איו-ירח של צדק, סיכום ממצאים – חלק א

איו הוא הגוף הראשון להוציא את כדור הארץ שנצפו בו התפרצויות געשיות בזמן אמת על ידי כל חללית שתצפתה אותו. איו הוא גוף גיאולוגי חי. חלק מההתפרצויות הגעשיות היו חזקות יותר מכל התפרצות געשית מוכרת על כדור הארץ.

להלן – חלק ראשון מבין שני חלקיה של הכתבה.

לחלק השני של המאמר

מבוא

איו הוא הירח הקרוב ביותר לצדק מבין ירחי גליליי. קוטרו 3630 ק”מ, מרחקו מצדק 422,000 ק”מ, הקפתו את צדק נמשכת 1.769 ימים וצפיפותו 3.55 גרם/סמ”ק. הוא גדול במקצת מירח כדור הארץ. כמו שאר הגופים במערכת השמש גם אליו הופנו טלסקופים עוד לפני שיגור חלליות. הבדיקות הספקטרליות באינפרה אדום הראו שמבחינת מים הוא יבש לחלוטין. לעומת זאת הבדיקות באור הנראה העלו את האפשרות שעל פני השטח שלו מצויה גופרית(1). מחקר שפורסם לפני הגעתה של וויג’ר 1 לצדק הראה שעוצמת הגיאות הפועלת עליו בהשפעת כוח המשיכה של צדק היא חזקה מאוד. מנגד, צידו השני של הירח מושפע מכוח המשיכה של הירחים אירופה וגנימד. כוחות משיכה אלה מחממים את פנימו באופן תמידי ולאורך פרקי זמן גיאולוגיים הם התיכו ומתיכים חלקים מתוך פנימו של הירח.התוצאה היא התפרצויות געשיות שהחלו להתגלות משעה שחלליות החלו לצלם את הירח(2). איו הוא הגוף הראשון להוציא את כדור הארץ  שנצפו בו התפרצויות געשיות בזמן אמת על ידי כל חללית שתצפתה אותו. איו הוא גוף גיאולוגי חי. חלק מההתפרצויות הגעשיות היו חזקות  יותר מכל התפרצות געשית מוכרת על כדור הארץ.

תצפיות מקבילות לעבר איו

לצד חלליות הוויג’ר וחללית הגליליאו ששידרה ארצה שפע של תצלומים ברזולוציות גבוהות מאוד, בוצעו תצפיות נוספות על ירח זה מכדור הארץ ומחלליות אחרות. צילומים אלה לא יכלו להשתוות לצילומי הגליליאו מכיון שהן נעשו ממרחקים( טיסות המעבר של הגליליאו מהירחים היו במרחק מאות קילומטרים מפני הקרקע שלהם), אך יש להן ערך רב העומד בפני עצמו והן מהוות משום השלמה לצילומי הגליליאו. התצפיות הארציות נעשו באמצעות טלסקופים ארציים ובאמצעות טלסקופ החלל האבל. החלליות האחרות שמדדו וצילמו את איו הן חללית הקסיני שניצלה את כוח המשיכה של צדק  על מנת להגיע לשבתאי, ה- New Horizons   ביצעה  תמרון דומה כדי להגיע לפלוטו וחללית היוליסס אשר מסלולה היה כזה כך שתחלוף מעל לקוטב הצפוני שלו  ותטוס לעבר השמש כדי לחקור את קטביה. התצפיות הארציות נעשו במקביל לתצפיות הגליליאו. דוגמאות לתצפיות הנוספות:

1. ב-24.7.1996 הטלסקופ האבל צפה בהתפרצות של הר הגעש Pele . אפשר  היה להבחין ב-  plume        (פלומה) שלו שהגיעו לגובה 400 ק”מ(3).

2. . ביוני 1977 נראה plume  הן מ- Pillen Patera  הן מהגלילאו והן היה מהאבל(4). ה- plume הגיע לגובה 120 ק”מ ואפשר היה להבחין בהתפרצות גם מטלסקופים ארציים.

3. תצפיות לעבר Loki Patera ב-25.11.1999  מהגליליאו ומהטלסקופים הארציים שב- Mauna                שבהוואי ומוויומינג(5).

4. אחת ההשערות שהחוקרים רצו לבדוק היא שהחומר הבהיר על איו נוצר מצורות בלתי יציבות של גופרית המתעבה(condense) מגז של גופרית. לשם  כך היה צורך לשלב בין תצפיות של הגליליאו והטלסקופ האבל, שעה שהגלילאו ביצעה 3 טיסות מעבר, הופנה לעברו הטלסקופ האבל(6).

