Замама (вулкан)
Активный вулканический центр на Ио

Изображение вулканического центра Замама, полученное Галилео в июле 1999 г.

Замама — активный вулканический центр на спутнике Юпитера Ио . [ 1] [2] Этот вулканический центр извергся после пролёта Вояджера-1 в 1979 году, что сделало его одним из немногих планетарных вулканов, которые, как известно , активизировались в течение жизни этого поколения. Дальнейший анализ и изучение космическим аппаратом Галилео помогли с общим изучением вулканизма Ио. Галилео определил его на Ио в точке 21° с. ш. 173° з. д. / 21° с. ш. 173° з. д. / 21; -173 [1] [3] . Замама имеет поток трещинного типа длиной 150 км (93 мили) с температурой 1100  К (830 °C; 1520 °F), [1] а место вулканического центра имеет эксплозивные и эффузивные характеристики извержения . [4] Поток, по-видимому, исходит из вулкана типа Прометея .

Инструменты дистанционного зондирования , построенные на космическом аппарате Galileo — спектрометр для картирования в ближнем инфракрасном диапазоне (NIMS), твердотельный формирователь изображений (SSI), фотополяриметр-радиометр (PPR) — собирают и анализируют вулканизм на поверхности Ио. Поскольку образцы с Ио не собираются, все интерпретации производятся путем изучения эффектов альбедо , морфологии и/или спектральных вариаций в данных Galileo . Кроме того, геоморфологический анализ строго используется для изучения таких специфических планетарных структур. [1] [5]

ОбзорВояджериГалилеомиссии

Большая часть данных, полученных с луны Юпитера Ио, была получена в результате геоморфологической интерпретации орбитальных изображений. Voyager 1 и Galileo использовали тепловое дистанционное зондирование для выполнения этой задачи. Тепловое дистанционное зондирование — это раздел дистанционного зондирования, который занимается обработкой и интерпретацией данных в тепловой инфракрасной (TIR) ​​области электромагнитного (EM) спектра. Zamama — это горячая точка/вулканический центр среди 61 активных вулканических центров на Ио. [6] Они были обнаружены пролетами Voyager , Galileo и наземными наблюдениями. Zamama впервые был обнаружен Galileo , [6] который определил два типа вулканической активности: постоянную и спорадическую. [6] Инструмент NIMS обнаружил активность на Zamama, продолжающуюся более одного года; поэтому она считается постоянным типом. [6] Он был обнаружен NIMS только пять раз, но наблюдался NIMS девять раз. Такая низкая частота обнаружения может быть связана с ограничениями наблюдения или временным снижением активности. [6]

Вулканизм на Замаме

Вулканический рельеф

Поле лавового потока на Замаме. Изображение получено с помощью твердотельной визуализации во время миссии Galileo .

Ио — один из самых сложных спутников Юпитера, для которого необходимо установить топографию. Несколько методов помогли в создании топографии Ио, такие как «3D» стереофотограмметрия (SP) и «2D» фотоклинометрия (PC). [4] Ионические вулканы были плохо охарактеризованы из-за их вулканической структуры, которая отличается от хорошо изученных планетарных вулканов, таких как марсианские. На Ио были выявлены две общие морфологии полей течения: [4]

  • Большие широкие нерегулярные потоки (схемы потоков).
  • Радиально-центрированные поля течения.
Регион Замама на Ио, на котором видны три вулкана (Замама A, B и C), отмеченные белыми стрелками. Щитовой вулкан Замама (A) и темный комплекс основного потока, распространяющийся на восток.

Активный вулканический центр Замама морфологически характеризуется радиально-центрированным полем потока. В этой области расположены многочисленные крутосклонные щитовые вулканы:

  • Замама А (18° с.ш., 175° з.д.) имеет ширину около 40 км (25 миль), высоту 1,5 км (0,93 мили) и средний уклон 40°. Уклон и высота были оценены PC. Он простирается примерно на 140 км (87 миль) к востоку и за пределы топографической границы наблюдаемого крутосклонного щита. [4] Замама А является источником поля течения Замама. [7] Происхождение вулканизма как кремнистое, так и серное, хотя Замама происходит из плюма типа Прометея . [7]
  • Замама B расположена в 75 км (47 миль) к юго-востоку от Замамы A, имеет ширину около 40 км (25 миль) и высоту 1–1,5 км (0,62–0,93 мили). Высота была оценена по измерениям тени ПК. [4]
  • Zamama C (15°N, 170°W) расположена в 175 км (109 миль) к юго-востоку от вулканического центра Zamama, имеет высоту около 250 м (820 футов) и имеет уклон в диапазоне от 3° до 5°. Высота была определена PC. [4]

