Примеры основных типов геологических отложений на Ио смотрите в таблице:
Наименование
Расшифровка
Координаты примера (широта, долгота)
Диффузные (рассеянные) отложения
Диффузные отложения вещества (мелкозернистого) из мантии Ио, как правило, на территории вблизи активных вулканических центров. На общей карте они занимают 18% поверхности. Встречаются пять
различных вариантов: желтый (2,1%; доминируют соединения серы), белый (6,9%; диоксид серы), черный (0,6%; силикаты), красный (8,6%; прочие соединения серы и хлорид серы) и зеленый (0,01%;
силикато-серные соединения). Накопление на поверхности происходит постепенно. Красные отложения часто встречаются в виде колец вокруг вулканов. Белые отложения окружают лавовые потоки. На
карте отмечались только те отложения, которые были хорошо различимы и с четкими границами.
Обратите внимание вся приведенная информация актуальна на момент исследований КА "Галилео".
dby
Ярко желтый диффузный материал
19°, 141°
dbw
Ярко белый диффузный материал
–37°, 163°
dd
Темные диффузные материалы
–40°, 272°
dr
Красные диффузные материалы
–22°, 161
dg
Зеленые диффузные материалы
–20°, 160°
Потоки
Потоки занимают 28% поверхности Ио. Основной их чертой является продолговатая форма (по сравнению с шириной) и резкий контраст на фоне окружающей местности. Потоки делятся на три типа:
яркие (4%; доминирует сера), темные (3%; силикаты) и неразрывные (лавовые поля, 21%, неопределенный состав). Потоки представляют собой результат одного или нескольких излияний лавы на поверхности Ио.
Вариации яркости потоков (альбедо) указывают на их возраст. Самые яркие и самые темные потоки, как правило, свежие. С возрастом темные потоки светлеют, а светлые темнеют. Наиболее темные
лавовые потоки связаны с активными горячими точками и лишь в редких случаях горячая точка связана со светлым потоком. Неразрывные потоки часто представлены в виде лавовых полей, которые могут быть окружены
пирокластическими породами.
fd
Темные потоки
23°, 115°
fb
Светлые потоки
13°, 149°
fu
Неопределенные лавовые поля
–37°, 165°
Отложения на дне патер
По данным КА "Галилео" на Ио обнаружено 425 патер, которые занимают в общей сложности 2,5% поверхности. Патеры - это вулкано-тектонические образования в форме кратера с неправильной формой.
Дно патер охватывает весь спектр цветов Ио: от ярко-белого, желто-оранжевого до черного, а часто вообще смешение цветов в пределах одной патеры. Это говорит о том, что дно патер покрывает
смесь из силикатов и различных сернистых соединений, в том числе относительно чистых отложений двуокиси серы (либо иней, либо потоки). Патеры образуются при кальдерообразующем обвале крышки
тектонического лавового бассейна. Пространственного разрешения камер КА "Галилео" хватило для того, чтобы охарактеризовать три типа патер: с ярким дном (0,4%; преобладает сера), с темным дном
(0,5%; преоблажают силикаты) и неопределенные (1,6%; неясный состав). Примерно 14% патер укрыты лавовыми озерами или потоками и поэтому имеют не четкие границы.
pfd
Темные отложения
–28°, 160°
pfb
Светлые отложения
13°, 142°
pfu
Неопределенные
–26°, 158°
Куполовидные отложения
Светлые образования в форме купола занимают 0,1% поверхности Ио. Это вулканические конусы или щитовые вулканы (в зависимости от морфологии и склонов). Они довольно редки на Ио и, скорее всего, связаны с
сильными извержениями лавы (силикатной или серы) с низкой вязкостью.
tb
Светлые куполообразные отложения
0°, 163°
Равнинные отложения
Равнины охватывают примерно 67% поверхности Ио и подразделяются на желтые (18%), белые (9%) и красно-коричневые (35%). Четвертый тип, слоистые равнины (4%), может относиться к любому из первых
трех типов, но отличается от них морфологически. Т.е. эти равнины состоят из отдельных слоев, разделенных отчетливыми уступами, которые указывают на эрозионные процессы. В общем плане равнины состоят
из различных комбинаций силикатов и богатых серой пород, в виде погребенных лавовых потоков, пирокластических и замерзших капелек вулканических газов. Желтый цвет равнинам придает большая концентрация
серы, белый цвет означает присутствие соединений SO2. Белые равнины покрыты инеем или снегом из SO2 с примесями, которые, скорее всего, накапливались довольно продолжительно
время. Желтые равнины во власти серосодержащих соединений (S8, SnO и S2O) и(или) инея из SO2 с смешанного с этими соединениями. Красно-коричневые равнины
образовались при долгосрочном процессе выпадения из газопылевых шлейфов серных соединений на подобии S3, S4, образовавшихся при большой концентрации газообразного S2. На
высоких широтах Ио (более 30 градусов) красно-коричневые равнины, как полагают, стали результатом изменения соединений серы под действием радиации.