5. בדצמבר 2000 ובתחילת 2001 איו צולם על ידי הגליליאו והקסיני(7).

6. ב-28.2.2002 ה-  New Horizons צילמה את איו ממרחק 2.5. מיליון ק”מ(8).

7. בין  ה-  10.1991-3.1992 נעשתה תצפית מכדור הארץ באינפרה אדום לעבר איו וב-2.1992 היוליסס צפתה בטורוס של איו(9). התברר שחלק מהאבק של ה- plumes הנפלט מהמקורות הגעשיים אינו חוזר לקרקע, אלא בורח לחלל במהירות של 300 קמ”ש היוליסס גילתה זאת כאשר היתה במרחק 100מיליון קילומטר  מצדק. כאשר הגליליאו התקרבה לצדק, ניתן היה למצוא קשר בין הפעילות הגעשית של איו להתפרצויות האבק. התברר שהאבק מושפע מתנועתו של איו. האבק מוטען חשמלית והכוחות החשמליים של צדק מאיצים אבק זה למהירות  של 300 קמ”ש. צדק מטה אבק זה לכל הכיוונים(10).

8. על חשיבותן ועוצמתן של תצפיות ארציות לעבר איו אפשר ללמוד מהעובדה שבחלק מתצפיות אלה אפשר היה להבחין בפליטת אטומי נתרן בפעילות הגעשית של הירח(11).

אטמוספירה

תצפיות באינפרה אדום שנעשו על ידי וויג’ר 1 הראו שליו אטמוספירה דקה של SO2 . הלחץ האטמוספרי הוא 0.1 מיקרובר והוא נמצא כנראה בנקודת איזון עם כפור של SO2 על הקרקע סמוך לקו המשווה(12). הגליליאו מצאה עדות למחזוריות של  SO2  באטמוסםירה. כמותו  של גז זה באטמוספירה גדלה בשל התפרצויות געשיות והיא קטנה כאשר הגז מתעבה(condense) וחוזר לקרקע(13). בנוסף לכך מצויים באטמוספירה גופרית, חמצן, נתרן, אשלגן וכלור. הכמות היחסית של כלור באטמוספירה גבוהה כנראה יותר מאשר בכל גוף אחר במערכת השמש ומקורו בפעילות געשית או התפרקות של מלח על הקרקע על ידי חלקיקים מיוננים מהטורוס אשר מפציץ באופן קבוע את הקרקע(14). הפעילות הגעשית היא גם שמספקת מלח גזי לאטמוספירה. גילוי זה נתן מענה לתצפית מ-1974 שהעידה על נוכחות עננים של נתרן ניטרלי מסביב לירח(15)

כאשר איו נכנס לתחום הצל של צדק, האטמוספירה שלו קורסת חלקית. באותו זמן נביעה כחולה בהירה הנפלטת מ- plumes געשיים נהיית בהירה יותר. מה שלמעשה מתרחש הוא זוהר קוטב והוא דומה לזוהר קוטב ארצי הנוצר בזמן התנגשות בין אלקטרונים לגזים של האטמוספירה .איו נשטף על ידי נחיל של חלקיקים טעונים הנלכדים בשדה המגנטי של צדק בדומה לרצועות ואן אלן המקיפות את כדור הארץ. בנוסף לכך זרם חשמלי רב עוצמה נע מאיו לעבר הקטבים של צדק. זרם זה נוצר על ידי פוטנציאל חשמלי גדול מאוד הנגרם על ידי תנועת השדה המגנטי של צדק העובר ליד איו. כאשר אלקטרונים אלה מתנגשים עם האטמוספירה של יו הם יוצרים אור מעומעם המראה פליטות אדומות, ירוקות וכחולות בהירות דיין כדי לראותן בעין בלתי מזוינת. האור האדום והאור הירוק נוצרים כנראה על ידי אטומים ניטרליים של חמצן ושל נתרן והאור הכחול בהיר נוצר כנראה במקורות הגעשיים פולטי ה- SO2. הקריסה  החלקית של האטמוספירה מתרחשת כאשר הירח נכנס לתחום הצל של צדק. מקורה בכך שבאותו זמן לא מגיע לקרקע אור השמש ורכיבי האטמוספירה מתחילים להתעבות(condense) במהלך הליקוי(16).

