Quanta massa os vulcões de Io entram em erupção após a velocidade de escape?

Enquanto tentava fazer alguns cálculos para responder a essa pergunta , fiquei sem um dado crucial: não tenho idéia de quanta massa os vulcões de Io conseguem lançar fora da gravidade da lua de Júpiter.

Está claro que a maior parte do material em erupção cai de volta à superfície, e as várias estimativas de velocidade que eu encontrei são bem mais baixas que a velocidade de escape (~ 2,56 km / s). Por exemplo " até 1 km / s ".

Um número que é possível encontrar é quanta massa a magnetosfera de Júpiter retira de Io. A maioria está listando isso como 1000kg / s ( exemplo ). Isso é tanto quanto a produção de trigo do Canadá.

Os vulcões estão jogando fora muito mais do que isso? Muito menos? De modo nenhum?

jupiter geology volcanism

— SE - pare de despedir os mocinhos
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Pode querer começar com velocidade de escape de Io - uma parte dessa massa, dependendo da direção, irá orbitar ao lado de Io, algumas serão ejetadas "para a frente" e, portanto, pelo menos vão para uma órbita mais alta, etc.

— Carl Witthoft

Meus comentários sobre a questão inspiradora podem valer a pena ecoar aqui: o principal método de perda de massa esperado para Io é através do campo magnético de Júpiter, que retira partículas carregadas dos alcances superiores da esfera de Io's Hill. Estima-se que isso ocorra à taxa de 1 tonelada / segundo. I outra forma de eco resposta de polyphant: a perda de massa esperado do material ejetado bater a velocidade de escape é 0.

— zibadawa timmy

@zibadawatimmy seu comentário me fez pensar: se os ejetos forem lançados quando o vulcão estiver de frente para Júpiter, haveria um chute maior por sua gravidade que aceleraria visivelmente qualquer massa em erupção em direção ao planeta? Duvido que seria muito. Um cálculo divertido embora.

— Christopherlovell #

A velocidade necessária para escapar da atração gravitacional de um corpo maciço é dada pela seguinte equação:

v_{e s c uma p e} = \sqrt{\frac{2 G M}{R}}

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

onde é a constante gravitacional ( $G$ ), é a massa do corpo da qual você está escapando e é seu raio. $G = 6.67 \times 10^{-11} \; \mathrm{Nm^{2} {kg}^{-2}}$ $M$ $R$

Introdução dos valores para a massa de Io e o raio médio , e $M = 0.015 \, M_{\oplus}$ ,¹obtemos uma velocidade de escape de $R = 0.286 \, R_{\oplus}$

v_{e s c uma p e} = 2560 m / s

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

$2.5 \;\mathrm{km}$

v_{e s c uma p e} = 2559 m / s

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

$\sim 1000 \; \mathrm{m/s}$

$11.2 \; \mathrm{km/s}$ $500 \; \mathrm{km}$

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

— christopherlovell
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Sim, já que nenhuma massa atinge a velocidade de escape. Resposta atualizada.

— Christopherlovell #

Há mais do que isso: Io ejeta muito material e contribui significativamente para a magnetosfera de Júpiter, "Io é uma forte fonte de plasma por si só e carrega a magnetosfera de Júpiter com até 1.000 kg de material novo a cada segundo. "

— Cody

Verifique o link, as partículas carregadas vêm dos vulcões. Pode não ser a força do vulcão diretamente, mas por meio da ajuda fora dos vulcões são ejectar uma grande quantidade de massa a partir de Io

— Cody

@Cody Estou corrigido. Isso é bem legal. Certamente complica a análise que apresento acima. Agora você precisa de algum fator de ionização e uma fração de escape atmosférico.

— christopherlovell

Io não tem realmente uma atmosfera, então qualquer ejeta é quase imediatamente exposto ao plasma e à radiação ionizante do sol. Assim, uma fração do ejeto é ionizada quando expelida, produzindo o que é chamado de toro Io - um anel de gás parcialmente ionizado seguindo o caminho orbital de Io - na magnetosfera joviana. Uma vez ionizadas, as forças eletromagnéticas podem facilmente superar a gravidade e a velocidade de escape é muito menos restritiva.

— honeste_vivere