Вулканы в Солнечной системе

    Девять вулканов на Ио: первые активные вулканы вне Земли были обнаружены на Ио, одном из четырех так называемых галилеевых спутников Юпитера. Эта честь в 1979 году выпала Линде Морабито, инженеру калифорнийской Лаборатории реактивного движения NASA. Выполняя рутинную работу по изучению снимков Ио, только что полученных с автоматической станции Voyager-1, она совершенно неожиданно нашла действующие вулканы в космосе - сразу два! На одном из снимков Линда увидела серое грибообразное пятно с расплывчатыми границами, нарушавшими линию горизонта, отображавшуюся на остальных фотографиях четкой светлой полосой на фоне темного неба. Внимательно присмотревшись, она увидела на том же снимке еще одно серое пятно, на этот раз уже на границе освещенной и затененной частей спутника - как будто огромная гора «выпирала» с дневной стороны на ночную. Эти образования можно было бы принять за облака, но в данном случае такое предположение не подходило - ведь атмосферы-то нет. Разгадку нашли, когда после просмотра большого количества снимков обнаружили еще несколько подобных нечетких пятен. Нанеся их на карту, увидели, что всего таких пятен девять и расположены они как раз над яркими оранжевыми кругами на поверхности спутника. Стало ясно, что эти «грибы-зонтики» высотой до 300 км представляют собой газовые фонтаны, бьющие из недр спутника Юпитера, вещество которых, оседая на поверхность, образует яркие оранжевые пятна вокруг вулканических жерл. Первые два вулкана назвали Пеле и Локи в честь гавайской богини вулканов и скандинавского бога огня.

Выброс сернистого газа на дневной стороне Ио. Такие фонтаны достигают 500 км в высоту. Поскольку на этом спутнике Юпитера нет атмосферы, то небо там всегда черное со звездами.

Извержение миров: Ио, Енцелад и Тритон

Крупнейший лавовый поток в Солнечной системе (темная полоса) простирается по поверхности Ио на 500 км. Этот поток в 50 раз длиннее самого большого активного потока Земли (кратер Килауза)