כאשר פיוניר 10 חלפה ליד איו התברר שלירח יונוספירה המתנשאת לגובה של 700 ק”מ. יונוספירה זו דלילה פי 20,000 מזו של כדור הארץ. בשעות הלילה של איו, היונוספירה מדלדלת עוד יותר בשל השפעת השדה המגנטי של צדק. צפיפות האלקטורנים ביונוספירה בשיאה היא    ^-410X 6  ל-1 סמ”ק.  מכיון שהיונוספירה  מצויה בתוך גבולות המגנטוספירה של צדק נוצר פיזור של חלקיקים טעונים. כאשר איו מגיע לנקודה מסוימת ביחס לשדה המגנטי של צדק, נוצר זרם חשמלי. בעקבות זרם זה נוצר זרם בין היונוספירה של איו והיונוספירה של צדק, הנע הלוך וחזור לאורך קווי השדה המגנטי של צדק ויוצר גלי רדיו באורך של עשרות מטרים הקשורים לצדק(17).

אבק

ביולי 1994 הגליליאו החלה להרגיש בזרם חזק של אבק, הרבה יותר חזק מזה שהתגלה על ידי חללית היוליסס. עוצמת הזרם התחזקה יותר ויותר עם ההתקרבות לצדק. מהירות החלקיקים בהתרחקם מצדק מגיעה ל-48-96 קמ”ש(18). הצטברות המידע לאורך שנים מצאה קשר בין הפעילות הגעשית על איו לבין זרמי האבק  וכי הם מאופננים על ידי התנועה של איו. האבק של יו מוטען חשמלית כך שהכוחות החשמליים של צדק מאיצים את מהירות החלקיקים. בתנועתו האבק יוצא ממישור קו המשווה של צדק והוא נזרק על ידי כוכב הלכת לכל כיוון שהוא(19). עוצמתם של חלקיקי האבק שהם תוצר לפעילות הגעשית של יו מגיעה לשיא כל 42 שעות, פרק הזמן בו הירח מקיף את צדק. בנוסף לכך הם מושפעים גם מהשדה המגנטי של צדק באופן כזה המתרחש רק כאשר איו הוא התורם העיקרי לזרמי האבק(20).

ענן גז

באחת ההתפרצויות הגעשיות נזרק לחלל ענן גז ובו אטומים מיוננים ואטומים לא מיוננים. המרחק שענן זה הגיע אליו היה 150 מיליון ק”מ.חלק משמעותי מהאטומים הם של גופרית, SO2 וחמצן. בקרבת  צדק חלק מהאטומים הופכים  ליונים, לאחר מכן הופכים לאטומים ובמקרים מסוימים הופכים שוב למיוננים. מה שקורה הוא שהיונים מואצים למהירות המאפשרת להם לברוח מצדק, אך בשל המטען החשמלי שלהם, הם נשארים בתוך המגנטוספירה של צדק. הם יכולים לקחת אלקטרונים מאטומים או ממולקולות אחרים ושוב הופכים לאטומים רגילים. אטומים אלה אינם קשורים יותר לאטמוספירה ויכולים לנוע לתוך המרחב הבינפלנטרי. משעה שהם מגיעים למרחקים אלה, באמצעות פוטוניזציה(תהליך בו אלקטרונים מועפים מאטומים בשל התנגשות של פוטונים אולטרה סגוליים עתירי  אנרגיה מהשמש) הם הופכים שוב ליונים(21).

מסביב לאיו מצויים גם עננים העשויים מאטומים ניטרליים של נתרן. מקורם הא בנתרן כלורי הנפלט בפעילות הגעשית המתפרק למרכיביו. שני מרכיבים אלה מצויים בטורוס  פלסמתי המקיף את צדק(15,22).

פני השטח

איו הוא הגוף האדום ביותר במערכת השמש. על פני השטח ישנו מספר גדול של כתמים כהים הסמוכים במרבית המקרים לאזורים שצבעם אדום או תפוז. בקו המשווה ובקווי רוחב בינוניים כתמים אלה הם בהירים. אזורי הקטבים הם כהים יותר. על פני השטח מצויים גם שטחים נרחבים שצבעם צהוב, לבן או לבן כחול. חלק מהכתמים הם תוצר לפעילות געשית והם בעלי תבליט נמוך(23). מקור השוני בצבעים הוא מצורות שונות של גופרית ב- SO2 . צבע הגופרית הוא תלוי טמפרטורה והוא נע מצהוב עד לשחור. אם הטמפרטורה של הגופרית יורדת באופן פתאומי כמו במקרים רבים בהם מועף למעלה plumes געשי הצבע לא משתנה. מחקר שנעשה ב-1980 בהתבסס על תגובות ספקטרליות של כפור של SO2 וסולפידים אלקליים מראה שהאזורים הלבנים של יו הם כפור של SO2 והאזורים האדומים הם בעיקר צורות אחרות של גופרית. אין זה אומר שאין SO2 באזורים האדומים, אלא שנוכחות הגופרית מצומצמת יותר מאשר בתרכובות אחרות. מחקר זה מסביר  גם את השינויים בדפוסי הצביעה הלבנים והאדומים שנצפו על ידי חלליות הוויג’ר. מכיון שההתפרצויות הגעשיות הן אפיזודיות, השינויים בצביעת הקרקע הם גם מרחביים וגם זמניים(17).

