イオを語る。

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イオとは

木星の衛星の中で、特に大きいイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストをガリレオ衛星と呼ぶ。
ガリレオ衛星の中で、最も内側を回る衛星がイオだ。

イオの最大の特徴は、その活発な火山活動にある。
活火山が確認されている天体は、地球とイオしかない。

ボイジャー1号は9個の、ボイジャー2号は8個の活火山を確認した。
二つの探査機は、4か月を隔てたのみであるが、最初の9個のうちいくつかは休止し、別のいくつかが活動を始めていた。

イオの自転と公転

イオは1日と18時間半で木星の周囲を公転する。
木星の強い潮汐力によって、イオの自転周期は公転周期と一致している。
つまり、イオは常に同じ面を木星に向けていることになる。

これは、イオに限ったことではない。
ガリレオ衛星はすべて、自転と公転が一致しているのだ。

さらに、ガリレオ衛星の中で、イオ、エウロパ、ガニメデの3つの衛星の公転周期は、1：2:4の比例関係になっている。
ガニメデが1回公転する間に、イオは4回転、エウロパは2回転するのだ。

これは偶然ではない。
長い間に互いに引力を及ぼし合った結果、公転周期が安定した比例関係に落ち着いたのである。

公転周期が比例関係になっている状態を軌道共鳴という。
一般に軌道共鳴は、二つの天体の間で生じる。

イオ、エウロパ、ガニメデのように3つの天体間で生じる軌道共鳴は珍しい。
この場合の軌道共鳴を、ラプラス共鳴と呼ぶ。
太陽系内でラプラス共鳴が確認されているのはイオ、エウロパ、ガニメデしかない。

イオの火山

イオの火山活動は入れ替わりが激しいようだ。
一方で、10年以上隔ててガリレオ(探査機)がイオに接近したが、まだ活動を継続している火山もあった。
火山からの噴出物は地表から300kmまで達するという。

火山噴出物の成分は、イオウやケイ酸塩と予測されている。
活発な火山活動によって、絶えず噴出物が供給され表面を埋めていく。
このため、イオの表面にはクレーターが一つもない。

火山活動のエネルギーは木星と他のガリレオ衛星の潮汐作用によってもたらされる。
自転と公転が共鳴しているため、イオは常に同じ面を木星へ向けている。
このように固定された状態で、様々な方向から他の衛星の引力を受けるのでイオは変形し熱を生じる。

出展：NASA Space Place(High Tide on Io!)

潮汐力の影響でイオは柔らかいボールのように変形し、地表は30メートルも上下するという。

出展：NASA Space Place(High Tide on Io!)

さらにダメ押しを与えるが木星の強力な磁場だ。
この磁場内を動くことによって、イオの内部に電流が起こりジュール熱が発生する。
潮汐作用とジュール熱が火山活動の熱源になっているのだ。

ガリレオ探査機からのデータによると、イオは半径900km以上の鉄の核を持っている。
イオ自体の磁場もあるという。

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