遥感教程第19-16页¶
The two inner jovian satellites - Io and Europa - are among the most interesting planetlike bodies in the Solar System. Io has a hot mantle that continues even today to send volcanic materials to the surface; its closeness to parent Jupiter leads to strong tidal forces that help to account for this activity. For its size, Io has more active volcanoes, some spewing sulphur compounds, than even Earth, the only other spherical body in the S.S. on which current volcanism can be monitored. Europa is quite different: it has a crust largely composed of ice, mixed with rock. Below that cracked crust there is mounting evidence of a fluid shell - probably of water - of moderate thickness which has an analog in the ice-covered Arctic of our Earth where ocean water lies beneath. This suggests a possibility, which NASA hopes to test, of a medium in which some forms of marine life may have developed.
木星的伽利略卫星：木卫一和木卫二¶
旅行者号和伽利略号宇宙飞船收集到的有关这四个卫星外壳密度和性质的数据，已经形成了每个卫星内部的一般模型。木卫一（左上）、木卫二（右上）、木卫三（左下）都有岩心（密度较大的岩石，可能是一些固体金属）；木卫四可能有一个小的岩心，但其内部被认为主要是水冰加岩石（大部分未分化）。
最里面的卫星，木卫一，距离木星中心约42.2万公里（262231英里）。它的直径约为3630公里（2256英里），略大于地球的卫星。
伽利略电视摄像机拍摄的这三个视图描绘了IO的不同部分：
爱奥尼亚表面也可以平面投影显示（压缩和扭曲极地区域）：
` <>`__19-54: What common planetary feature seems to be absent on Io? Venture a guess as to what may be the dominant process acting on this satellite. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-54>`__
IO显示出突出的橙色，带有黑色斑驳的区域（这让人想起了一个有橄榄的大比萨饼）。它很可能是所有卫星中最引人注目的一颗，因为地表正在经历不断的动态变化，主要是通过火山作用。天文地质学家将IO评为“太阳系中地质活动最活跃的行星体”，大约是地球表面面积的100倍。他们的意思是，它正在经历更多的火山爆发，就其规模而言，任何这样的机构（至少有16个火山是活跃的已被发现）；除了地球，它是唯一的其他物体与活火山喷出热熔岩。虽然爱奥尼亚表面的温度通常为-140°C，但温度高达1200°C的热点证明了火山活动区域。在地质学上，木卫一的表面还很年轻（没有发现撞击坑），不断地经历着火山作用的“重生”。
一张旅行者1号的图片震惊了JPL的科学家，因为它捕捉到了爱奥尼亚火山喷发的一个主要的羽流，然后将物质抛到离其表面300公里（186英里）的地方。这是首次明确表明IO是一具（非常）活跃的火山活动体。
当它们的源火山位于卫星亮/暗部分的边缘或附近时，特别容易探测到羽流。在卡西尼号宇宙飞船拍摄的这张紫外线照片中，在黑暗的背景下，刚好经过临边终结者，可以看到两股从分离的火山喷发出来的烟流。这些喷发的羽流几乎是对称的半球，因为没有强风来定向分散喷出的物质。
2001年8月，伽利略获得了一笔好运气：一个未知的火山源在喷发中被捕获，而宇宙飞船实际上正在寻找一个不同的火山地点Tvashtar，其活动在早些时候一直持续。这一次，TvaStar显然是静止的，但是在红外线图像中，当它上升到IO表面300公里（200英里）以上时，沿着被照亮的新月形区域观察到一股烟流，而这一点之前没有发现任何独立的火山特征。这就是这次爆发在这种观测模式下的表现；引起红色的大多数激发粒子是这样的。2 .