בעקבות תצפיות הגליליאו השינויים של חומרים בצבע הירוק בהיר על הירח היו מפתיעים. במספר מקומות נראה שחומר אדום שוקע בתוך זרם לבה טרי במיוחד, בקרקעית של קלדרות הצבע משתנה לירוק. נראה שהקרקע החמה מאיצה את השינוי של סוגי הגופרית האדומים ואת הסובלימציה של SO2 . בסופו של התהליך החומרים האדומים והכהים כאחד צבעם הופך לצהוב בהיר המאפיין גופרית צהובה שכיחה העשויה מטבעות של 8 אטומי גופרית(6).

על איו מצויות הרבה קלדרות והאזורים המישוריים שביניהם עשויים כנראה ממשקעים געשיים המכוסים על ידי זרמי לבה חדשים, חומר שחזר לקרקע מחומר געשי שהועף למעלה וחומר שהתעבה (condense ). סמוך לקוטב הצפוני כתמים לבנים במיוחד הם למעשה גבעות הבולטות מעל פני השטח המישוריים האפורים של המקום. ישנם מקומות בהם מצויים תצורות של פלטות נטוית בולטות מעל פני השטח שעברו שבירה(faults) או ארוזיה בקצוותיהן. מצויות פלטות מחורצות שגובהן מאות מטרים. פלטות גדולות מצויות בקוטב הדרומי והן מתוחמות וחצויות על ידי קווי שבירה(faults). חלק מהפלטת שכובות זו על זו. הקצוות החדים שלהן מגיעות עד לגובה של 1.7 ק”מ. קצוות אלה הם לעיתים משוננים ולעיתים שבורים וצורתם כשל הרי שולחן ( mesas ), מה שמעיד על איזו שהיא בליה(24).

לאיו  יש מספר תצורות מורפולוגיות מיוחדות- בורות וכיפות שגודלם נע בין עשרות למאות מטרים. מה מקורם לא ברור. יכול להיות שהם תוצר לאינטראקציה בין הלבה החמה והחומרים הנדיפים שעל הקרקע. תצורות  כאלה נוצרות על כדור הארץ כאשר  זרמי לבה באים במגע עם מי קרקע או קרח הרחק ממקור הלבה(25). תצורה אחרת היא תצורת תיאטרון. מקום אשר עבר ארוזיה נרחבת בשל התמוטטות סלעים בהשפעת כוח המשיכה. גובה הקירות 1-2 ק”מ מעל הקרקע. הסלע הגדול ביותר שקרס אורכו 4 ק”מ, המיקום   W  ° 124.8   S ° 21.45 (26).ב- Prometheus מצויים מישורים המכוסים על ידי גבעות שכיוונן מזרח- מערב. יכול להיות שגבעות אלה נוצרו על ידי קימוט הקרקע או השקעת (depositions) קרקע על ידי ארוזיה. לאורך הגבעות אפשר להבחין בקווים בהירים היוצאים משולי זרימת הלבה. קרוב לוודאי מהמקום  בו ה- SO2  מתאדה מהלבה. החומר הבהיר נזרק כנראה בזווית נמוכה מאחר שהוא מכסה רק את צד הלבה של הגבעות(27).

ב-17 השנים שעברו בין מעברם של הוויג’רים ליד צדק לבין הגעתה של הגליליאו הירח עבר שינויים רבים. הגורמים המשמעותיים ביותר שהביאו לכך הם הרי הגעש שפעלו באופן רצוף. אפשר להבחין בשינויים בצבע הקרקע בשל כך. אפשר לראות משקעי כפור חדשים של גופרית – SO2 מהר הגעש.  גז ה- SO2 יוצר plume  גדול, מתעבה( condense ) וצובע את הקרקע בלבן(28).

