¿Cuánta masa hacen erupción los volcanes de Io más allá de la velocidad de escape?

Mientras trataba de hacer algunos cálculos para responder a esta pregunta , me quedé atrapado perdiendo una pieza crucial de datos: no tengo idea de cuánta masa los volcanes de Io logran arrojar del pozo de gravedad de la luna de Júpiter.

Está claro que la mayor parte del material erupcionado vuelve a caer a la superficie, y las diversas estimaciones de velocidad que he encontrado son bastante más bajas que la velocidad de escape (~ 2.56 km / s). Por ejemplo " hasta 1 km / s ".

Un número que es posible encontrar es cuánta masa tiene la magnetosfera de las bandas de Júpiter de Io. La mayoría lo enumera como 1000 kg / s ( ejemplo ). Eso es casi tanto como la producción de trigo de Canadá.

¿Los volcanes están tirando directamente mucho más que eso? ¿Mucho menos? ¿De ningún modo?

jupiter geology volcanism SE - deja de despedir a los buenos
fuente

Es posible que desee comenzar con la velocidad de escape de Io: una parte de esa masa, dependiendo de la dirección, orbitará junto a Io, algunas serán expulsadas "hacia adelante" y, por lo tanto, al menos irán a una órbita más alta, etc.

Carl Witthoft

Merece la pena hacerse eco de mis comentarios sobre la pregunta inspiradora: el método principal de pérdida de masa esperado para Io es a través del campo magnético de Júpiter que extrae partículas cargadas de los tramos superiores de la esfera Hill de Io. Se estima que esto ocurre a una velocidad de 1 tonelada / segundo. De lo contrario, hago eco de la respuesta del polifante: la pérdida de masa esperada de la velocidad de escape que

alcanza la eyección

@zibadawatimmy tu comentario me hizo pensar, si las eyecciones se liberan cuando el volcán está frente a Júpiter, ¿habría una patada mayor por su gravedad que aceleraría notablemente cualquier masa erupcionada hacia el planeta? Dudo que sea mucho. Sin embargo, un cálculo divertido.

christopherlovell

La siguiente ecuación da la velocidad requerida para escapar de la atracción gravitacional de un cuerpo masivo:

v_{mi s C una pags mi} = \sqrt{\frac{2 sol METRO}{R}}

$v_{\mathrm{escape}} = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$

donde es la constante gravitacional ( ), es la masa del cuerpo de la que eres escapando, y es su radio. $G$ $G = 6.67 \times 10^{-11} \; \mathrm{Nm^{2} {kg}^{-2}}$ $M$ $R$

Al ingresar los valores para la masa y el radio medio de Io , y , ¹ obtenemos una velocidad de escape de $M = 0.015 \, M_{\oplus}$ $R = 0.286 \, R_{\oplus}$

v_{mi s C una pags mi} = 2560 metro / / s

$v_{\mathrm{escape}} = 2560 \; \mathrm{m/s}$

Sin embargo, las eyecciones explosivas se expulsan desde la parte superior de los volcanes, por lo que debemos agregar esto estrictamente a nuestro radio. El volcán más alto en Io está aproximadamente a sobre la superficie; incluyendo esto obtenemos una velocidad marginalmente menor $2.5 \;\mathrm{km}$

v_{mi s C una pags mi} = 2559 metro / / s

$v_{\mathrm{escape}} = 2559 \; \mathrm{m/s}$

que es más alto que el velocidad máxima de eyección calculada en McEwen y Soderblom (1983) . Por lo tanto, no se expulsa masa de la superficie de Io a través de erupciones volcánicas . $\sim 1000 \; \mathrm{m/s}$

A modo de comparación, la velocidad de escape de la Tierra es mucho mayor, . Como se discutió en el documento vinculado, la eyección más extrema puede alcanzar alturas de antes de volver a caer a la superficie. $11.2 \; \mathrm{km/s}$ $500 \; \mathrm{km}$

¹_{donde y $M_{\oplus} = 5.972 \times 10^{24} \; \mathrm{kg}$ $R_{\oplus} = 6371 \;\mathrm{km}$}

christopherlovell
fuente

Sí, ya que ninguna de las masas alcanza la velocidad de escape. Respuesta actualizada

christopherlovell

Hay más que eso, Io expulsa una gran cantidad de material y contribuye significativamente a la magnetosfera de Júpiter, "Io es una fuente fuerte de plasma por derecho propio y carga la magnetosfera de Júpiter con hasta 1,000 kg de material nuevo por segundo. "

Cody

Verifique el enlace, las partículas cargadas provienen de los volcanes. Puede que no sea la fuerza del volcán directamente, pero a través de la ayuda externa los volcanes están expulsando mucha masa de Io

Cody

@Cody estoy corregido. Eso está muy bien. Ciertamente complica el análisis que presento arriba. Ahora necesita un factor de ionización y una fracción de escape atmosférico.

christopherlovell

Io realmente no tiene atmósfera, por lo que cualquier eyección se expone casi inmediatamente a un plasma y a la radiación ionizante del sol. Por lo tanto, una fracción de la eyección se ioniza cuando se expulsa, produciendo lo que se llama Io torus , un anillo de gas parcialmente ionizado que sigue el camino orbital de Io, en la magnetosfera joviana. Una vez ionizadas, las fuerzas electromagnéticas pueden vencer fácilmente la gravedad y la velocidad de escape es una limitación mucho menor.

honeste_vivere

¿Cuánta masa hacen erupción los volcanes de Io más allá de la velocidad de escape?

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