其他的火山爆发是在飞越过程中被“捕捉到”的，这意味着，伴随着年轻的地表沉积物的迹象，由于它的尺寸IO比地球更具有火山活动性。伽利略电视摄像机捕捉到一个名为普罗米修斯的火山正在发生的大喷发，如这两幅图所示：
` <>`__19-55: Look at the Prometheus images. How does this eruption differ from the usual big ones (typically from stratovolcanoes) on Earth? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-55>`__
通过对比旅行者1979年（左图）和伽利略1997年（右图）拍摄的普罗米修斯的图像，可以看出几个明显的主要变化：
Pele火山喷发现场中心的火山口在向四面八方排放了几百公里的硫磺熔岩、火山灰和气体，形成了一个心形的晕矿床（因此：亚：“2”霜），命名为Matuike Patera（火山场）。
伽利略上的一个热传感器已经进行了测量，显示了与特定火山热点相关的温度（参见标题了解各个火山中心的特征）：
根据地球火山的标准，实际温度大多很低。蓝色表示温度为90°K（-297°F），黄色表示温度为170°K（-153°F）。但有些热点的局部温度高达1500°K（2240°F）。
欧洲南方天文台（一个基于地球的望远镜）用红外线检查了IO的另一部分，它与贝利地区重叠。下面的图像是通过使用这些波段制作的：1）蓝色=1.6微米；2）绿色=2.2微米；3）红色=3.8微米。最后一个波段在IO上挑出明显比周围环境更热的区域。
伽利略描绘了一个活跃的或最近的熔岩流，它的橙色显示仍然很热。这是第一次在任何其他行星体上看到“活的”流动：
伽利略的一些图像，当转换成自然颜色的近似值，但具有一定的艺术许可证时，非常吸引人的注意，这就是卡兰·帕特拉的作品：
至少有100个喷发点已经被确定，但许多可能是不活跃的。在观察期间，超过30个事件似乎经历了一个或多个事件。火山沉积物占据了整个爱奥尼亚表面，有些是流动的，另一些可能是碎片状的。我们可以在火山口找到很多。这是伽利略对爱奥尼亚表面典型部分的看法：
火山遗址可以在几年内进行重大修改，这一系列图片显示了过去18年中从旅行者1号（右上）到伽利略（右下）围绕被称为Ra Patera（左上）的火山杂岩所拍摄的照片：
` <>`__19-56: In general terms, describe the changes at Ra Patera. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-56>`__
用于增强或变化检测的标准图像处理，我们在本教程中用于陆地图像的标准图像处理也适用于其他行星体。这是伽利略在木卫一上活动火山地形的三幅图像。左边和中间分开四个月。右边的图像是第一个日期除以第二个日期的比值；新的色调模式表明，在这一短时间间隔内，火山沉积物的变化最有可能。
最近的一项更为精确的观察发现了一个叫做阿米拉尼毛伊岛的火山杂岩，在那里新的熔岩以100立方米的速度涌出。这就产生了一个至少350公里长的熔岩流连续体（比地球上任何等效物都长）。下面的图片，在右边，显示了新的熔岩覆盖区域建立在短短4 1/2个月。
大部分爱奥尼亚火山似乎不是很高的层锥，比如在地球火圈中观测到的雄伟的火山峰。在一些明显的浮雕中，许多爱奥尼亚火山更像是陆地盾状火山，通常带有宽的火山口。血凝素是一个例子：
学分：C.Hamilton
火山物质很可能是硅酸盐，与大量（天然的？）混合。硫和硫化合物。这些化合物可以解释IO的橙色、黄色和黑色，它们是该元素的典型颜色。已观察到富硫湖泊。二氧化硫构成了稀薄的大气。
