Наблюдатель вулкана Ио - Io Volcano Observer

Наблюдатель вулкана Ио (IVO) - это предлагаемая недорогая космическая миссия для исследования Юпитер луна Ио понимать приливное отопление как фундаментальный планетарный процесс.^[1] Основные научные цели - понять (A) как и где приливное тепло генерируется внутри Ио, (B) как приливное тепло переносится на поверхность и (C) как развивается Ио. Ожидается, что эти результаты будут иметь прямое влияние на термическую историю Европа и Ганимед а также дать представление о других приливно-горячих мирах, таких как Титан и Энцелад. Данные IVO могут также улучшить наше понимание магматических океанов и, следовательно, ранней эволюции земной шар и Луна.

IVO похож на концепцию Io Orbiter, предложенную для Программа New Frontiers Национальным исследовательским советом США 2013-2022 гг. Десятилетний обзор планетарной науки.^[2] Миссия была предложена НАСА с Программа открытия от Университета Аризоны и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в 2010, 2015 и 2019 годах.^[3][4][5] IVO также был предложен NASA в рамках программы расширения возможностей разведки и разведки (DSMCE) в 2007 году и получил концептуальное исследование в 2009 году.^[6][7] В 2020 году IVO был выбран вместе с тремя другими предложениями Discovery для дальнейшего изучения, и ожидается, что один или два будут отобраны для полета.^[8] Во всех случаях главный исследователь был Альфред МакИвен.

Профиль миссии

Юпитер, Ио и Европа на космическом корабле "Вояджер-1"

Предлагаемый базовый запуск позволит создать траекторию MEGA (Mars-Earth Gravity Assist) с использованием помощь гравитации на обоих Марс и Земля достигнет Юпитера ближе к концу 2031 года.^[1] После пролета Ио на своем пути, наблюдатель вулкана Ио произведет выведение на орбиту Юпитера, чтобы выйти на наклонную орбиту вокруг Юпитера. В течение оставшейся части основной миссии IVO встречался с Ио девять раз в течение четырех лет. Во время каждого из этих столкновений космический аппарат приближался к Ио из-за своего северного полярного региона, максимально приближался к Ио около экватора на высоте от 200 до 500 километров и покидал Ио над южным полярным регионом.^[1] Время и место наибольшего сближения тщательно оптимизированы, чтобы получить самые четкие наблюдения индуцированного магнитного поля Ио. либрация амплитуда и гравитационное поле. Извержение вулканов будет наблюдаться при солнечном свете и в темноте, чтобы наилучшим образом ограничить состав лавы. Распределение тепла, исходящего от Ио, будет измеряться с полярной точки зрения, которую не видели Галилео космический корабль и не может быть замечен с Земли. IVO также исследует сложную смесь ионизированных и нейтральных молекул плазмы и газа вокруг Ио. Космический корабль спроектирован так, чтобы выдержать основную миссию с достаточным запасом, который может позволить выполнять различные типы расширенных миссий.

Текущее состояние

Io Volcano Observer (IVO) был предложен в программу NASA Discovery в третий раз в июле 2019 года и был выбран для дальнейшего изучения в феврале 2020 года.^[1][5][8]

Наука

Луна Юпитера Ио

Текущая гиперактивная геология Ио сама по себе представляет большой научный интерес, но IVO стремится понять фундаментальные процессы, которые имеют последствия далеко за пределами этой очень необычной луны. Тема, объединяющая разнообразную науку, которой предстоит заниматься в Ио, - «Следуй за жарой».

Продолжаются споры о том, где на Ио образуется приливное тепло, и некоторые наблюдения предполагают, что оно в основном находится на мелководье. мантия в то время как другие предполагают, что отопление широко распространено. Также неясно, какая часть нагрева происходит от деформации твердой породы по сравнению с выталкиванием жидкой магмы.