pby
Светло желтые равнинные отложения
–25°, 175°
pbw
Светло белые равнинные отложения
15°, 195°
prb
Красно-коричневые равнинные отложения
–55°, 135°
pl
Слоистые равнины
–7°, 165°
Горные отложения
Существует две основных теории образования гор на Ио. Одна из них утверждает, что горизонтальное литосферное сжатие генерируется быстрой шлифовкой поверхности Ио вулканическими процессами. Альтернативная
гипотеза предполагает, что снижение вулканической активности на Ио в местном, региональном или глобальном масштабе приводит к литосферному разогреву, которое вызывает сильное давление. Это приводит к
образованию гор и усилению вулканической активности. Посредством изучения снимков КА удалось обнаружить 143 горы на Ио. 92 горы имеют тектоническое происхождение, еще 38 примыкают к патерам.
При образовании гор разломы в коре Ио становятся каналами подающими магму на поверхность, в результате чего рядом с ними формируются патеры. В целом горы занимают 3% поверхности Ио, как правило, цветом и
альбедо они не отличаются равнин. Из космоса горы видны только при низком угле освещения солнцем, когда тени подчеркивают уступы, гребни, борозды и вершины. Слоистые равнины, которые вклчают в
себя столовые горы и плоскогорья, занимают еще 4,4% поверхности и часто связаны с процессом разрушения гор. После изучения слоистых равнин к списку гор добавились и обнаруженные полуразрушенные.
Следует отметить, что горы обычно переходят в слоистые равнины, поэтому очень часто они не имеют четких границ. Все горы, найденные на Ио, в высоту достигают от 1 до 17 км и делятся на три типа: линейные
(линеаменты, т.е. с четкими границами, гребнями и обрывами, 1,5%), испещренные (состоящие из лопастей и куполообразных холмов, 0,2%) и неопределенные (1,3%; не относятся к первым двум видам). Поскольку горы,
относящиеся к первому типу, выше, чем испещренные горы, то отсюда следует, что горы второго типа это старые образования, подвергшиеся эрозии, обвалам и сползанию пород со склонов.
ml
Линейные горы (линеаменты)
–26°, 162°
mm
Испещренные горы
–28°, 165°
mu
Неопределенные
–49°, 336°
ГЕОЛОГИЯ ИО
Общая карта Ио, демонстрирующая приведенные выше геологические образования:
- Потоки, патеры, купола, равнины и горы на Ио:
Основой для создания карты послужили изображения с различной степенью детализации, которые, после продолжительной компьютерной обработки были сведены в единую мозаику с разрешением около 1 километра на пиксель.
Коллектив ученых из Геологической службы США: Williams, D.A., Keszthelyi, L.P., Crown, D.A., Yff, J.A., Jaeger, W.L., Schenk, P.M., Geissler, P.E., and Becker, T.L., 2011, Geologic map of Io8, scale 1:15,000,000
КА "GALILEO" и КА "ВОЯДЖЕР"
Карта Ио по данным КА "Вояджер" и КА "Галилео" для сравнения (цвета усилены)
КА "GALILEO" и КА "ВОЯДЖЕР"
Цветовая градация геологических образований (для карты сверху) + временная шкала их формирования
КА "GALILEO" и КА "ВОЯДЖЕР"
ПОЯСНЕНИЯ
ДИФФУЗНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ
Ярко желтые диффузные отложения — желтоватые участки, которые покрыты веществом из нижних слоев мантии. Обычно на поверхности Ио они
встречаются в виде круглых пятен вокруг активных жерл вулканов или в виде пятен неправильной формы, простирающихся от вентиляционных отверстий активных
вулканов. Как правило, с увеличением расстояния от центра вулканического образования концентрация уменьшается. Желтые отложения встречаются на Ио чаще, чем белые.
Желтые пятна представляют собой пирокластические отложения, цвет которым придает приместь серных соединений с преобладанием SO2.
