2 ноября 1999 года КА выполнил довольно значительную коррекцию OTM-76, чтобы обеспечить пролет над южным полюсом Ио. 3 ноября станция прошла
апоиовий и снова начала приближаться к Юпитеру…
КА "GALILEO": ИО
Вечером 24 ноября был включен и начал передачу данных в реальном времени приборный комплекс для изучения полей и частиц: пылевой детектор, детектор
энергичных частиц, счетчик тяжелых ионов, магниометр, плазменный детектор и прибор для регистрации плазменных волн. Объектом исследования этих приборов была магнитосфера Юпитера.
Встреча АМС Galileo с Ио состоялась 25 ноября в 20:05 PST (26 ноября в 04:05 UTC) по бортовому времени. Радиосигнал о том, что встреча состоялась, был
получен на Земле 35 минут спустя, в 04:40 UTC. Минимальное расстояние до поверхности Ио составило менее 300 км; эта точка лежала над южным полюсом спутника.
26 ноября американская АМС Galileo выполнила последний (в рамках программы GEM) запланированный пролет спутника Юпитера Ио. Станция работала в системе
Юпитера с декабря 1995 г. Основная программа исследований продлилась два года, после чего аппарат начал работу по дополнительной программе исследования Европы GEM (Galileo Europa
Mission). Завершением этой программы стали два пролета Ио, ближайшего к Юпитеру из четырех галилеевых спутников, обладателю более 100 активных вулканов.
Если говорить о спутниках, то первая часть наблюдений была посвящена Европе.
Хотя она не была главной целью 25-го витка, пролет получился близким и выпала уникальная возможность исследовать обращенную к Юпитеру сторону спутника
и полярные области. С Земли такие наблюдения выполнить практически невозможно.
Обращенное в сторону Юпитера полушарие Европы
Мозаика из 12 кадров демонстрирует самое качественное изображение полушария Европы, смотрящего в сторону Юпитера. Снимки получены камерой SSI 25
ноября 1999 года во время кульминации 25-й орбиты вокруг Юпитера. Снимки имеют разрешение в 1 км на пиксель. Фоновые два снимка луны Юпитера были получены во время предыдущих
пролетов КА. Их разрешение 7 и 13 км на пиксель. В центре мозаики видны многочисленные линейные образования, которые, возможно, сформировались под действием приливных сил со
стороны Юпитера. Некоторые из этих трещин простираются на 1500 км. Темные области на поверхности Европы вблизи экватора на востоке и западе представляют собой регионы хаоса,
где когда-то ледяная поверхность под напором снизу растрескалась и застыла в полнейшем беспорядке. Яркие пятна на западе представляют собой молодые кратеры. Север сверху. Солнце
освещает поверхность Европы с левой стороны. Центр с координатами 0 градусов по широте и 10 градусов по долготе. Область размером 2500 на 3000 км. Снимки получены КА «Галилео» с
расстояния в 94 000 км от Европы.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Первым вступил в действие фотополяриметр-радиометр PPR, выполнивший съемку и поляриметрические измерения ночной стороны Европы (ее можно будет сравнить
с изображениями тех же областей, сделанными на предыдущих витках в дневное время).
Далее с использованием камеры SSI и спектрометра NIMS была проведена съемка северного полюса Европы с высоким разрешением. Ученые ожидали обнаружить
здесь относительно молодые участки поверхности льда, а также следы тектонической активности. SSI также отснял пару темных полос (вероятно, недавний разлом коры) и неровную
поверхность - «лавовое поле» ледяного вулкана. Затем PPR выполнил наблюдения за некоторыми областями на дневной поверхности Европы для составления тепловой карты (в сентябре 1998
эти же области были сняты «ночью» и показали необычные «теплые» пятна).