在木卫一上发生这种（完全出乎意料的）活动的原因是一个被称为“潮汐泵送”的过程，在这个过程中，卫星的外部弯曲并伸展到木星和其他卫星拖拽它的100米（328英尺）。作用在IO上的潮汐能会引起加热，而拉伸会使其摆动。
IO拥有 火山活动的最高程度 太阳系中的任何行星体。早期在可见光范围内对IO成像时，有些活动被忽略了。但是，热红外图像已经发现了大量代表新地点的热点（至少有些是火山）；随后对可见图像的检查发现了大多数与火山活动有关的证据。两个例子说明了这一点：
在2001年10月伽利略路过IO期间拍摄的一幅图像显示了Tupan火山口的假彩色再现和使用4.7微米热通道数据的热图：
现在的爱奥尼亚表面被认为是相当年轻的，因为像上面所示的熔岩流是司空见惯的。通过这种活动，地表不断被熔岩覆盖。一些行星地质学家认为，木卫一今天的表面与早期地球的表面相似，在其最初的十亿年里，因此，木卫一是一个“活的”地球条件模型，在其形成的几年后不久（包括强烈的行星撞击和陨石坑形成），结束了和一个薄壳发育。然而，大约80万年前的地球可能没有富硫的地壳。
令人惊讶的是，木卫一在岩石卫星或覆盖着冰的卫星上也拥有最高的山脉，尽管这并不常见。利用旅行者号和伽利略号的图像，Stereo可以估算出从一般表面上升的各种山峰的海拔高度。一些超过10公里（6英里）的高度（救济）。其中一个更突出的是Tohil Mons火山，它是一个带有火山口和相关熔岩流的火山，类似于地球上的类似火山：
这幅马赛克显示了图希尔蒙斯周围的区域，以及一系列看似独立的熔岩流：
下一幅图像是从上面的Tohil Mons图像中重新创建的透视图（添加了垂直放大）；注意观察方向不同。这座山峰比平原高出6公里（2万英尺）。
近距离观察，这座山（约6150米或18500英尺高）有一个附属的边缘陨石坑（在上面的视图中，位于其东北方向），中心填充物光滑，似乎是（凝固的？）。熔岩湖。
最近，伽利略发回证据表明，木卫一有一个富含铁的核心，其半径约为整个卫星半径的一半（约900公里）。木卫一正在产生一个小磁场，它与木星引起的强磁场相互作用（可能主要由强磁场引起）。木卫一似乎也有电离层。它被氢、钠、钾和离子化硫（由离子表面溅射而成）组成的蒸气云所包围，这些气体云被拉长，在其母行星周围形成一个环面。在木卫一和木星之间的磁通管可以产生1000万安培的电流。流动。
正如我们所预期的那样，在这样一个活跃的、充满活力的行星状表面上，除了火山作用外，其他的过程也在发生。伽利略的这张图片显示了特勒冈纳斯高原陡峭的山前滑坡：
木卫一还有一个由火山喷出的气体和尘埃（大多数最终逃到太空）和离子化粒子组成的大气层。下一张伽利略图像显示了大气（靠近顶部的红色带）和火山喷发。
伽利略在其电离层中发现了电离钠，这是一幅引人注目的图像。钠离子在5890埃（或589纳米或0.589微米）激发时发出可见光（记住钠蒸气灯）。使用黄绿色滤光片，它的相机捕捉到了IO和周围空间的这个视图。黄色近似于钠光。在木卫一中，太阳照亮了远方，如图所示，但黑暗面上有一道明亮的白光，这是阳光照亮了普罗米修斯火山喷发过程中产生的火山灰。
我们的下一颗卫星是木卫二（直径为3140公里（1951英里），距木星671000公里（416959英里）。以下是伽利略的图像（使用不同的过滤器组合）：
|木星卫星木卫二的两个视图，由伽利略拍摄；左图像=自然色；右图像=特殊滤色片。|
欧罗巴的表面让一些观众想起了一个随着年龄而破裂的巨大“提示球”。左视图是自然色图像。右边是一幅假彩色图像，它是通过将紫色带投射到蓝色，绿色带投射到绿色，红外带投射到红色。
` <>`__19-57: What Earthly object with which you may be familiar does Europa remind you of (hint: think of a game you play indoors)? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-57>`__