    Более подробное исследование вулканов на Ио было выполнено с помощью американской автоматической станции Galileo, которая была искусственным спутником Юпитера с 1995 по 2003 год. Эта станция даже пролетела однажды внутри газового фонтана высотой 500 км - выбросом вулкана Тор, названного в честь скандинавского бога-громовержца. Дремавший до 2001 года вулкан неожиданно проснулся, и станции Galileo удалось провести химический анализ выбрасываемого вещества. Оказалось, что это - иней сернистого газа (диоксида серы), состоящий из нанохлопьев, всего по 15-20 молекул SO₂ в каждом. Вообще на этом небесном теле обнаружено несколько сотен активных вулканов, среди которых есть крупные, интенсивно фонтанирующие и совсем небольшие с раскаленной лавой на дне кратеров.
    Наибольшее количество действующих вулканов на Ио обнаружила геолог Розали Лопес, уроженка Бразилии, работающая в той же Лаборатории реактивного движения NASA, где были открыты самые первые вулканы на этом спутнике. Она выявила 71 вулкан и за это достижение внесена в 2006 году в «Книгу рекордов Гиннесса» как человек, открывший наибольшее количество действующих вулканов - столько не открывал никто даже на Земле. Вся поверхность планетоида покрыта разноцветными лавовыми потоками, многие из которых окрашены в желто-оранжевые тона благодаря примесям серы. Это небесное тело расположено в пять раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому на его поверхности довольно холодно. В наиболее теплой, экваториальной области температура не поднимается выше –50°С. На фоне такой холодной поверхности имеется множество теплых и даже горячих участков с температурой от 0 до +30°С, нагретых в результате вулканической деятельности. В некоторых кратерах наблюдаются лавовые озера с температурой +1 100°С, что указывает на силикатную лаву, то есть не c серой, а с расплавленным каменным материалом, подобным лавам на Земле. Среди вулканов Ио весьма примечателен Прометей, извержение которого длится 20 лет. В греческом мифе Прометей похитил у богов огонь, чтобы дать его людям, а его тезка на Ио неустанно раздает вулканический жар. Крупнейший в Солнечной системе активный поток лавы находится как раз на этом спутнике Юпитера. Он протянулся на 500 км от действующего вулкана Амирани, который носит имя грузинского мифологического героя, обучившего людей добывать огонь.
    При извержениях на Ио из недр выбрасывается гораздо больше энергии, чем при типичной вулканической деятельности на Земле. Более того, вулкан Локи, например, мощнее, чем все земные вулканы, вместе взятые. Почему же на сравнительно небольшом спутнике (его диаметр - 3 630 км, это чуть больше, чем у Луны) поддерживается такая бурная вулканическая активность? Разгадка кроется не в самой Ио, а в ее соседе Юпитере - крупнейшей планете Солнечной системы - и эллиптичности ее орбиты. Этот гигант, масса которого в 318 раз больше, чем у Земли, постоянно сжимает спутник в объятиях своего гравитационного поля, оказывая на него столь сильное приливное воздействие, что поверхность Ио прогибается с амплитудой 500 м. Подобный процесс, но с меньшей интенсивностью происходит и на Земле. Это - приливы и отливы в океанах под влиянием лунной и солнечной гравитации. В недрах же Ио за счет такой сильной приливной деформации выделяется огромная энергия, расплавляющая образующее ее вещество. Считается, что слой расплавленного вещества начинается уже на глубине 20 км от поверхности. Если бы орбита спутника была точно круговой, то приливные силы давно бы «повернули» его строго одной стороной к Юпитеру, и нагрев прекратился бы. При движении по эллипсу такое абсолютно синхронное вращение невозможно, и Ио, двигаясь по орбите, вынуждена чуть-чуть поворачиваться к гиганту то одним, то другим боком. Изменение расстояния до Юпитера также приводит к периодическому сжатию этого спутника.
    Снегопад на Энцеладе: имя гиганта Энцелада, погребенного, согласно древнегреческой мифологии, под вулканом Этна на средиземноморском острове Сицилия, получил в свое время один из спутников Сатурна. Оно оказалось пророческим, поскольку как раз на данном спутнике позже обнаружилась сильно развитая вулканическая активность. Энцелад стал четвертым небесным телом после Земли, Ио и Тритона, на котором нашли действующие вулканы. Произошло это совсем недавно, в прошлом году, хотя предположения высказывались еще за четверть века до открытия, когда в 1981 году Энцелад был впервые детально заснят с борта автоматической станции Voyager-2. Оказалось, что его поверхность - самая светлая среди всех планет и спутников Солнечной системы, она отражает практически весь падающий на нее свет, то есть Энцелад выглядит белее свежевыпавшего снега. На этом основании решили, что поверхность спутника время от времени покрывается свежими отложениями снега или льда. Такое возможно лишь путем выброса какого-то вещества из недр, поскольку атмосферы у этого небольшого спутника нет, ведь его диаметр всего лишь 500 км и удержать газовую оболочку вокруг себя он не может.
    Энцелад находится в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому там весьма холодно: средняя температура его поверхности -200°С. Несмотря на столь сильный холод, на этом спутнике бьют водяные фонтаны. Они вырываются время от времени из недр Энцелада через расположенные в районе южного полюса протяженные трещины и поднимаются на высоту до 500 км. Эти несколько трещин в ледяном панцире, температура вдоль которых на несколько десятков градусов выше, чем на окружающих равнинах, получили прозвище «тигровые полосы» - настолько они ровные и параллельные друг другу. Впервые выбросы вещества на этом небесном теле были сфотографированы в 2005 году европейско-американской автоматической станцией Cassini, которая стала первым искусственным спутником Сатурна. Двигаясь по сильно вытянутой орбите вокруг планеты-гиганта, она время от времени пролетает рядом с одним из его многочисленных спутников, после чего передает на Землю их подробные фотографии. В июле 2005 года Cassini пролетела прямо через облако выброшенного вещества. Было установлено наличие паров воды и мельчайших кристаллов льда. Частички, из которых состоят «фонтаны» над южным полюсом Энцелада, имеют в среднем размер 10 микрон. Это крошечные кристаллики водного инея, застывшего при выбросе воды из недр в холодное космическое пространство. Наиболее крупные из них падают на поверхность спутника, постоянно обновляя ее, поэтому она чрезвычайно светлая. Мелкие частички, размером 3 микрона и меньше, навсегда остаются в космосе, распределяясь вдоль орбиты Энцелада. Они образуют самое внешнее из колец Сатурна, называемое кольцом Е. Это очень слабо заметное кольцо, хотя оно и наиболее широкое, простирающееся на 1 миллион километров.

