Спутник Ганимед. Ганимед — спутник Юпитера

История открытия

Ганимед, спутник Юпитера был обнаружен в 1610 году Галилео Галилеем. Астроном рассмотрел в свой телескоп три ярких небесных тела. При более детальном изучении, он отметил четыре светила, которые были расположены на орбите газового гиганта. Луны он различал по порядковым номерам и не давал им имен. Ганимед был под третьим номером.

Симон Марий, который утверждал, что также обнаружил луны, назвал их в честь мифических героев. Третье светило галилейской группы получило свое имя в честь сына троянского царя Троса. Бог Зевс забрал его в свою свиту и поднял на небосклон.

Обнаружение и имя спутника

Впервые Ганимед был замечен в 1610 г. Галилео Галилеем, только исследователь вначале решил, что перед ним звезда — настолько ярким казалось небесное тело. Описание похожего объекта можно найти в китайских астрономических рукописях, датированных 365 г. до н.э., но точных доказательств, что речь в них идет о Ганимеде, нет.

Сначала все юпитерские луны нумеровались цифрами, современные их имена предложил немецкий астроном Симон Мариус (Марий), считавший себя первооткрывателем спутников этой планеты — он якобы обнаружил их за несколько дней до Галилея.

Новыми названиями спутников послужили имена мифологических приближенных верховного бога Зевса. Ганимедом звали его виночерпия и близкого друга, сына царя Трои.

Мариус составил таблицы движения Ганимеда, изучал изменение его яркости. В его честь впоследствии была названа 1 из 2 крупнейших «темных областей» Ганимеда.

Формирование крупнейшего спутника

В процессе образования газового гиганта, вокруг него было много газопылевой туманности. В течение десяти тысяч лет формировались луны материнской планеты. Ганимед разместился на том участке, где была наиболее плотная туманность. На нем были сосредоточены мощные кометные удары газового гиганта. Ввиду чего, каменистые слои опускались в центр луны, формируя ядро, а ледяные остатки обосновались выше в мантии.

В процессе формирования, в центре небесного тела сохранилось много тепла. Оно постепенно нагревает мантию, которая передает его на поверхность. При распаде радиоактивных элементов, внутри каменного основания было сформировано внутреннее ядро из Fe, FeS и силикатная мантия. Железная сердцевина светила генерирует магнитное поле. За счет излучения тепла, здесь сформировался океан жидкой воды.

ГАНИМЕД

Вика Воробьева

Ганимед — самый крупный спутник не только в системе Юпитера, но и во всей Солнечной системе. По размеру (5268 км) он на 8% больше Меркурия, хоть и уступает ему в массе. Масса Ганимеда равна 1.48 * 1023 кг, что в 2 раза больше массы Луны. Он вращается вокруг Юпитера по правильной круговой орбите на расстоянии 1.07 млн.км и делает один оборот за 7.155 земных суток. С такого расстояния Юпитер выглядит в 15.2 раза больше Луны в земном небе. Как и вращение всех остальных галилеевых спутников Юпитера, вращение Ганимеда синхронизировано приливными силами с его орбитальным движением, так что он повернут к Юпитеру только одной стороной.

Этот снимок Ганимеда был сделан АМС Галилео 26 июня 1996 года, разрешение снимка 13 км в пикселе

Древняя поверхность Ганимеда усеяна многочисленными ударными кратерами. Молодые глубокие кратеры обнажают чистый лед глубин и выглядят ярко белыми (их альбедо близко к 100%). Однако поверхность спутника несет на себе и явные следы активных тектонических процессов. Примерно половина поверхности своей древностью, темным цветом и обилием кратеров напоминают поверхность Каллисто, ее возраст оценивается в 3 млрд. лет. Более светлые области значительно моложе, их возраст оценивается в 0.5-1 млрд. лет. Ледяная поверхность светлых областей пересекается многочисленными хребтами и разломами.