Европа: морские соли и кислотный аккумулятор
Комбинированное изображение поверхности Европы с полушария, которое повернуто в сторону Юпитера, было составлено по снимкам, полученным КА «Галилео»
25 ноября 1999 года двумя различными приборами. Глобальное ч/б изображение получено камерой SSI, а наложенное на него цветное изображение сделано ИК спектрометром NIMS. Синие
области представляют собой чистый, яркий лед на поверхности, в то время как красные области - это лед с примесями, и чем темнее или краснее зона, тем больше концентрация разных
не ледяных примесей. Смесь цветов является, видимо, следствием разнородности участков поверхности, как по возрасту, так и по составу. Темные участки рельефа, как считают ученые,
со временем уходят с поверхности Европы. Темный рельеф, по всей видимости, наиболее молодой на поверхности этой луны, но в данном регионе гребни, и разломы уже успели изрезать
местность. Ученые пока расходятся во мнениях о химическом составе темных областей. Часть предполагает, что это примеси серной кислоты и соли минералов, возможно, из подледного
океана. Область на снимке расположена вблизи экватора и европейского «главного меридиана», где долгота 0 градусов. Поскольку Европа всегда обращена в сторону Юпитера одним и тем
же полушарием, то в этом месте Юпитер всегда «висит» надо головой. Это происходит потому, что Европа делает оборот вокруг своей оси за тот же период времени (3,55 суток), что и
вокруг Юпитера. Область на снимке 400 на 400 км.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Наконец, «на прощание» выполнили глобальную съемку Европы с использованием камеры SSI, спектрометра NIMS и радиометра PPR. Эта часть работ была
выполнена успешно.
Распорядок 25-го (14-го с начала программы GEM) пролета системы Юпитера (событие I25)
Событие
Дата и время, PST SCET
Время, PST ERT
Пролет Каллисто (1.5 млн км)
24.11.1999, 15:54
16:29
Пролет Европы (8642 км)
25.11.1999, 08:29
09:04
Перииовий (406000 км, 5.7 RJ)
25.11.1999, 18:09
18:44
Пролет Ио (300 км)
25.11.1999, 20:05
20:40
Пролет Ганимеда (611000 км)
25.11.1999, 23:14
23:49
SCET = по бортовому времени
ERT = по времени приема сигнала на Земле
RJ = радиус Юпитера
Распорядок 25-го (14-го с начала программы GEM) пролета системы Юпитера (событие I25)
За 10 часов до встречи с Ио был начат 20-часовой сеанс контроля допплеровского смещения радиосигнала с КА, вызванного действием на аппарат
гравитационного поля Ио. По нему уточняется модель гравитационного поля и внутренняя структура спутника.
За 7 час 17 мин до пролета начался сбор данных о плазменном торе Ио с большим временным разрешением, рассчитанный на 6 час 40 мин. Эти данные
уже не шли на Землю напрямую, а записывались на борту.
Далее программа исследований должна была выглядеть так. Первым снимает теневую сторону Ио прибор PPR. Вслед за глобальным снимком PPR исследует
горячие точки южного полушария - патеры Бабар (Babar), Сенген (Sengen) и Улген (Ulgen) со средним разрешением и вулкан Пеле - с высоким.
Температурная карта ночной стороны Ио
Это первая в мире температурная карта ночной стороны Ио, полученная с помощью фотополяриметра-радиометра PPR на борту КА «Галилео» во время пролета
Ио в ноябре 1999 года и феврале 2000 года. Температурные контуры показаны в Кельвинах. Температура выше вокруг больших вулканов на поверхности Ио. Наиболее яркими являются вулканы
Локи (L), Аматэрасу (A), Делал (D), Пиллан (P), Пеле (Pe), Мардук (M), Бабар (B) и огромный старый лавовый поток Lei-Kung. Поток Lei-Kung сформировался незадолго до пролета
Вояджеров в 1979 году и, по-видимому, все еще теплый. Подобная ночная карта позволила оценить общее количество тепла, которое излучает Ио. Высокие температуры на севере и западе
(слева) артефакты съемки.
КА "GALILEO": ИО
Горячие точки на Ио
На трех снимках Ио в ИК диапазоне хорошо видно как изменяется вулканическая активность на этой луне. Снимки сделаны в октябре 1999 года, ноябре 1999 года
и в феврале 2000 года. Ярко-желтым цветом выделены активные вулканы и горячие лавовые потоки. В центре всех трех изображений показан вулкан Прометей.
КА "GALILEO": ИО
За 16 минут до сближения приборы плазменно-пылевого комплекса должны были начать 49-минутную запись магнитосферных данных. По этим данным ученые
хотели определить, обладает ли Ио собственным магнитным полем (как Ганимед). Именно для этого траектория КА была выбрана так, чтобы проходила под южным полюсом Ио.