Круглые пятна, скорее всего, образуются во время зонтообразных газопылевых выбросов/гейзеров из жерл действующих вулканов. Долгосрочное
накопление этих отложений приводит к образованию ярко желтых равнин (pby). Как правило, с увеличением расстояния от центра месторождения
концентрация уменьшается.
Ярко белые диффузные отложения — белые участки, покрытые веществом из мантии. В основном они круглой или неправильной формы, располагаются
вокруг активных вулканов и лавовых потоков, или в виде пятен вокруг канавок на горах или на равнинах. Белые пятна представляют собой вулканические
отложения, т.е. пыль с большой концентрацией замёрзших частиц сжиженного газа диоксида серы. Газ поступает из поверхностных отложений, из жидких
приповерхностных потоков SO2 со стороны близлежащих вулканических источников тепла, выпадает на поверхность при конденсации газообразного
SO2 из газопылевых шлейфов во время извержений или просачивается из разломов. Долгосрочное накопление белых отложений приводит к образованию
белых равнин (pbw).
Красные диффузные отложения — темно-красные и красно-коричневые пятна, обычно встречаются в виде ассиметричных отложений с одной стороны
вулканов или в виде больших круглых колец вокруг них. Как правило, с увеличением расстояния от центра вулканического образования концентрация уменьшается.
Пятна представляют собой вулканические отложения, возможно, это пыль богатая полимером серы (S3, S4) и (или) серосодержащими
хлоридами. Аллотропы серы или хлориды могут выступать в качестве загрязнителей и примесей для SO2. Красный цвет отложениям придает первичный
магматический S2 или газ Cl2 из активных жерл вулканов. Долгосрочное накопление красных отложений может привести к образованию
красно-коричневых равнин (prb).
Темные диффузные отложения — пятна темно-коричневого или черного цвета, обычно встречаются в виде ассиметричных отложений с одной стороны
вулкана или в виде больших круглых колец вокруг жерла. Пятна представляют собой пирокластические отложения, богатые мафитовыми или ультрамафитовыми
силикатами. Спектральный анализ всех темных диффузных отложений, проведенный КА «Галилео», показал силикаты богатые магнием Mg.
Зеленые диффузные отложения — редкие, темно-зеленые пятна. Встречаются в основном вокруг патеры Culann вперемешку с красными отложениями
и на дне патеры Тохил. Пятна образуются при взаимодействии красных диффузных отложений с темными потоками силикатной лавы.
ПОТОКИ
Темные потоки — гладкие (на изображениях с разрешением в сотни метров на пиксель), неровные и пластинчатые (при разрешении снимков в десятки
метров на пиксель) потоки с низким альбедо, которые в длину гораздо больше, чем по ширине. Потоки обычно прокладывают свой путь в места с понижением
рельефа. Изменение альбедо и взаимодействие с окружающей местностью являются показателями возраста потоков. Чем темнее поток, тем он моложе и свежее.
Высокотемпературные горячие пятна обычно связаны с самыми темными потоками (по исследованиям спектрометра NIMS и фотополяриметра-радиометра КА «Галилео»).
Темные потоки – это лава из силикатов. Изменение цвета и альбедо связано с остыванием лавы и взаимодействием с окружающей местностью, со временем застывшие
потоки покрываются инеем из SO2 и другими пирокластическими сернистыми веществами, или меняются под действием радиации.
Светлые потоки — гладкие (на изображениях с разрешением в сотни метров на пиксель), неровные (при разрешении снимков в десятки метров
на пиксель) лопастные потоки с высоким альбедо (оранжевого, желтого или бело-серого цвета), которые в длину гораздо больше, чем по ширине. Потоки обычно
прокладывают свой путь в места с понижением рельефа. Изменение альбедо и взаимодействие с окружающей местностью являются показателями возраста потоков.
Чем светлее поток, тем он моложе и свежее. Светлые лавовые потоки содержат большую концентрацию серы. Изменение цвета и альбедо связано с остыванием
лавы и взаимодействием с окружающей местностью, со временем застывшие потоки покрываются пирокластическими сернистыми веществами, или изменяются под
действием радиации.
Неопределенные потоки — гладкие (на изображениях с разрешением в сотни метров на пиксель) лопастные потоки, как правило, с промежуточным
альбедо и цветовой гаммой, для них характерен менее резкий контраст с окружающим рельефом. Практически невозможно отследить их источник. Такие потоки
имеют неопределенный состав и, вероятно, они представляют собой эффузию (медленное излияние жидкой лавы через небольшие отверстия) серы или силикатов.
