Io

Manen van
Jupiter:


Metis
Adrastea
Amalthea
Thebe
Io
Europa
Ganymedes
Callisto
Leda
Himalia
Lysithea
Elara
Ananke
Carme
Pasiphae
Sinope

( Manen met een diameter > 20 kilometer )





Als speelbal van onvoorstelbare getijdenkrachten is Io een lust voor het astronomische oog. Vooral de onophoudelijke vulkanische processen die door zijn nabijheid tot Jupiter worden opgewekt, maken hem tot één van meest dynamische manen in het zonnestelsel. In feite plaatste alleen al de ontdekking van Io in 1610 - gelijktijdig met de drie andere Galileïsche manen - de positie van de aarde in het heelal in een geheel nieuw perspectief. Maar toen Amerikaanse ruimteverkenners de op twee na grootste satelliet van Jupiter in de jaren zeventig van de vorige eeuw van dichtbij bestudeerden, bleek opnieuw dat sommige 'typsich aardse verschijnselen' verre van uniek zijn…



Oppervlak
Toen de robotische ruimtevaartuigen Voyager 1 en 2 de Jupitermaan in 1979 voor het eerst passeerden, wisten astronomen van enthousiasme niet meer waar ze moesten kijken. Io bleek een uiterst heterogeen oppervlak te bezitten; met talrijke kleurtinten, bergen, vulkanen, bassins en meren die bestaan uit opgewelde vloeistoffen. Het contrast met de grauwe en kraterrijke landschappen van manen die tot dan toe in de binnenste regionen van het zonnestelsel waren waargenomen, kon niet groter zijn. En alleen al tijdens de kortstondige scheervluchten van beide Voyagers, werden negen afzonderlijke vulkaanuitbarstingen op Io geregistreerd.

Het actieve vulkanisme bepaalt het uiterlijk van de satelliet in hoge mate. Langgerekte lavamassa’s, voornamelijk samengesteld uit vloeibaar zwavel en gesmolten silicaatgesteenten, stromen zichtbaar over het oppervlak. Bovendien voorzien vulkanische erupties Io regelmatig van een ‘nieuwe’ korst; deels door het neerslaan van stofdeeltjes en deels door het stollen van diverse lavastromen. Dit voortdurende vernieuwingsproces verklaart tevens waarom er op de maan zo weinig tekenen van meteorietinslagen te zien zijn.

Afgezien van vulkanen zijn op het hemellichaam ook enkele opmerkelijke bergstructuren waarneembaar. Met afmetingen die kunnen oplopen tot tien kilometer hoogte en enkele honderden kilometers in doorsnede, behoren deze tot de grootste oppervlakteverheffingen in het hele zonnestelsel.



Io dankt zijn kleurrijke uiterlijk hoofdzakelijk aan de grote verscheidenheid van chemische stoffen die we in het maanlandschap terugvinden. Deze stoffen zijn voor het merendeel afkomstig uit zijn inwendige, en komen op het oppervlak zowel in vaste als in vloeibare vorm voor. Door de aanwezigheid van gloeiende lavameren, maar óók door de sterke getijdenwerkingen tussen Io en Jupiter, lopen de temperaturen op het Io-oppervlak uiteen van ongeveer 140 graden onder het nulpunt tot maximaal 20 graden daarboven.

Vulkanisme
De oorzaak voor de - soms explosieve - vulkanische aard van Io moet gezocht worden in de gravitationele interacties tussen enerzijds Io zélf en anderzijds zijn moederplaneet en zijn ‘kosmische buren’, Europa en Ganymedes. De laatste twee massieve satellieten bewegen in de buurt van Io in zogeheten ‘resonante banen’. In dit geval impliceert dit dat een omloop van Europa om Jupiter twee keer zo lang duurt als een omloop van Io en dat een omloop van Ganymedes vier keer zo lang duurt. Het sterke resonantie-effect dat hierdoor ontstaat, zorgt ervoor dat Io frequent uit zijn baan wordt ‘gewipt’ en weer wordt teruggetrokken door de enorme Joviaanse zwaartekracht. De getijdenwerkingen die de satelliet ondervindt, zijn zo extreem dat de afstand tussen Io’s equatoriale korst en zijn kern met maar liefst honderd meter fluctueert.