Изменения поверхности

Замама, по-видимому, не проявляла активности во время визита Voyager 1 в 1979 году или, возможно, была погребена под отложениями Велунда. Напротив, Замама выглядела как очень активная горячая точка во время наблюдений Galileo . Замама показала три заметных изменения поверхности на собранных SSI снимках. Снимки показывают их как яркие кольца, расположенные внутри темных потоков лавы, с диаметрами около 370 км (230 миль). Кроме того, новые черные кольца были отложены к северу и северо-востоку от центрального выдающегося извержения. Это самое выдающееся центральное извержение было первым (18° с.ш., 171° з.д.). Общая измененная площадь составила около 136 000 км 2 (53 000 кв. миль). Во-вторых, новое извержение вызвало расширение центральных темных отложений западной стороны, и новые яркие кольца были отложены вдоль краев потоков лавы. Общая площадь поражения составила около 37 000 км 2 (14 000 кв. миль). В-третьих, третий шлейф Замамы активно извергался, когда Галилео находился на 14-й орбите вокруг Юпитера. Новые отложения увеличились до 150 ± 5 км (93,2 ± 3,1 мили) и сосредоточены к востоку от центра извержения. Общая площадь поражения составила около 96 000 км 2 (37 000 кв. миль). [8]

Температура

График скорости извержения показывает провалы, которые указывают на уменьшение диффузионной активности или охлаждение старой поверхности потока. Также он показывает всплеск, который указывает на начало нового извержения. График выходной мощности потока сравнивает Замаму с другими ионическими вулканами того же стиля извержения.

Инструмент NIMS Галилео собрал данные о вулканических выбросах для анализа выходной мощности. Для определения температуры и выходной мощности используется двухтемпературная модель. Модели показали, что Замама имеет температуру 1173 ± 243 К (900 ± 243 °C; 1652 ± 437 °F). Пирокластические потоки с высоким содержанием кремнезема могут иметь температуру до 1200 °C (1470 K; 2190 °F). Поскольку вулканы Замама имеют такие высокие температуры, это указывает на кремнистую магму. Фактические образцы магмы Замамы не были извлечены и обработаны для определения состава. [9]

Состав

Потоки лавы в Замаме предполагают, что это щитовой вулкан с центральным жерлом и рифтовой зоной . Рифтовая зона, по-видимому, питает темное поле потока, которое появилось во время визита Галилео . Поле потока казалось узким/тонким ближе к центру и широким/широким вдали от центра. Такое поведение может быть связано с изменением наклона от края вулкана к близлежащим равнинам. Центральный жерло испускает яркие потоки из-за сернистого состава лавы или силикатной лавы, покрытой сернистыми отложениями. Состав лавы, выбрасываемой вулканом, до сих пор остается загадкой. [7]

Вулканические параметры

У Замамы более низкие объемные показатели выбросов по сравнению с другими ионическими вулканами того же типа извержения, и он более мощный, чем его наземные аналоги, такие как вулкан Килауэа на Гавайях.

Анализ данных NIMS был проведен для определения изменчивости тепловых выбросов вулканов на Ио, в частности Замамы, в течение 1038 дней (с 28 июня 1996 года по 2 мая 1999 года), и результаты показали: [5]

  • Средние объемные скорости снизились в начале периода, что указывает на уменьшение диффузионной активности или охлаждение старой поверхности потока. Позднее наблюдалось увеличение вулканической активности, что указывает на начало извержения.
  • Общая выходная мощность, наблюдаемая в Замаме, составила1,25 × 10 19  Дж .
  • Средняя выходная мощность была139,8  ГВт .
  • Общий объем извержений за этот период составил 3,5 ± 1,4 км 3 (0,84 ± 0,34 куб. миль).
  • Средний объемный поток составил 39,4 ± 15,5 м 3 /с (1390 ± 550 куб. футов/с).

Сравнение и эволюция

Сравнение с ионическими и наземными вулканами

  • У Замамы более низкие объемные скорости выбросов по сравнению с различными типами извержений на Ио. [5]
  • Замама более мощна, чем ее наземные аналоги, такие как Килауэа , Гавайи. [5]
  • В целом, извержения Ио имеют большие объемные потоки и активные области, чем земные вулканы, по сравнению с вулканами того же стиля извержения. [5]

Эволюция щитовых вулканов Ионического моря

Модель, демонстрирующая процесс разрушения кальдеры вулканов.

Большинство ионических вулканов начинаются как крутобокие щитовые вулканы. После фазы извержения, строящей конструкцию, центральная область разрушается, образуя кальдеру . Поскольку крутобокие щитовые вулканы не наблюдались внутри обрушившихся кальдер, это указывает на невозможность реформировать крутобокие вулканы после обрушения, что может быть связано с различными переменными, такими как изменение температуры, скорости извержения и/или состава лавы. Невозможность реформировать щитовые вулканы вызвана невозможностью подачи магмы через магматическую камеру. Эти интерпретации могут быть признаком того, что нынешние щитовые вулканы будут следовать этой модели и трансформироваться в кальдерообразующие извержения. [4]

Будущее исследование Ио

Уильямс (2013) предполагает необходимость разнообразных методов наблюдения за Ио в будущем: «Рекомендуется, чтобы будущее исследование Ио включало: 1) космический аппарат Io Observer на орбите Юпитера либо класса Discovery , либо класса New Frontiers ; 2) космический УФ-телескоп с дифракционно-ограниченными возможностями; 3) космические миссии, которые позволяют осуществлять долгосрочный мониторинг Ио в различных временных масштабах (секунды, минуты, часы, дни, месяцы, годы); и 4) увеличенное время для наблюдения за Ио на наземных телескопах класса 8–10 м, особенно с возможностью ночной адаптивной оптики». [10]