ПАТЕРЫ
Темные отложения — отложения темно-серого или черного цвета с некоторыми вариациями в альбедо и текстуре. Часто связаны с горячими точками
на Ио. Отложения отличаются от окружающего рельефа и, как правило, покрывают дно (нижние уровни) хорошо видимых топографических депрессий, которые
называются патерами. На снимках с разрешением в 50 метров на пиксель их поверхность гладкая и темная. Диоксид серы практически отсутствует (он придает
светлые оттенки). Такие темные отложения представляют собой силикатную лаву, возможно с примесями серы, пирокластических веществ вблизи жерла, или
смесь серных и силикатных потоков. Черная поверхность указывает на высокую температуру по сравнению с окружающей местностью. Сверху такие отложения,
вероятно, покрыты более прохладной коркой, которая скрывает лавовые озера.
Светлые отложения — отложения ярко розовато-белые или красно-оранжевого цвета с гладкой поверхностью. Часто связаны с горячими точками на Ио.
Отложения отличаются от окружающего рельефа и, как правило, покрывают дно (нижние уровни) хорошо видимых топографических депрессий, которые называются
патерами. Данные спектрометра NIMS КА «Галилео» указывают на значительную концентрацию диоксида серы. Такие отложения представляют собой серосодержащие
лавовые потоки, разливные потоки или лавовые озера с преобладанием SO2. Могут образовывать корку на остывшей силикатной лаве в менее активных
патерах.
Неопределенные отложения — отложения серого или коричневого цвета с некоторыми вариациями альбедо и текстуры. Граница с отгружающим рельефом
размыта и не такая четкая по сравнению с другими видами отложений. Они, как правило, встречаются рядом с яркими и темными отложениями в патерах. Самые
качественные снимки этого типа отложений получены КА «Галилео» при съемке Чаак Патеры. Этот тип отложений представляет собой застывшую корку от слившихся
потоков лавы или над лавовым озером неопределенного состава, с возможными примесями серы.
КУПОЛА
Куполообразные отложения — выпуклое образование рельефа эллиптической формы, цветом и альбедо схожее с яркими равнинами (pby,
pbw). Как правило, эти образования в диаметре достигают нескольких десятков км (самый большой Inachus Tholus – 152*178 км), а по центру на
вершине имеется углубление или ямка, из которой часто выходят радиальные канавки/каналы. Вдоль некоторых окраин купола могут проходить эскарпы (уступы
или откосы), а иногда склоны покрыты темными диффузными породами или потоками. На основе анализа стерео изображений или изучения теней при низком угле
освещения удалось установить, что высота обычного купола примерно 1-2 км. Купола – это вулканические горные образования, к ним же можно отнести и щитовые
вулканы (Tsui, Goab Tholus и др.), а также вулканические конусы из силикатов и серы.
РАВНИНЫ
Ярко желтые равнины — образования с различными оттенками желтого цвета (высокое альбедо на ч/б снимках). Изменение показателя альбедо для
этих равнин значительно, но в целом они занимают промежуточное положение между светлыми и темными отложениями. В глобальном масштабе равнины гладкие и
яркие, но вблизи на снимках с высоким разрешением они более бугристые. Равнины вблизи вулканических центров, окаймленных различными типами диффузных
отложений, часто изменяются под действием потоков лавы. В некоторых регионах равнины богаты уступами, канавками, ямами, плоскогорьями, грабенами,
впадинами и каналами. На снимках с высоким разрешением (несколько десятков метров на пиксель) равнины выглядят довольно ухабистыми, т.е. покрыты
многочисленными холмами и насыпями, которые, как правило, образуются при активной вулканической деятельности ближайших вулканических центров. Подробные
снимки районов вблизи патеры Чаак и горы От (Chaac Patera и Ot Mons) демонстрируют обособленные светлые холмы или отдельные бугорки на фоне более темной
и гладкой поверхности. Такой тип равнин представляет собой гетерогенную смесь силикатов и богатых серой пород в виде лавовых потоков, погребенных под
слоем пирокластических отложений с наложением инея из сконденсированных вулканических газов (из вулканических шлейфов, факелов и пр.). Скорее всего, эти
равнины являются результатом долгосрочного накопления ярких диффузных отложений желтого цвета (из-за примесей серы). Есть несколько гипотез, которые
объясняют холмы и бугорки. Вероятно это действие лавовых потоков и пирокластических отложений (без четких первоисточников), или сублимация SO2,
а возможны и тектонические причины вместе с проседанием пород под действием гравитации. Некоторые ученые приводят в качестве причины и приливные силы со
стороны Юпитера, которые воздействуют на рыхлые породы с низкой плотностью, причем ориентация некоторых холмов согласуется с этой гипотезой.
