացույցն է հանդիսանում այն փաստը, որ արբանյակի մթնոլորտն ամենախիտ է հակա-Յուպիտերային կիսագնդի վրա, որտեղ -ի սառցային նստվածքները առավել առատ են, ինչպես նաև ամենախիտն է, երբ Իոն ավելի մոտ է Արեգակին։ Այնուամենայնիվ, հրաբխային ժայթքումները նաև զգալի ազդեցություն ունեն, քանի որ ամենաբարձր մթնոլորտային խտությունները նկատվել են հրաբխային խառնարանների մոտ։ Քանի որ արբանյակի մթնոլորտում ծծմբի երկօքսիդի խտությունը ուղղակիորեն կապված է մակերևույթի ջերմաստիճանի հետ, Իոյի մթնոլորտը գիշերը մասամբ անհետանում է, դա տեղի է ունենում երբ Իոն գտնվում է Յուպիտերի ստվերում (խտության մոտ 80% անկում):

Տարբեր հետազոտողներ առաջարկել են, որ Իոյի մթնոլորտը սառչում է և նստում մակերևույթի վրա, երբ այն անցնում է Յուպիտերի ստվերով։ Դրա վկայությունն է «հետխավարման պայծառացումը», երբ արբանյակը երբեմն մի փոքր ավելի պայծառ է թվում։ Մոտ 15 րոպե հետո պայծառությունը վերադառնում է սովորական ցուցանիշին, հավանաբար այն պատճառով, որ սառույցները հասցնում են սուբլիմացվել։ Բացի Երկրի վրա տեղակայված աստղադիտակների միջոցով դիտարկուներից, այս պայծառության տատանունմները հայտնաբերվել են նաև Կասինի-Հյուգենս կայանի վրա գտնվող գործիքի միջոցով։ Այս գաղափարի հետագա ապացույցները ստացվեցին աջակցությունը 2013 թվականին, երբ Ջեմինի աստղադիտարանի գործիքներով կատարվեց Իոյի մթնոլթրիտ անհետացման ուղղակի չափումների համար Յուպիտերի հետ խավարման ժամանակ։

Իոյի խավարման ընթացքում ստացված բարձր լուծաչափության պատկերներում բացահայտվել է արբանյակի որոշ շրջաններում երևացող բևեռափայլի նմանվող փայլ։ Ինչպես Երկրի վրա, դա պայմանավորված է մթնոլորտին դիպչող մասնիկների ճառագայթմամբ, թեև այս դեպքում լիցքավորված մասնիկները գալիս են Յուպիտերի մագնիսական դաշտից, այլ ոչ թե արևային քամուց։ Բևեռափայլերը սովորաբար տեղի են ունենում մոլորակների մագնիսական բևեռների մոտ, սայակն Իոյի մոտ դրանք ամենապայծառն են հասարակածի մոտ։ Իոն չունի իր սեփական մագնիսական դաշտը, հետևաբար, Յուպիտերի մագնիսական դաշտի երկայնքով շարժվող էլեկտրոնները ուղակիորեն հարվածում են Իոյին։ Ավելի շատ էլեկտրոններ բախվում են արբանյակի մթնոլորտին՝ այն վայրերում, որտեղ մագնիսական դաշտի գծերը հատվում են Իոյի մակրևույթի հետ (այսինքն՝ հասարակածի մոտ)։ Դիտվել է, որ Իոյի այս շոշափող գծերի հետ կապված բևեռափայլերը տեղաշարժվում են Յուպիտերի թեքված մագնիսական դիպոլի ճոճման հետ համատեղ։ Իոյի վրա նաև դիտվել են թթվածնի և նատրիումի ատոմներ հետ կապված փայլեր արբանյակի գիշերային կողմում (տես կարմիր և կանաչ փայլերը լուսանկարում)։

Տես նաև
 Յուպիտերի արբանյակներ
 Գալիլեյան արբանյակներ
 Բնական արբանյակների ցանկ

Ծանոթություններ

Արտաքին հղումներ

Ընդհանուր տեղեկություններ
 Io Profile  at NASA's Solar System Exploration site
 Bill Arnett's Io webpage from The Nine Planets website
 Io overview  from the University of Michigan's Windows to the Universe 
 Calvin Hamilton's Io page from the Views of the Solar System website

Կինոնկարներ
 Paul Schenk's 3D images and flyover videos of Io and other outer solar system satellites

Լուսանկարներ
 Catalog of NASA images of Io
 Galileo Image Releases
 New Horizons LORRI Raw Images, includes numerous Io images
 New Horizons Image Releases
 Io through Different New Horizons Imagers

Քարտեզներ
 Io global basemaps from the USGS's planetary geology website based on Galileo and Voyager images
 Io nomenclature and Io map with feature names from the USGS planetary nomenclature page

Այլ տեղեկություններ
 Io dynamo from educational website The Exploration of the Earth's Magnetosphere
 The Conundrum Posed by Io's Minimum Surface Temperatures
 Io Mountain Database
 Paul Geissler's research on Cassini observations of Io's visible aurorae 
 The Gish Bar Times, Jason Perry's Io-related blog

Յուպիտերի արբանյակներ
Գալիլեյան արբանյակներ