מכתשים

במכלול הצילומים ששודרו על ידי הוויג’רים והגליליאו כאחד לא נמצאו על הירח שום מכתשי פגיעה. הסיבה לכך היא הפעילות הגעשית המסיבית שהביאה למחיקת המכתשים וחידוש מתמיד של פני השטח. על פי הערכות, סך הכול נפלטים בפעילות הגעשית אלפי טון בשניה והמשמעות היא שלפחות החלק העליון של הקרום והמעטפת חודשו מספר פעמים במהלך ההיסטוריה הגיאולוגית של הירח(1).

הרים

ההרים של הירח מתנשאים עד לגובה של 16 ק”מ. על פי צורתם ברור שאין הם ממקור געשי. ההרים מכוסים בגבעות קונצנטריות, תופעה המצויה גם ברמות, מה שמעלה את האפשרות שההרים יוצרים מפולות סלעים גדולות בהשפעת כוח המשיכה(29). במופעם ההרים הם גושים שבורים ונטויים ואפשר להבחין בקו רצף ברור של שלבי התמוטטות ההרים- התמוטטות ראשונית, התמוטטות ביניים והתמוטטות  סופית, החל במפולות סלעים תלולות ועד ליישור פני השטח. הלבה משטחת אזור אחד, הסביבה שלו מתחילה להתחמם, זה גורם לכך שהקרום מתרחב, מה שמביא בעקבותיו לחצי דחיסה חומניים בתוך הקרום הגורמים לכך שהקרום יתפרק ויצור שברים והרים. התנהגות זו יכולה  להסביר את עובדת  ריכוזם של ההרים המנותקים מריכוזם של הרי געש(30).

דוגמאות להרים:

1.  Euboea Mons מיקום   W ° 336  S ° 47 .  בעל צורה אליפטית שמידותיה 240 X  175  ק”מ  ומסביבו מישורים חלקים ובהם שני מתלולים  שגובהם 100-300 מטר. גובה ההר במרכזו  1±10.5.  הר זה נוצר כאשר גוש גדול מתוך הקרום התרומם לגובה 10.5 ק”מ  והוטה בזווית של כ- °6 .  ההרמה יצרה מתלול מסביבו בצד הצפון מערבי(31).

2. Haemus Mons מיקום סמוך לקוטב הדרומי . מידות בבסיסו  100-200 ק”מ(32).

3.  Telegonus Mensaeולידו מקבץ של מספר רכסים המקבילים לשוליים שלו. מיקום W ° 117.1 S ° 53.8 עבור (33).

4. Tohils Mons מתנשא לגובה  5.4 ק”מ. מיקום W ° 161  S ° 28 ( 34).

מקורות געשיים

כל החלליות שצילמו את איו מאז הוויג’רים ועד  ה- New Horizons שחלפו ליד צדק בדרכה לפלוטו כולל תצפיות ארציות הראו כי יו פעיל מאוד מבחינה געשית. חלק מההתפרצויות היו קצרות מועד וחלק מתמשכות לאורך זמן רב.  עד ל-28.12.2000 נספרו 120 מקורות געשיים על  הירח(35). חלק קטן מהמוקדים הגעשיים הם בתצורה המוכרת של הרי געש ארציים ובפסגתם קלדרה והרוב בצורה של קלדרות קרקעיות(2)., שקעים בפני השטח שמתוכם פורצת הלבה במלוא עוצמתה. בשל כך הם קיבלו את השם הכולל Patera כמו למשל Loki Patera. הלבה פורצת מהמקורות  הגעשיים ויכולה  להתנשא לגבהים של מאות קילומטרים. בשל תצורתה היא  קיבלה את השם plumes (פלומה). להמחשה מספר מקורות געשיים יתוארו בפירוט.

1. הר הגעש פרומתאוס- הר געש זה הוא מטיפוס הרי הגעש הנקראים חרוט מגן(Shield Volcano ). זהו הר הגעש הפעיל ביותר במערכת השמש. הפעילות שלו נמשכת  מאז שצולם לראשונה על ידי חלליות הוויג’ר ובאפיוניו המורפולוגיים הוא דומה להר הגעש  Kilawa אשר בהוואי, הגם שהוא גדול יותר. נצפו בו שתי נקודות חמות (Hot Spots ) אחת גדולה במערבו והשניה קרה יותר במזרחו. במקום החם נצפו זרמי לבה רבים(36).

