В настоящее время значительная часть исследований по планетологии Солнечной системы посвящена спутникам планет-гигантов. Интерес к ним возрос на рубеже семидесятых-восьмидесятых годов, после того как первые же снимки с космических аппаратов «Вояджер» открыли для ученых удивительное разнообразие и сложность этих удаленных миров. Одним из перспективных объектов изучения является самый крупный спутник Юпитера – Ганимед.
Кратко о системе Юпитера
Говоря о спутниках, как правило, не принимают в расчет разницу в числе мелких объектов, составляющих системы колец - огромных у Сатурна и гораздо более скромных у Юпитера. С учетом этого соображения наиболее масштабная планета в Солнечной системе обладает и самой многочисленной, согласно современным данным, свитой.
Вам будет интересно:Туннельный микроскоп: история создания, устройство и принцип работы
Количество известных спутников постоянно возрастает. Так, к 2017 году было известно, что Юпитер имеет 67 спутников, самые крупные из которых сравнимы с планетами, а мелкие имеют размеры порядка километра. В начале 2019 года число открытых спутников достигло уже 79.
Галилеевы спутники
Четыре наибольших по размеру, помимо самой планеты, тела в системе Юпитера были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. В честь него они и получили свое собирательное название. Самые крупные спутники Юпитера носят имена возлюбленных верховного божества греко-римского пантеона: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Их нетрудно увидеть, воспользовавшись небольшим телескопом или биноклем. Каждый из этих спутников представляет огромный интерес для планетологов.
Вам будет интересно:Иносказание - это художественный прием или принцип изложения?
Ио – ближайший к планете – замечателен тем, что является наиболее активным объектом Солнечной системы. Вследствие приливного воздействия Юпитера, а также Европы и Ганимеда, на Ио действуют более четырех сотен вулканов. Вся поверхность спутника, немного превышающего по диаметру Луну, покрыта выбросами серы и ее соединений.
Европа – второй крупный спутник, несколько уступающий Луне по размерам. Он покрыт ледяной корой, пересеченной разломами и трещинами. Существуют признаки наличия под этой корой океана жидкой воды. Европа является одним из главных кандидатов на обнаружение внеземной жизни.
Третий по удаленности большой спутник – это Ганимед. Подробнее его особенности будут рассмотрены ниже.
Каллисто – самый дальний от Юпитера галилеев спутник. По диаметру он очень близок к планете Меркурий. Поверхность Каллисто – чрезвычайно древняя, отличается огромным количеством ударных кратеров, что свидетельствует об отсутствии геологической активности. Некоторые модели строения допускают существование под поверхностью Каллисто жидкого океана.
На приведенном ниже фото – самые крупные спутники Юпитера в порядке удаления от него и в сравнении с размерами Земли и Луны.
Ганимед: размеры и орбита
Диаметр Ганимеда составляет 5268 км, что почти на 400 км больше, чем у Меркурия. Он не только самый крупный спутник Юпитера, но и вообще крупнейший и наиболее массивный спутник в Солнечной системе. Ганимед в полтора раза крупнее и вдвое массивнее Луны.
Спутник удален от Юпитера чуть более чем на миллион километров, движется по практически круговой орбите, совершая полный оборот за 7,15 земных суток. Собственное вращение Ганимеда происходит синхронно с обращением вокруг планеты, так что он всегда повернут к Юпитеру одним и тем же полушарием – так же, как Луна к Земле.
Состав и строение спутника
Помимо скальных пород и железа, Ганимед содержит большое количество воды (преимущественно в виде льда) с примесью летучих веществ, например, аммиака. Данные спектрального анализа свидетельствуют также о наличии на его поверхности углекислоты, соединений серы и, вероятно, органических веществ в виде смеси (так называемых толинов).
Модель строения Ганимеда опирается на результаты изучения особенностей его вращения и магнитного поля. Предполагается, что спутник состоит из следующих ярко выраженных слоев:
- обогащенное железом ядро;
- силикатная внутренняя мантия;
- внешняя преимущественно ледяная мантия;
- подповерхностный соленый океан, переслоенный льдами;
- кора сложного состава и структуры.
Особенности поверхности
Снимки самого крупного спутника планеты Юпитер, полученные в ходе миссий «Вояджер» и особенно «Галилео», демонстрируют разнообразие и сложное строение поверхности. Приблизительно треть площади Ганимеда занята темными, по-видимому, древними участками с большим количеством кратеров. Более светлые области - несколько моложе, так как там значительно меньше ударных образований. Они имеют бороздчатый характер, покрыты множеством трещин и гребней.
Считается, что эти светлые морщинистые участки возникли вследствие имевшей место в прошлом тектонической активности. Вероятно, эти процессы были обусловлены рядом факторов. Во-первых, при гравитационной дифференциации недр спутника и формировании его ядра и прочих слоев происходило выделение тепла и деформация поверхности. Кроме того, следует учитывать действие приливных сил при нестабильности орбит в ранней системе Юпитера.
Самый крупный спутник гигантской планеты имеет слабые полярные шапки, образованные, как полагают, частицами водяного инея.
Тонкая атмосфера Ганимеда
С помощью космического телескопа «Хаббл» у Ганимеда была открыта чрезвычайно разреженная газовая оболочка из молекулярного кислорода. Ее присутствие связано, вероятнее всего, с диссоциацией молекул воды в поверхностных льдах под воздействием космической радиации. Кроме того, в атмосфере Ганимеда обнаружен водород в атомарной форме.
Концентрация частиц в этой слабой атмосфере имеет величину порядка сотен миллионов молекул на кубический сантиметр. Это означает, что давление у поверхности Ганимеда может составлять десятые доли микропаскаля, что в триллион раз меньше, чем на Земле.
Магнитное поле и магнитосфера
В результате измерений, проведенных станцией «Галилео», выяснилось, что самый крупный спутник Юпитера обладает собственным довольно сильным магнитным полем. Величина индукции его колеблется от 720 до 1440 нТл (для сравнения, у Земли она составляет 25–65 мкТл, то есть в среднем в 40 раз больше). Наличие магнитного поля послужило серьезным аргументом в пользу модели, согласно которой железное ядро Ганимеда, как и у нашей планеты, дифференцировано на твердую центральную часть и расплавленную оболочку.
Магнитное поле Ганимеда формирует магнитосферу – область, в пределах которой движение заряженных частиц подчиняется этому полю. Эта область простирается на расстояние от 2 до 2,5 диаметров Ганимеда. Она сложным образом взаимодействует с магнитосферой Юпитера и с его чрезвычайно протяженной ионосферой. У полюсов Ганимеда иногда наблюдаются полярные сияния.
О дальнейших исследованиях
После аппарата «Галилео» спутники Юпитера изучались в основном посредством телескопов. Некоторое количество снимков было получено также при пролетах станций «Кассини» и «Новые горизонты». В начале XXI века предполагалось осуществить несколько специальных космических проектов для изучения этих небесных тел, однако по ряду причин они были закрыты.
Сейчас планируются такие миссии, как EJSM (Europa Jupiter System Mission), предусматривающая запуск нескольких аппаратов для исследования Ио, Европы и Ганимеда, Europa Clipper, а также JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer). В программе последнего особенно большое внимание уделяется самому крупному спутнику Юпитера.
Какой из этих проектов осуществится, покажет время. Если заявленные миссии состоятся, мы узнаем много нового и захватывающе интересного о далеких мирах в системе Юпитера.