Ссылки

  1. ^ abcd Дэвис, Эшли Джеральд; Макьюэн, Альфред С.; Лопес-Готье, Розали MC ; Кестхейи, Ласло; Карлсон, Роберт В.; и др. (октябрь 1997 г.). «Ограничения температуры и площади вулкана Южный Велунд на Ио по данным инструментов NIMS и SSI во время орбиты Galileo G1». Geophysical Research Letters . 24 (20): 2447–2450. Bibcode : 1997GeoRL..24.2447D. doi : 10.1029/97GL02310 .
  2. ^ Макьюэн, Альфред С.; Симонелли, Дэймон П.; Сенске, Дэвид Р.; Клаасен, Кеннет П.; Кестхейи, Ласло; и др. (октябрь 1997 г.). «Высокотемпературные горячие точки на Ио, наблюдаемые в ходе эксперимента по получению изображений твердого тела (SSI) с помощью Galileo». Geophysical Research Letters . 24 (20): 2443–2446. Bibcode : 1997GeoRL..24.2443M. doi : 10.1029/97GL01956. S2CID  128551256.
  3. ^ Дэвис, Эшли Джерард (2007). Вулканизм на Ио: сравнение с Землей . Cambridge University Press . Bibcode :2007vice.book.....D. ISBN 978-0-521-85003-2.
  4. ^ abcdefg Шенк, PM; Уилсон, RR; Дэвис, AG (май 2004 г.). «Топография щитового вулкана и реология потоков лавы на Ио». Icarus . 169 (1): 98–110. Bibcode :2004Icar..169...98S. doi :10.1016/j.icarus.2004.01.015.
  5. ^ abcde Эннис; ME; Дэвис, AG (март 2005 г.). Изменчивость теплового излучения Замамы, Куланна и Тупана на Ио с использованием данных спектрометра картирования в ближнем инфракрасном диапазоне (NIMS) Галилео. 36-я ежегодная конференция по лунной и планетарной науке. 14–18 марта 2005 г. Лиг-Сити, Техас. 1474. Bibcode : 2005LPI....36.1474E.
  6. ^ abcde Лопес-Готье, Розали; Макьюэн, Альфред С.; Смайт, Уильям Б.; Гейсслер, П.Е.; Камп, Л.; и др. (август 1999 г.). «Активный вулканизм на Ио: глобальное распределение и вариации активности». Icarus . 140 (2): 243–264. Bibcode :1999Icar..140..243L. doi :10.1006/icar.1999.6129.
  7. ^ abc Keszthelyi, L.; McEwen, AS; Phillips, CB ; Milazzo, M.; Geissler, P.; et al. (декабрь 2001 г.). «Визуализация вулканической активности на спутнике Юпитера Ио с помощью Galileo во время миссии Galileo Europa и миссии Galileo Millennium». Journal of Geophysical Research . 106 (E12): 33025–33052. Bibcode : 2001JGR...10633025K. doi : 10.1029/2000JE001383.
  8. ^ Гейсслер, Пол; МакИвен, Альфред; Филлипс, Синтия ; Кестхей, Ласло; Спенсер, Джон (май 2004 г.). «Изменения поверхности Ио во время миссии Галилео». Икар . 169 (1): 29–64. Бибкод : 2004Icar..169...29G. дои : 10.1016/j.icarus.2003.09.024.
  9. ^ Дэвис, Эшли Джерард (сентябрь 2003 г.). «Вулканизм на Ио: оценка параметров извержения по данным Galileo NIMS». Журнал геофизических исследований . 108 (E9): 5106–5120. Bibcode : 2003JGRE..108.5106D. doi : 10.1029/2001JE001509.
  10. ^ Уильямс, Дэвид А. (2013). Будущее исследования Ио. Ежегодная встреча и выставка, посвященная 125-летию Геологического общества Америки. 27–30 октября 2013 г. Денвер, Колорадо. Статья № 305-6.

Дальнейшее чтение

  • Уильямс, Дэвид А.; Кестхей, Ласло П.; Шенк, Пол М.; Милаццо, Моисей П.; Лопес, Розали MC; и др. (сентябрь 2005 г.). «Регион Замама-Тор на Ио: результаты синтеза картографии, топографии и данных космического корабля Галилео». Икар . 177 (1): 69–88. Бибкод : 2005Icar..177...69W. doi :10.1016/j.icarus.2005.03.005.
  • Дэвис, Эшли Джерард; Лопес-Готье, Розали; Смайт, Уильям Д.; Карлсон, Роберт В. (ноябрь 2000 г.). «Модель охлаждения силиката соответствует данным Galileo NIMS о вулканизме на Ио». Icarus . 148 (1): 211–225. Bibcode :2000Icar..148..211D. doi :10.1006/icar.2000.6486.
  • Медиа, связанные с Замама (вулкан) на Wikimedia Commons
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Zamama_(volcano)&oldid=1243260977"