На этом снимке показана граница между темным (слева) и светлым (справа) участком поверхности Ганимеда. Снимок сделан Галилео 20 мая 2000 года с расстояния 11800 км, разрешение 121 м в пикселе. Правая область длинными параллельными бороздами и небольшим количеством ударных кратеров напоминает поверхность Европы.
На этом снимке показан участок темной Области Никольсон (Nicholson Regio). Снимок охватывает область размером 111х93 км, разрешение 180 м в пикселе. Видны многочисленные трещины и складки в ледяной коре, пересекающие древний кратер (слева). Снимок сделан Галилео 5 апреля 1997 года с расстояния 17840 км.
Особенность, напоминающая кальдеру с почти отвесными зубчатыми стенками и просевшим дном — хороший кандидат на древний ледяной вулкан. Cнимок был получен Галилео 7 мая 1997 года с расстояния 17489 км, разрешение 172 м в пикселе. Снимок охватывает область размером 91х62 км.
Сравнение снимков поверхности Ганимеда (область Arbela Sulcus, слева) и Европы (справа), сделанных с одинаковым разрешением, показывает их явное сходство. Однако поверхность Ганимеда заметно старше. Снимок Arbela Sulcus был сделан Галилео 20 мая 2000 года с расстояния 13100 км, разрешение снимка 133 м в пикселе. Снимок поверхности Европы 6 ноября 1997 года с расстояния 21500 км, разрешение 220 м в пикселе. Для сравнения оба снимка были приведены к одинаковому разрешению.

Поверхность Ганимеда испытывает резкие температурные контрасты. В приэкваториальных широтах после полудня температура поднимается до 160К (-113С), опускается до 120К на закате и быстро падает после заката солнца до 85-90К. На полюсах, где солнце стоит низко над горизонтом, даже дневные температуры не поднимаются выше 120К. И день, и ночь на Ганимеде длятся по 3.6 земных суток.

Температурные карты части дневной (слева) и части ночной (справа) поверхности Ганимеда.

Ледяная поверхность спутника непрерывно бомбардируется высокоэнергичными заряженными частицами из магнитосферы Юпитера и освещается ультрафиолетовым светом Солнца. Выбивание молекул водяного пара и их фотодиссоциация под действием солнечного ультрафиолета приводят к появлению эфемерной атмосферы Ганимеда, состоящей в основном из молекул кислорода. Ее интегральная плотность составляет всего 1014 — 1015 молекул на квадратный сантиметр. Для сравнения, в одном кубическом сантиметре воздуха при нормальных условиях (0С, 1 атм.) содержится 2.68 * 1019 молекул (таким образом, чтобы атмосфера Ганимеда имела плотность, сравнимую с плотностью земного воздуха, ее всю придется сжать в слой толщиной ~0.4 мкм). Температура атмосферы близка к 150К.

Еще одним сюрпризом, преподнесенным АМС Галилео, явилось открытие у Ганимеда магнитного поля и собственной магнитосферы, полностью погруженной в магнитосферу Юпитера. Величина поля невелика, она составляет всего 750 нТ на экваторе спутника, однако это почти в 6 раз больше напряженности магнитного поля Юпитера на орбите Ганимеда (107-118 нТ). Ось магнитного диполя наклонена на 10 градусов к оси вращения спутника. Магнитосфера Ганимеда простирается примерно на 2 радиуса Ганимеда вокруг этого спутника (таким образом, в магнитосфере Юпитера образуется каверна диаметром ~4 радиуса Ганимеда). В настоящий момент существуют две гипотезы относительно происхождения магнитного поля Ганимеда. Согласно одной из них, магнитное поле наводится динамо-механизмом при вращении расплавленного железного (или в смеси с сульфидом железа) ядра Ганимеда (этот же механизм отвечает за возникновение магнитного поля Земли). В пользу этого предположения говорит «правильный», дипольный характер магнитного поля спутника. Согласно второй гипотезе, магнитное поле Ганимеда наводится в соленом океане, расположенном под толстой (130-150 км) ледяной корой. Возможно, действуют оба этих механизма.

Внутренее строение Ганимеда. В отличие от Каллисто, Ганимед прошел гравитационную дифференциацию и состоит из нескольких слоев.

В центре этого спутника находится расплавленное ядро, состоящее из смеси железа и сульфида железа. Выше простирается мантия из горных пород, еще выше — обширная мантия из частично расплавленного льда. Последние 130-150 км составляет твердая ледяная кора.

Ганимед в цифрах:

Большая полуось орбиты вокруг Юпитера: 1 070 000 км. Орбитальный эксцентриситет: 0.002 Наклон орбиты к экватору Юпитера: 0.195 градуса Период обращения: 7.155 земных суток Экваториальный радиус: 2634 км (1,516 лунного радиуса). Масса: 1.48 * 1023 кг (2,014 массы Луны) Средняя плотность: 1.94 г/куб.см Ускорение свободного падения на поверхности: 1.42 м/с2 (примерно в 6,9 раза меньше, чем на Земле) Вторая космическая скорость: 2.74 км/сек Альбедо: 0.42 Температура поверхности: 85-160 К

(осторожно, 4.5 Мб!)