Есть свидетельства того, что существует глобальный слой расплава (иногда называемый магматический океан ) под мерзлой коркой Ио, но есть и причины, по которым такой слой расплава не может сохраняться. IVO использует четыре независимых эксперимента, чтобы определить, существует ли магматический океан, и, если он существует, измерить его основные свойства. Считается, что магматические океаны были обычным явлением в самой ранней истории большинства тел во внутренней Солнечной системе, поэтому IVO может иметь возможность исследовать ключевой процесс, который умер около 4 миллиардов лет назад повсюду в нашей Солнечной системе. Также возможно, что некоторые из уроков, извлеченных из магматических океанов, могут быть применимы и к океанам воды в ледяных лунах внешней Солнечной системы, нагретых приливом.

Например, то, как Ио теряет внутреннее тепло, сильно отличается от того, как Земля и другие твердые планеты теряют тепло в это время. Ио, кажется, теряет почти все свое тепло через "тепловая труба "процесс, при котором извержения вулканов покрывают около 1% поверхности тела. На Земле тектоника плит смешивает большие плиты холодной океанической коры с теплой мантией. На Луне и Марсе большая часть теплопотерь приходится на проводимость сквозь корочку. Изучив, как холодные 99% корки Ио вовлечены в тектоника тепловых труб, IVO может иметь окно в то, как работали ранние Земля, Луна и Марс.

Следите за жарой за пределами Ио, чтобы научить IVO рассмотреть влияние приливов на орбиту Ио и вулканическое загрязнение, которое они распространяют по системе Юпитера. Ио, Европа и Ганимед связаны друг с другом приливной эволюцией через Лапласовский резонанс, поэтому система будет хорошо изучена, только если объединить измерения всех трех лун. IVO, Europa Clipper, и СОК сделал бы именно это. Тонны вулканического газа, уносимые с Ио каждую секунду, широко распространяются мощным магнитным полем Юпитера. IVO рассмотрит этот материал, предоставив новое представление о том, как этот материал удаляется и куда он направляется. Это первый шаг к пониманию того, как химический состав Ио изменился по сравнению с его начальным состоянием, и может дать полезные подсказки о том, как атмосферы на других телах эволюционировали с течением времени.

В целом IVO намеревается использовать Ио как естественную лабораторию размером с планету, чтобы лучше понять процессы, которые важны в Солнечной системе и даже влияют на экзопланеты.

Научные цели

Научные цели предлагаемой миссии:^[1]

• Определите степень и распределение расплава в мантии Ио.
• Определите структуру литосферы Ио.
• Определите, где и как Ио теряет тепло
• Измерьте орбитальную эволюцию Ио
• Определите текущую скорость неустойчивых потерь от Ио

Научная полезная нагрузка

Весь потенциал научных исследований IVO основан на инструментах, разработанных для других миссий.^[1]

• Узкоугольная камера (NAC): КМОП-детектор 10 мкрад / пиксель, формирование цветных изображений в 12 полосах частот от 350 до 1050 нм, панхроматическое кадрирование изображений для фильмов и геодезии. Получено с камеры EIS NAC компании Europa Clipper.
• Тепловой картограф (TMAP): 125 мкрад / пиксель, девять полос пропускания для тепловых карт и силикатных композиций. Происходит от BepiColumbo инструмент MERTIS.
• Двойные феррозондовые магнитометры (DMAG): два блока с чувствительностью 0,01 нТл. Относится к магнитометрам InSight.
• Планетарный прибор для магнитного зондирования (PIMS): два конических поля зрения 90 градусов. На основе инструмента PIMS Europa Clipper.
• Ионно-нейтральный масс-спектрометр (INMS): Диапазон масс 1-1000 а.е.м. / кв. Получено из инструмента NIM JUICE.
• Созданная студентом широкоугольная камера (WAC) на основе камеры EIS WAC компании Europa Clipper также рассматривается в исследовании фазы A.

Смотрите также

• Облет Ио с повторяющимися встречами (ОГОНЬ), концепция миссии на Ио
• Атмосфера Ио

Рекомендации

внешняя ссылка