Ярко белые равнины — образования с гладкой поверхностью на снимках с разрешением в сотни метров на пиксель, но холмистые и бугристые при
ближайшем рассмотрении. Как правило, такие равнины белого или бело-серого цвета. Вариации альбедо значительны, но обычно эти равнины светлее, чем равнины
предыдущего типа. Структура холмов и бугорков такая же, как и у желтых равнин. Данный тип равнин представляет собой гетерогенную смесь силикатов и богатых
серой пород в виде лавовых потоков, погребенных под слоем пирокластических отложений с наложением инея из сконденсированных вулканических газов (из
вулканических шлейфов, факелов и пр.), но в отличие от желтых равнин здесь доминирует крупнозернистый иней или снег из диоксида серы. Скорее всего, эти
равнины являются результатом долгосрочного накопления ярких диффузных отложений.
Красно-коричневые равнины — образования с гладкой поверхностью на снимках с разрешением в сотни метров на пиксель, но холмистые и бугристые на
снимках с более высоким разрешением. Как правило, такие равнины красного или красно-коричневого цвета. Вариации альбедо значительны, но обычно эти равнины
темнее, чем равнины желтого типа. Структура холмов и бугорков такая же, как и у желтых равнин. В основном располагаются на высоких широтах (более 30
градусов), но встречаются в виде пятен неправильной формы вокруг некоторых вулканических центров в приэкваториалом регионе. Красно-коричневые равнины
представляют собой гетерогенную смесь силикатов и богатых серой веществ, образованную комбинацией лавовых потоков, похороненных под пирокластическими
отложениями и снегом из сконденсированного вулканического газа, без четких границ. Такие равнины в приэкваториальной области формируются при долгосрочном
накоплении красноватых отложений с высоким содержанием серы S3 и S4 с кристаллами сконденсированного газа S2 из плюмов и
шлейфов. На высоких широтах (более 30 градусов) свой вклад в формирование красных равнин вносит и радиация, которая изменяет соединения серы в покровных
отложениях.
Слоистые равнины — равнины с желтыми, белыми или красно-коричневыми отложениями, которые образованы в виде небольших высоко стоящих плато,
отделенных от низменностей уступами. Уступы могут быть лопастными, пальцевидными, или линейными с нишами и углублениями или с осыпавшимся склоном. Часто
слоистые равнины связаны с деградирующими горными массивами. Слоистые равнины представляют собой гетероэпитаксиальую смесь силикатов и богатых серой пород,
как правило, изолированных на плато или столовых горах эрозией. Уступы образуются после оползней, под действием тектонической активности, движения пород,
или при подтачивании склонов испарением SO2. Более высокие слоистые равнины (по сравнению с окружающей местностью) могут быть результатом
сползания пород с гор.
ГОРЫ
Линеаменты — линейно ориентированные горные образования от темно-желтого до зеленовато-коричневого цвета. Снимки с высоким разрешением
демонстрируют канавки, желоба, гребни, уступы и линеаменты. Анализ теней на снимках позволил определить высоту большинства гор, она колеблется в интервале
от 2 до 18 км. Многие горы переходят в слоистые равнины. Горы на Ио формируются при поднятии и (или) обвале пластов коры.
Испещренные горы — горы темно-желтого, зеленовато-коричневого цвета или желто-белые образования, состоящие из испещренных выступов/лопастей.
Они не так явно выражены как линейные горы. На снимках с высоким разрешением (десятки метров на пиксель) и низким углом освещения становится заметно, что
доминирующей формой рельефа являются куполообразные насыпи. Отдельные лопасти ограничиваются несколькими уступами и расплывчатой границей, а купольные
насыпи также встречаются ниже границы уступов на окружающих горы равнинах. В целом высота этого типа гор колеблется в интервале от 1 до 6 км. Скорее
всего, горы образуются также как и линеаменты, но со временем они разрушаются, породы проседают, осыпаются, а многочисленные обвалы и оползни довершают
их разрушение. Это говорит о том, что линеаменты это молодые горные структуры, а испещренные горы уже довольно старые.
Неопределенные горы — образования желто-серого и желто-белого цвета, которые нельзя сразу отнести к линеаментам или испещренным горам.
Часто они полностью или частично покрыты диффузными отложениями. Высота этого типа гор достигает 1-2 км, иногда и больше. Такие горы представляют собой
приподнятые блоки коры Ио, но детальная морфология, которых не прослеживается.
Спутники
