Атмосфера Ио формируется испарением сернистого инея

Владислава Ананьева Спутник Юпитера Ио – самое вулканически активное тело Солнечной системы. Вулканы Ио выбрасывают в том числе большое количество сернистого газа, который в условиях, царящих на спутнике, быстро замерзает и инеем оседает на поверхность. Тем не менее, наблюдения показывают наличие у Ио эфемерной атмосферы из сернистого газа с интегральной плотностью ~10¹⁶ молекул на квадратный сантиметр. Возникает вопрос, что же ее поддерживает – непрерывные вулканические извержения или сублимация инея из сернистого газа, покрывающего поверхность? 25 июня 2025 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная этому вопросу. Авторы построили модель теплового баланса Ио, где в качестве источников энергии выступают Солнце, Юпитер и внутреннее тепло самой Ио. Они показали, что атмосфера спутника формируется именно испарением (сублимацией) сернистого газа с поверхности, а вклад действующих вулканов пренебрежимо мал. Построенная модель демонстрирует ряд любопытных особенностей. Так, показано, что полушарие Ио, обращенное к Юпитеру, суммарно получает меньше энергии, чем противоположное, из-за 2-часовых полных солнечных затмений, происходящих на каждом витке. Дополнительное освещение и обогрев со стороны Юпитера не может компенсировать эти затмения. В полном балансе энергии, приходящей от Юпитера, доля отраженного солнечного света составляет всего 22%, а остальные 78% приходятся на собственное тепловое излучение планеты-гиганта. На экваторе Ио подсолнечная точка получает в 9 раз больше энергии, чем внутренний тепловой поток из недр, но на 83° широты эти величины сравниваются.  Все это приводит к резкой асимметрии атмосферы Ио. Авторы нашли, что максимальная интегральная плотность атмосферы в 8.5·10¹⁶  молекул на см² реализуется над экваториальной областью противоположного Юпитеру полушария. Над экваториальной областью полушария, обращенного к Юпитеру, интегральная плотность сернистой атмосферы уменьшается до 3.7·10¹⁶  молекул на см², а к полюсам падает еще на 1-2 порядка. В перигелии (когда Юпитер подходит ближе всего к Солнцу) интегральная плотность сернистой атмосферы Ио может достигать 10¹⁷ молекул на см². Измерение тепловой инерции поверхности спутника показало, что суточные колебания температуры происходят до глубины ~0.6 метров, а ниже температура остается постоянной.  Чтобы почувствовать, насколько разрежена атмосфера Ио, достаточно вспомнить, что в каждом кубическом сантиметре воздуха на уровне моря содержится 2.68·10¹⁹ молекул. Интегральная плотность 8.5·10¹⁶  молекул на см² будет достигнута при толщине слоя воздуха в 32 микрона. Источник: https://arxiv.org/pdf/2506.19152