בהשוואה בין ההתפרצויות שנצפו על ידי חלליות הוויג’ר לגליליאו נמצאו מספר הבדלים. בהתפרצויות שנצפו על ידי הגליליאו זרמי  הלבה הם כהים יותר. הפתח ממנו זרמו החוצה ממוקם במקום אחר 75 ק”מ מערבה וה- plumes מגיעים לגובה של 100 ק”מ(37). ה- plumes שלו הם בעלי תוחלת חיים ארוכה ודרושים להם כמויות גדולות של חומרים נדיפים כנראה סיליקה והיא  תוצר לאינטראקציה של הלבה החמה עם שלג של ה- SO2 המכסה שטחים נרחבים(38).

2. הר הגעשPele  – פעל לפחות 4 שנים ועד לשנת 2000 היה לו את ה- plume הגדול  ביותר על הירח. בתצפית  שנעשתה על ידי חללית הקסיני גובה ה- plume מעל הקרקע היה 390 ק”מ. הגם שהטמפרטורה היתה גבוהה מאוד, נוכחות של לבה סיליקטית  איננה יכולה להסביר חום גבוה זה, כפי שהיא נצפתה באולטרה סגול(7). Pele הוא כנראה אזור שהטמפרטורה בו גבוהה באופן קבוע. כנראה אגם לבה פעיל החושף באופן קבוע לבה טרייה. בצילומים  באינפרה אדום שנעשו על ידי הגליליאו חלק מהר הגעש זוהר בקו דק כהה ומתעקל. אורכו של קו זה יותר מ-10 ק”מ ורוחבו 50 מטר. ההערכה היא שקו או יותר נכון נתיב זה הוא זהירה של לבה חשופה שעה שהקרום נשבר לאורך קווי הקלדרה(29).

3. Loki Patera –  מקור געשי זה הוא המקום בעל העוצמה הגדולה ביותר במערכת השמש. באופן קבוע הוא פולט יותר חום מאשר כל הרי הגעש הפעילים על כדור הארץ(29). שטח הקלדרה הוא יותר מ-10,000 קמ”ר(39) וקוטרה 150 ק”מ. קרקעיתה כהה ובמרכזה “אי” בעל אלבדו כהה יותר. כמות החום שנפלטת  היא 25% מהחום הכולל של איו. על עוצמת ההתפוצצויות הגעשיות אפשר ללמוד מהעובדה שניתן להבחין בהן מכדור הארץ. אלה התפרצויות המתרחשות פעם בשנה ונמשכות מספר חודשים. בטיסת  המעבר ה-24 של הגליליאו זוהה מקור חום בקצה המערבי של הקלדרה וטמפרטורה פחות או יותר קבועה בשאר המקומות בה. בטיסת המעבר ה-27 רוב קרקעיתה של הקלדרה שונתה והטמפרטורה עלתה ב- °40(40).

4. Chaac Patera– מקור געשי שאורכו 100 ק”מ ורוחבו 30 ק”מ. גובה דפנות הקלדרה 2.8 ק”מ. זרמי הלבה דומים לקלדרה של הר הגעש Kilawa שבהוואי. ההערכה היא שקרקעית הקלדרה כוסתה על ידי שילוב של זרמי לבה ואגמי לבה(41). קלדרה זו מכילה אזורים המוכרים כזרם הגולף של יו בשל הצבע הירוק שלהם(42).

5. Ra Patera – קלדרה המלאה בחומר שחור השולחת החוצה זרועות מתפתלות ובהם זרמי לבה עד למרחק של 200 ק”מ. החומר השחור הוא כנראה שלב מאוחר יותר של גופרית והזרמים מייצגים שלבים קרים ופחות צמיגיים(1). צילומים שנעשו על ידי הגליליאו מראים plume לוהט בחשכה, כנראה בשל זהירה של יוני גופרית וחמצן הנוצרים בשל שבירת מולקולות  SO2 על  ידי חלקיקים אנרגטיים באטמוספירה של צדק. באחד הצילומים רואים שינויים שהתחוללו בסמוך לקלדרה בהשוואה לצילומי  הוויג’רים.ה- plume שהתפרץ דומה לסוג חדש של פעילות שהתגלתה במהלך טיסת המעבר של וויג’ר ב-1979. כנראה התפרצות דמויית גייזר שהונעה על ידי גזי SO2 וגופרית אשר קפאו באטמוספירה של הירח. אזור סמוך לקלדרה ששטחו 40,000 קמ”ר כוסה על ידי זרמי לבה חדשים(37).