旅行者近距离观察，表面非常光滑，几乎没有标记（最小的陨石坑）。构成欧洲表面的大部分冰是蓝色的，类似于在极地或地球上冰川中发现的新鲜冰。这是典型的：
欧罗巴的其他地区呈棕色。这些包含了一系列明显的深棕色“裂缝”，将地壳分为多边形部分。这些裂缝仅略高或略低（<300 m [984英尺] ）比表面看起来像是水冰的主要表面还要高，水冰可能会在某个深度覆盖冰水或纯净水“海洋”，然后再分级成冰和岩石材料。
伽利略表面米诺斯线性区域的另一个观点已经被重新加工，以给出一种颜色版本，其中冰是蓝色的，裂缝填充材料是深红色的-一种非常接近赤铁矿的颜色，氧化铁的非水化形式（暗示，但不能证明是书呆子）。
欧罗巴表面一小部分的另一个引人注目的颜色版本：
在更高的分辨率下，我们可以看到几级（尺寸不连续）压裂。有些是明显的曲线型（在快速冷却的液体中很常见，例如用来制造硅酸盐玻璃的液体）。黑色物质的碎片散落在里面。在欧罗巴，一些内部岩石材料可能与冰混合。
这些线性断裂的起源是不确定的。科学家们将这些断裂与地球上的极地海冰进行了比较，后者在水流使其弯曲时，会因张力而出现裂缝或“引线”。这些裂缝然后再排练。由压缩形成的脊线是另一种选择。
裂缝也可能是曲线状的，从图中可以看到，靠近欧洲南极的塞罗斯和色雷斯地区。
` <>`__19-58: On what basis can you conclude that Europa's surface is relatively young? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-58>`__
当伽利略靠近（586公里）时，它对这一点有了更多的了解。 [364英里] ，1997年2月20日。下图显示了由高脊分隔的两个块体中间距很近、方向不同的平行裂缝，裂缝中心呈皱纹状。
这张图片显示了除了裂缝外，地壳的破裂还产生了所谓的“冰筏”，它从表面上升。单独的木筏有凹槽，但凹槽因木筏不同而不同，这表明它们是从沟槽地带脱离而漂浮的，或者是通过从被破坏的地形上推来重新定位的。
这些似乎是一层薄薄的冰层（带引线）的破裂，在这层冰层中，木筏可以自由移动，更多的证据支持下面的液态水体。现在这被称为“埋藏的海洋”——一些估计认为这是一个连续的水下外壳，深度可能高达100公里，延伸到整个欧洲地下。一些科学家推测，液态“海洋”顶部覆盖着一层冻结的地壳（类似于地球上的极地北极），这种情况可能有利于这种液体中的原始生命。这一假设激起了人们对进一步接近欧洲的强烈兴趣，欧洲的规划者们计划继续伽利略观测。官员们正在考虑在21世纪初进行一项新的任务，特别是寻找更多的生命迹象。
最近的观察进一步揭示了木卫二地形的多样性。下面的场景覆盖了7公里乘4公里（4.3英里乘2.5英里）的区域，显示了一个被称为康纳马拉混沌区的小板块和楔子的混乱。这张1997年12月16日的图片显示了大块的冰，可能是由一团冰糊状物相互结合在一起的，其中包括几个高达250米（820英尺）的山丘。注意顶部的单平面划线板。左边是一个直的裂缝，直径近400米（1312英尺）。
最近，欧罗巴的研究人员提出了“冰火山”的可能性，即粘性冰（可能有一些水）从喷口喷出，像冰川一样在表面流动。伽利略对这类流动进行了成像，如图中所示，流动（在中心）延伸到大裂缝上。
虽然撞击坑，特别是较大的撞击坑，在欧罗巴是很少见的，但也有一些存在，如这一个，还没有被冰运动破坏，被称为轮胎坑。这种稀疏性表明，木卫二是一颗活跃的行星，其表面不断或周期性地重演，其过程受其冰盖下假定的液态海洋的影响。
伽利略的最后一幅图是典型的欧罗巴表面，有裂缝、沟槽、山脊和小圆顶（长达8公里）。 [5英里] 直径）被认为是向上推进地壳的含盐液体，其厚度可能高达13公里（8英里）。
接下来是木星剩下的两个伽利略卫星。