De uitzonderlijke krachten waaraan Io in zijn baan om Jupiter onderhevig is, zorgen er eveneens voor dat het inwendige van de satelliet opwarmt. Dit proces van zogeheten ‘getijdenverhitting’ is zo heftig dat de interne druk in Io snel oploopt, waardoor de maankorst met grote regelmaat openbreekt. Een deel van de daaronder aanwezige energie kan op die manier ontsnappen in de vorm van gesmolten materie en gassen. Tijdens zware uitbarstingen kunnen de vulkanisch uitgestoten materialen een hoogte bereiken van ruim 300 kilometer, alvorens ze door de zwaartekracht worden ‘teruggesommeerd’.

Atmosfeer   
Io onderscheidt zich niet alleen van de manen in de binnendelen van het zonnestelsel dankzij zijn complexe en dynamische oppervlak; de Jupitermaan beschikt tevens over een zeer ijle atmosfeer, die voortdurend wordt aangevuld door dampen uit zijn inwendige. Het gaat voornamelijk om zwaveldioxide en enkele andere gassen, waaronder mogelijk ook zuurstof. De lage temperaturen op Io doen de zwaveldioxidewolken echter al snel bevriezen en neerslaan. Zij laten zo heldere witte gebieden in het vulkanische landschap achter.



Inwendige
Als Io zich niet in zo’n extreme omgeving zou bevinden, zou de satelliet - in essentie - waarschijnlijk niet veel verschillen van een gemiddeld hemellichaam. De maan beschikt over een korst, een mantel en een kern. En zowel qua chemische opbouw als qua verhoudingen wijken die niet eens zo veel af van de inwendige lagen van de aarde.

De samenstelling van Io’s buitenste korst is nagenoeg gelijk aan die van zijn ruim 450 kilometer dikke mantel van vloeibare silicaatgesteenten. Als gevolg van de intense getijdenkrachten die het hemellichaam ‘bewerken’, is de gestolde buitenlaag vermoedelijk nergens meer dan enkele tientallen kilometers dik.

Ten slotte vinden we in het centrum van de massieve maan een relatief grote kern met een doorsnede van zo’n 900 kilometer. Onderzoekers vermoeden dat dit geheel grotendeels uit metalen als ijzer en nikkel bestaat. Deze verwachting is deels gebaseerd op het feit dat Io, als een van de weinige manen in het zonnestelsel, een sterk magnetisch veld bezit.

Io in de Joviaanse magnetosfeer   
Zonder zich ervan bewust te zijn, namen astronomen al lang vóór de komst van de eerste ruimteverkenners naar Io de effecten van het vulkanisme op de satelliet waar. Het maantje bevindt zich zo dicht bij Jupiter dat het in sterke mate te maken krijgt met de invloed van het magnetisch veld van zijn moederplaneet. Hierdoor wordt per seconde gemiddeld één ton geïoniseerd eruptiemateriaal aan het maantje onttrokken. In feite is Io daarmee ‘hofleverancier’ van de gigantische Joviaanse magnetosfeer.

Overigens is Io, door zijn met een stroom van geladen deeltjes gepaard gaande beweging door het planetaire magnetisch veld, feitelijk niets minder dan een krachtige elektrische bron. Een denkbeeldige spanningsmeter over het hemellichaam, zou minimaal 400.000 Volt registreren. De stroom die tussen Io en Jupiter wordt opgewekt, kan zo oplopen tot een kleine drie miljoen Ampère. En zware geladen deeltjes die van Io afkomstig zijn, waaronder zwavel en zuurstof, kunnen tijdens botsingen met de Joviaanse atmosfeer fascinerende poollichtverschijnselen veroorzaken.

Auteur(s):     A.S.





Io in cijfers
Gemiddelde diameter 3642 km
Oppervlakte 4,1 × 10^7 km^2
Massa 8,94 × 10^22 kg
Gemiddelde dichtheid 3,55 g/cm^3
Gemiddelde afstand tot het centrum van Jupiter 421.600 km
Omlooptijd 1d 18u 27,6m
Rotatieperiode 1d 18u 27,6m
Zwaartekracht aan oppervlak 1,81 m/s^2
Weerkaatsingsvermogen 0,61
Temperatuur aan oppervlak gem. 130 K
max. 2000 K
Databron: NASA