6. Tvashtar Patera – ב-26.11.1999 כאשר הגליליאו עברה במרחק 300 ק”מ מהירח, נצפתה התפרצות געשית חזקה  ממקור זה. אורך הסדק ממנו הלבה פרצה הוא 40 ק”מ והמיקום   הוא  W ° 119 N ° 61 . נוצר ענן מגמה שגובהו 1.5. ק”מ. לבה מסוג זה איננה נפוצה על הירח. מדידות שנעשו באינפרה אדום מספר שעות מאוחר יותר הן מהחללית והן מכדור הארץ העלו את האפשרות שהטמפרטורה היתה גבוהה מ-  C ° 1327 ( 43). בתצפית שנעשתה על יו ב-2.2000 עוצמת ההתפרצות הגעשית היתה פחותה בחלק אחר של מקור געשי זה.   בצילומים שנעשו ב-30.12.2000 מהגליליאו ומהקסיני  שהיתה בדרכה לשבתאי התגלה plume  גופריתי   בגובה 385  ק”מ ובקוטר 1392 ק”מ(44). במשך שנתיים בין 2000  ל-2002  במקור געשי זה היו 3 טיפוסי התפרצויות געשיות. מסך לבה באורך 50 ק”מ במרכז ה- Patera, זרם לבה גדול מאוד בקצה השמאלי  והתפרצות plume גדול מאוד(45). בהתפרצות שנצפתה על ידי ה- New Horizons ה- plume הגיע לגובה 330 ק”מ(46).

7. Zamama –מקור געשי זה נוצר בתקופה שבין  טיסת המעבר של הוויג’ר ב-1979 והצילומים הראשונים שנעשו על ידי הגליליאו ב-1996. מיקום  W ° 173  N ° 17 . בין 1998-1999 חלו שינויים באזור זה. ההערכה היא שהלבה הכהה פרצה מתוך סדק בקרקע. הטמפרטורה גבוהה מ-  C °830 . מכיון שטמפרטורה זו גבוהה מדי עבור גופרית, ההערכה היא שהלבה עשויה  מסיליקה. מהשוואה בין שני תצלומים ההערכה היא שה- plume הגעשי היה פעיל ב-3.1998  ופסק ביולי 1999.  בתצלום מ-1998 מרכז ה- plume הוא כחול ומסביב לבה כהה. מהמרכז והלאה נופלים לקרקע חומרים בהירים וכהים. בזמן  הנפילה הם יוצרים על הקרקע כתמים מעגליים לבנים  ומשקעים צהובים מסביב לפתח הגעשי. ההערכה היא שהמשקעים הלבנים עשויים בעיקר מ- SO2. חומר זה פרץ החוצה בזמן ההתפרצות הגעשית כאדים והתעבה(condensed ) לכפור משעה שהגזים התפשטו באטמוספירה(47).

8. Amirani-Maui –  תצלום מה-3.7.1999 . מיקום W ° 118 N °23  . ההערכה היתה שהתצורות Amirani ו- Maui הם שני מקורות געשיים. התברר כי מדובר במקור אחד. Maui הוא החזית הפעילה של זרם לבה שפנתה מערבה מהפתח  Amirani  למרחק של יותר מ-250 ק”מ. צילום באינפרה אדום הראה אזור חם (Hot Spot) ב- Maui, מה שאומר שהלבה המשיכה לזרום. המשקעים הלבנים  מסביב ל- Amirani                  עשויים כנראה  מאדי  SO2 שיצאו מהפתח, קפאו וחזרו לקרקע בתצורת שלג. המשקעים האדומים מקורם הוא בכתם כהה דרומית מערבית ל- Amirani. הם הוסטו מה- plume החזק יותר של Amirani . החומר האדום עשוי כנראה מגופרית. אורכו של Amirani-Maui הוא יותר מ-250  ק”מ(48).

9.Emakong Patera – קלדרה  כהה שיוצאים ממנה זרמים בהירים לכל הכיוונים. בניגוד למקורות געשיים אחרים לא נמדדו כאן טמפרטורות  גבוהות. זרם  בהיר יוצא מהצד הדרום מזרחי  של הקלדרה. ערוץ כהה רץ לאורך הזרם וכנראה שהוא מזין אותה בלבה ככל שהוא גדל. השוליים הבהירים של זרם זה הכרוכים זה בזה מראים שהלבה יכלה לנוע באזורים טופוגרפיים צרים או שהיא עברה דרך שבילי סלעים רבים. התצפיות תואמות לצמיגות נוזל נמוכה,יכול להיות שמדובר בגופרית(49).