Горы на Ио
Снимок, полученный КА «Галилео» во время близкого пролета Ио 25 ноября 1999 года, демонстрирует любопытный горный массив. Солнце освещает
поверхность с левой стороны под низким углом. Путем измерения длинны теней, отбрасываемых горами, ученые рассчитали, что их высота примерно 4 км. Высота одиночной горы
в левом нижнем углу 1,6 км. Эти горы, как и другие, снимки которых получены во время предыдущего пролета Ио, находятся в процессе разрушения. Огромные оползни уже оставили
груды пород у подножия гор. Гребни, проходящие параллельно краям гор, также показывают породы, смещающиеся вниз по склонам под действием силы тяжести. Север в верхнем левом
углу. Область размером 210 на 110 км. Разрешение снимка 267 метров на пиксель. Изображение получено с расстояния в 25 000 км от Ио.
КА "GALILEO": ИО
Далее планировалась серия наблюдений с использованием спектрометра NIMS и камеры SSI с наиболее высоким разрешением. Целями были: горячая точка
Тиермес (Tiermes), районы южного полюса Ио, досих пор почти не изученные, оползневые структуры, вулкан Прометей «в профиль»; патера Эмаконг (Emakong), похожая на вулканическую
кальдеру патера Тупан (Tupan) и патера Шамшу (Shamshu).
Яркие потоки лавы из патеры Эмаконг
Космический аппарат «Галилео» провел наблюдения вулкана Эмаконг Патера, большой и темной кальдеры, из которой выходят многочисленные яркие потоки лавы,
простирающиеся во всех направлениях, 25 ноября 1999 года. В отличие от многих других вулканов на Ио, высокотемпературная лава никогда до этого не наблюдалась в Эмаконг Патера.
Снимки с разрешением 150 метров пиксель раскрывают сложный характер лавовых потоков. Яркий поток лавы к юго-востоку от кальдеры изливается на восток. Темный канал проходит через
поток справа. Края этого потока являются очень извилистыми, указывая на то, что лава была в состоянии перетекать через узкие топографические препятствия. Эти наблюдения согласуются
с гипотезой об очень низкой вязкости лавы в некоторых местах на Ио. Одни из объяснений таких свойств является большая концентрация серы. КА «Галилео» часто наблюдал за
высокотемпературными потоками силикатов, но в данном месте основным компонентом может быть именно сера. Снимок сделан с расстояния в 15 000 км от Ио. Север на 13 градусов левее
сверху.
КА "GALILEO": ИО
Лавовые фонтаны на Ио
Мозаика демонстрирует лавовые фонтаны, извергающиеся над поверхностью спутника Юпитера Ио. На оригинальном изображении, лава была достаточно горячей,
что бы вызвать эффект засветки камеры КА. С помощью ПК удалось реконструировать область. Большая часть горячих пород распределилась вдоль волнистой линии. В этом месте лавовые
фонтаны бьют на высоту до 1,5 км над поверхностью Ио вдоль всей трещины в коре. Горячие зоны, расположившиеся ниже, говорят о том, что лава изливается из трещины. Первоначальные
оценки температуры лавового потока свидетельствуют о том, что она значительно выше 1000 градусов Кельвина. Кальдера на снимке размером 290 на 100 км. Также большой интерес вызывает
столовая гора справа. Зубчатые образования типичны для геологического процесса, который называют «подтачиванием». Он происходит тогда, когда эрозия вызвана жидкостью, которая
вытекает из основания скалы. На Земле так действуют подземные воды. На Ио роль жидкости играет диоксид серы. Жидкий диоксид серы практически мгновенно переходит в газообразную
форму рядом с поверхностью Ио в условиях вакуума, тем самым разрушая породы у основания скал. Газообразный диоксид серы в конечном итоге замерзает и выпадает в виде инея обратно
на поверхность, который затем поглощают лавовые потоки. Под ними он нагревается и находится под давлением, пока не превратится в жидкость, которая затем опять вытекает из под
поверхности. Своеобразный «водный цикл» на Ио. Север в левом верхнем углу. Солнце освещает поверхность с нижнего левого угла. Центр с координатами 61,1 градуса с.ш. и 119,4 градуса
по долготе. Область размером 300 на 75 км. Разрешение изображения 185 метров на пиксель.