Наиболее вероятная модель работы "холодных гейзеров" на Энцеладе. Трещины на Энцеладе это своеобразные вулканические жерла, из которых иногда вырываются фонтаны водяного пара.

Извержение миров: Ио, Енцелад и Тритон

Газовые гейзеры на Тритоне, Нептун, выбрасывают струи азота на высоту до 8 км. Темные углеводородные соединения, захваченные ими из-под слоя азотного льда, оседают на поверхности.

    Открытие геологической активности на Энцеладе озадачило планетологов, поскольку спутник слишком мал, чтобы сохранять внутри себя разогретые недра. Источник энергии для поддержания геологической активности на этом небольшом небесном теле остается пока загадкой. Предполагается, что сильное гравитационное воздействие Сатурна, а также соседних крупных спутников приводит к приливной «раскачке» и нагреву недр Энцелада. Однако неясно, почему разогреву подвергается только область вокруг южного полюса, которая в целом на 10° теплее, нежели районы вблизи экватора Энцелада. А узкие участки вдоль «тигровых полос» теплее еще на 70°. Неясно также, почему не подвержен такому разогреву расположенный еще ближе к Сатурну спутник Мимас, диаметр которого - 400 км - лишь немного меньше, чем у Энцелада. Некоторые исследователи сравнивают последнего с гигантской кометой, выбрасывающей порции вещества, которое рассеивается в пространстве. Правда, есть большая разница в источниках энергии - у комет это внешний нагрев Солнцем, а у Энцелада происходит разогрев вещества в недрах самого спутника. Выбросы водяных фонтанов напоминают в определенной степени деятельность гейзеров на Земле с той лишь разницей, что у земных аналогов температура весьма высокая, а гейзеры Энцелада - холодные, разбрасывающие кристаллики льда.
    Гейзеры на Тритоне: наиболее удаленная от Солнца вулканическая активность наблюдается на Тритоне - крупнейшем из спутников Нептуна. Он расположен в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому достоверные сведения о нем появились сравнительно недавно - в 1989 году, когда до Тритона добралась автоматическая станция Voyager-2, впервые сделавшая подробные снимки этого спутника. Главной неожиданностью, которую преподнес Тритон, оказалась вулканическая активность. Его диаметр 2 700 км, то есть лишь 0,75 от лунного. До полета Voyager-2 никто даже и не предполагал, что на этом небольшом и холодном спутнике возможна какая-либо геологическая активность. Ее объяснили необычным химическим составом Тритона, одного из самых холодных тел в Солнечной системе - температура там чрезвычайно низкая, около -240°С. Поэтому лед и иней, покрывающие его поверхность, состоят из твердого азота. В столь холодных условиях вулканизм имеет весьма необычную природу. На снимках были обнаружены газовые гейзеры - темные столбы азота, идущие строго вертикально до высоты 8 км, где под действием ветра они наклоняются и вытягиваются параллельно поверхности Тритона «хвостами» длиной до 150 км. Было обнаружено десять действующих гейзеров.
    Активность газовых гейзеров вызывается солнечным нагревом, расплавляющим азотный лед на некоторой глубине, в местах, где присутствуют водный лед и метановые соединения, имеющие темный цвет. Небольшого избыточного давления газовой смеси, возникающей в глубинном слое при его нагреве, оказывается вполне достаточно, чтобы выбросить газовый фонтан высоко в разреженную атмосферу Тритона (давление там в 60 000 раз меньше, чем на поверхности Земли). Слабый ветер, дующий в верхних слоях атмосферы, уносит выброшенный материал, окрашенный в темный цвет примесью метановых соединений, на сотни километров в сторону. Постепенно этот материал осаждается на почти белоснежную поверхность Тритона, образуя на ней темную полосу с «размытыми» краями. Такими полосами покрыта вся южная часть Тритона, сфотографированная Voyager-2, что указывает на многочисленность азотных гейзеров.