10. Camaxtli Patera – מיקום  W  ° 136  N ° 15 .הקלדרה פעילה. ברצפת הקלדרה זרמים בהירים וכהים. זרמי הלבה הכהים התקררו ומכילים כנראה סיליקה עשירה  במגנזיום. הזרמים הבהירים קרים הרבה יותר  והם כנראה עשירים יותר בגופרית. אפשר להבחין בכתמים כהים בהירים גם מחוץ לקלדרה  ומסביב לה מצויה “הילה” כהה המגיעה למרחק  של 30 ק”מ משוליה. “הילה” זו עשויה כנראה מטיפות  קפואות של לבה שחזרו לקרקע לאחר שהועפו למעלה בעקבות התפרצות געשית(50).

11. Culann Patera – אחד מהמקורות הגעשיים הצבעוניים ביותר על הירח. נמצא צפונית להר Tohil Mons . בהתפרצויות שלו יצר זרמי לבה שחורים ואדומים ומסביבו טבעות דיפוזיות העשויים מחלקיקי גופרית אדומים וצהובים תוצר של ה- plumes. סלעים סיליקטיים בתוך Culann Pataera התערבבו עם מאגרים תת-קרקעיים של גופרית – SO2 ויצרו משקעים של plumes. הצבע הירוק במרכז Culann ובתוך Tohil Patera נוצר  כאשר  משקעים של plumes  עשויה מגופרית הגיעו לקרקע ולזרמי הלבה הסיליקטית הכהה. השילוב בין שני החומרים יצר לכה ירוקה (green veneer). הכתם הבהיר הלבן דרומית מערבית ל- Tohil Patera  עשיר ב- SO2 וכנראה שמדובר  באזור של זרמי SO2 קרים. הכתמים הלבנים הקטנים  על הפסגות של Tohil Patera הם כנראה משקעים של  SO2 שהצטברו בחריצים ובבסים של המורדות התלולים באזורים שונים וקרים יותר בהר(51).

על פי ההערכה שנעשתה בשנת 2000  הפיזור של המקורות הגעשיים על איו הוא אחיד ומדובר כנראה ב-300 מקורות פעילים. ב-3 חודשים של  מעברי הגליליאו ליד הירח ב-10.1999, ב-11.1999 וב-2.2000 הבחינו בפעילות געשית. חלק מהקטנים שבהם “נדלקים ונכבים” ועוברים ממצב חמים ולוהט לקר ומעומעם. בטווח של שבועות. המקורות הגעשיים הגדולים פעילים במשך חודשים ואפילו שנים. העדות לכך היא בדיקת קו רצף של פעילות שנצפתה על ידי חלליות הוויג’ר והגליליאו(39).

בהשוואה שנעשתה בין שני תצלומים אחד של הגליליאו ב-10.1999 והשני שנעשה על ידי ה- New Horizons  ב-2.2007 נמצאו שינויים מועטים בפני השטח ברמה הגלובלית, למרות פעילותם האינטנסיבית של המקורות הגעשיים. המקור הגעשי Dazhbog  בולט מאוד בתצלום מה- New Horizons, אך בולט פחות בתצלום של הגליליאו. בחצי הכדור  הדרומי ב- W ° 290  S ° 55   בתצלום  מה-  New Horizons רואים התפרצות געשית שיצרה משקע מעגלי על הקרקע בקוטר  500 ק”מ שלא נצפתה על ידי הגלילאו. בתצלומים אחרים מה- New Horizons אפשר גם להבחין ב- plume  שיצר משקע זה (52).

מבנה הקלדרות

על פני איו מצויות קלדרות רבות. מספר הקלדרות שקוטרן גדול מ-20 קמ”ר הוא גדול מ-200 והם מכסים 5% מפני השטח של הירח בין שהן פעילות או רדומות. הן חסרות שוליים חיצוניים. בתצורתן  הכללית. מדובר בשקעים בקרקע שדפנותיהם תלולות והקרקעית היא שטוחה יחסית. הגם שהם בדרך כלל מעגליים, יש ביניהם כאלה שצורתם פחות מעגלית. לחלק מהם דפנות מסולסלות, מה שמעיד על שלבים שונים של התמוטטות. ישנן קלדרות שקווי המתאר שלהן קוויים ואחרות מוארכות ודמויות חריצים. בקלדרות שצולמו ברזולוציות גבוהות   אפשר להבחין ברכסים בקרקעיתן. הקרקעית של רובן היא כהה מאוד. אמנם רוב הקלדרות הן כהות מסביבתן ישנה קבוצה קטנה שקרקעיתן בהירה יותר. הקלדרות של איו דומות לקלדרות ארציות גדולות כמו Velles שבניו מכסיקו  וב- Aira שביפן, שלהן  תבליט נמוך וקשורות לפתחים הפולטים כמויות גדולות של אפר(53).