КА "GALILEO": ИО
К сожалению, эту первую часть программы осуществить не удалось.
За 4 часа до встречи со спутником, когда КА приближался к перииовию и подвергался самому мощному за всю историю полета радиационному воздействию,
бортовая ЭВМ дала сбой - и аппарат «вылетел» в защитный режим. В этом режиме автоматически прекращается сбор научных данных, пока не придут команды с Земли о возобновлении работы.
Извержение вулкана Тваштар, Ио
В ноябре 1999 г. Galileo застал «в работе» вулкан в цепочке Тваштар (Tvashtar Catena, 60°с.ш., 120°з.д.), а 22 февраля 2000 г. отснял процесс во всей
красе. Белые точки слева - это места, где раскаленная лава появляется на поверхности, оранжевая «подкова» - остывающий поток лавы длиной свыше 60 км.
КА "GALILEO": ИО
Управленцы JPL были к готовы к подобному сбою, но времени осталось очень мало. «Можно было сказать, что все пропало и ничего сделать нельзя, - вспоминал
менеджер проекта Galileo Джим Эриксон (Jim Erickson), - но наша группа бросилась решать проблему, причем некоторые оставили наполовину съеденный праздничный обед…». В США отмечали
День Благодарения.
Необходимый набор команд был передан на борт, и аппарат подтвердил их исполнение в 20:45, через 4 мин после момента максимального сближения с Ио. Поэтому
Galileo смог выполнить лишь чуть больше половины плана исследований Ио и плазменного тора.
Зал Патера на Ио
На мозаике показана область Патеры Зал на вулканически активном спутнике Юпитера Ио. Мозаика составлена из ч/б снимков с высоким разрешением, полученным
25 ноября 1999 года, и цветных снимков с низким разрешением от 3 июля 1999 года. В центре сверху виден край кальдеры или вулканического кратера, который упирается в плато. Красный
цвет на поверхности ассоциируется с регионами, где лава извергается на поверхность. При этом красный цвет основания гор свидетельствует о том, что в этих местах происходит испарение
оксида серы. Северное плато, которое ограничивает западный край Патеры Зал, в высоту поднимается на 2 км. Гора к югу от кальдеры высотой примерно 4,6 км. А одиночный пик снизу 4,2 км.
Север сверху. Центр с координатами 33,7 градуса с.ш. и 81,9 градуса з.д. Ч/б изображение с разрешением 260 метров на пиксель. Снимок сделан 25 ноября 1999 года с расстояния
в 26 000 км.
КА "GALILEO": ИО
Рифтогенез около Хайяка Патера (Hi'iaka Patera)
В центре снимка демонстрируется Хайяка Патера, темное образование неправильной формы, в окружении двух гор. Острый пик в верхней части снимка в
высоту достигает 11 километров. Два высокогорных плато к западу и на юге от кальдеры в высоту до 3,5 км. Ребра на северо-западной части горы, как полагают, образовались, когда
породы съехали вниз по склону под действием силы тяжести. На изображениях с низким разрешением кажется, что темная область кальдеры как будто провалилась вниз, но на более
качественных снимках видно, что темный цвет имеет другое происхождение. В случае с кальдерой Хайяка, северный и южный край патеры имеют очень схожие формы. Это свидетельствует
о том, что кора Ио в этом месте треснула и разошлась, а затем область была залита темными расплавленными породами, лавой. Север сверху. Солнце освещает поверхность слева.
Разрешение снимка 260 метров на пиксель. Расстояния в момент съемки составляло 26 000 км.
КА "GALILEO": ИО
Яркие каналообразующие потоки лавы на Ио
Снимок демонстрирует яркий поток лавы с отчетливым темным каналом в его центре. Такой тип извилистого канала является обычным явлением на пологих
склонах в потоках лавы на Земле, которые довольно быстро движутся. Зубчатые края характерны для не вязкой лавы, которая способна проложить дорогу в любой доступный уголок и
расщелину. Этот лавовый поток выделяется своим ярким цветом, большинство лавовых потоков на Ио и в Солнечной системе темные. Ученые миссии предполагают, что этот поток лавы в
основном состоит из серы, а не из силикатных пород. Слева на изображении видна кальдера вулкана Эмаконг. Север в левом верхнем углу. Солнце практически в зените. Область размером
120 на 40 км. Разрешение 150 метров на пиксель. Снимок получен с борта КА «Галилео» 25 ноября 1999 года, в момент съемки расстояния до Ио составляло 15 000 км.
КА "GALILEO": ИО
Были проведены наблюдения за двумя безымянными вулканическими кальдерами в северном полушарии, затем приборы переключились на вулканическую область
Куланн (Culann). Последние наблюдения камерой SSI и спектрометром NIMS были посвящены области в районе терминатора Ио. На этом исследования Ио были завершены.
Наземные наблюдения огненного фонтана на Ио
Инфракрасный снимок освещенной стороны Ио, спутника Юпитера, был получен инфракрасным телескопом Мауна-Кеа, Гавайи, через несколько часов после того, как
25 ноября 1999 года мимо Ио пролетел КА «Галилео». Яркое пятно в положении на 1 час представляет собой вулканический фонтан, сфотографированный с расстояния в 630 млн км. Когда
производилась съемка, выброс был практически на краю диска Ио, вскоре он исчез из поля зрения из-за вращения Ио.
КА "GALILEO": ИО
Вулканическая область Куллан (Culann Patera) на Ио
Куллан Патера, одна из самых красочных вулканических областей на Ио, является центральным элементом этой мозаики из цветных и ч/б снимков на фоне.
Разрешение изображения 200 метров на пиксель. Север сверху. Цвет мозаики передает сложную взаимосвязь между красноватыми и зелеными отложениями, а также различными по цвету
потоками лавы. Кальдера Куллан (выше и правее центра) имеет весьма неправильную форму с зубчатыми краями, а ее дно зеленоватого оттенка. Потоки лавы извергаются из кальдеры во
всех направлениях. Темно-красная изогнутая линия, протянувшаяся на северо-запад с юго-западного края кальдеры, скорее всего, представляет собой корку над лавовой трубкой, по
которой темные расплавленные силикаты текут на северо-запад. Темно-красные потоки лавы к юго-востоку от кальдеры могут быть потоками серы или силикатными потоками, но поверхность
которых была покрыта выпавшей из факела серой. Красные области вокруг кальдеры, как полагают, образовались после конденсации серы из факела над вулканом. Сама кальдера вулкана
Куллан и несколько лавовых потоков имеют зеленоватый оттенок, также зеленый цвет имеет и Tohil Patera в нижнем правом углу снимка. Вещество зеленого цвета ограничено кальдерами
и темными потоками лавы. Снимки для мозаики получены 25 ноября 1999 года в ходе 25-й орбиты вокруг Юпитера с расстояния в 20 000 км от Ио.
КА "GALILEO": ИО
На следующий день аппарат провел съемку Амальтеи, малого близкого спутника Юпитера, камерой SSI с разрешением 3.7 км/пиксел (наилучшим за всю
историю исследований). В тот же день УФ-спектрометр EUV наблюдал тор Ио.
Это снимки Амальтеи, полученные в августе (слева) и ноябре 1999 г. Оба сделаны с разрешением 3.8 км/пиксел. На них в правой части «диска» спутника
виден кратер, диаметр которого составляет около 40 км. В него спускаются два достаточно высоких протяженных гребня, которые, пересекаясь, образуют букву V. Слева от него, почти
в центре изображения, виден второй такой же крупный кратер. А слева от него видна светлая полоса, длина которой составляет около 50 км. Раньше на снимках, выполненных под
другими углами зрения, эта область выглядела как небольшое светлое пятнышко, которому ученые дали название Ида. То, что это «пятнышко» оказалось совсем не маленьким, стало для
специалистов неожиданностью. Его природа пока не нашла точного объяснения. Возможно, это выброс породы после удара метеорита. А может быть, освещенный солнцем гребень горы.
Есть на Амальтее и другие светлые области, но они не такие крупные, как Ида.
КА "GALILEO": ИО
Так закончилась программа очередной встречи Galileo с системой Юпитера. Воспроизведение записанных данных и их передача на Землю началась 26 ноября
в 16:30 PST по бортовому времени и заняла несколько недель. 31 декабря 1999 года миссия GEM завершилась. Но поскольку аппарат все еще находился в работоспособном состоянии, было
решено продлить миссию.
Исследователи