Источники: «Discovery of Ganymede`s magnetic field by the Galileo spacecraft», Nature, vol. 384, 12 december 1996 Cratering Rates on the Galilean Satellites Comparative Planetary Atmospheres of the Galilean Satellites Ганимед в Фотожурнале НАСА Ганимед в Информационном справочнике НАТСАТ

Юпитер наверх к оглавлению

Состав, поверхность, атмосфера

Плотность луны равна 1, 936 г/см3, что говорит о наличии одинакового количества ледяных и каменных слоев. Ганимед состоит из ядра, богатое железом, силикатной мантии и верхнего ледяного слоя. Радиус сердцевины спутника составляет 500-700 км. Структура ядра, которое похожа на земную.

Толщина ледяной оболочки колеблется от 800 до 1000 км. Между слоями находится океанская вода. Таких “прослоек” четыре. Чем глубже они находятся, тем соленей жидкость.

На поверхности спутника можно заметить два абсолютно различных типа рельефа. С одной стороны, здесь находятся древние темные участки с большим количеством кратеров. На другой — светлые области, с канавками и хребтами. Окрас мрачной поверхности объясняется наличием глины и органических веществ. Почти 70% занимает светлый рельеф. Разломы и трещины здесь сформировались из-за тектонических процессов.

На всей поверхности луны находятся кратеры, но на темных участках их больше. Возможно, миллиарды лет назад, небесное тело попало под астероидную атаку.

В самых холодных областях луны находятся ледяные шапки. Они расположены на широте выше 40°. Молекулы воды, которые были выбиты на поверхность из-за плазменной бомбардировки, образовали такие шапки.

Благодаря наличию водяного льда, на крупнейшем спутнике есть тонкий слой атмосферы. При воздействии УФ-лучей на ледяную оболочку, образуются водород и кислород.

[править] Атмосфера Ганимеда

У Ганимеда есть слабая и тонкая кислородная атмосфера (экзосфера), очень похожая на найденную у Европы, в состав которой входят такие аллотропные модификации кислорода, как атомарный кислород O, кислород O2 и, вероятно, озон O3. Количество атомарного водорода H в атмосфере Ганимеда незначительно.

Нейтральная атмосфера из молекул O2 видимо находится в диапазоне 1,2х108—7х108 частиц/см3, что соответствует приповерхностному давлению в 0,2—1,2 мкП.

Этот кислород вероятно возникает когда водяной лёд на поверхности спутника разделяется на водород и кислород радиацией (водород быстрее улетучивается из-за низкой атомной массы).

В атмосфере спутника присутствует и атомарный водород, обнаруженный на расстоянии до 3000 км от поверхности. Его концентрация у поверхности — около 1,5х104 см−3.

Наличие у спутника собственной магнитосферы приводит к тому, что заряженные частицы интенсивно бомбардируют лишь слабо защищённые полярные области. Образовавшийся водяной пар осаждается преимущественно в самых холодных местах этих же областей.

Имеется ли ионосфера, неясно, хотя существование нейтральной атмосферы подразумевает и существование у Ганимеда ионосферы, так как молекулы кислорода ионизируются столкновениями с быстрыми электронами, прибывающими из магнитосферы, и солнечным жёстким ультрафиолетом.

Особенности спутника Ганимед

Помимо, того, что это самый крупный спутник в нашей Солнечной системе, он также обладает и другими особенностями:

  1. Наличие магнитосферы. Она слабая, ее диаметр составляет 13156 км. Она создается в ядре, которое состоит из железа. При излучении материнской планетой потоков радиации, магнитное поле луны не в силах его сдержать.
  2. Ганимед наблюдали еще в 365 году до н.э. Китайский астроном Ган Дэ оставил записи, в которых он описывал луну на орбите газового гиганта. По описанию, небесное тело напоминает третье светило в галилейской группе.
  3. Температура воздуха здесь колеблется от -121° до -203.
  4. По размерам, он чуть меньше Марса.

Ганимед — самый большой спутник Юпитера

Ганимед — самый большой спутник Юпитера, один из четырёх галилеевых спутников Юпитера. Открыт Галилео Галилеем в 1610 году, с помощью первого в истории телескопа.

Ганимед

Ганимед
. Снимок NASA с межпланетной станции «Галилео», 26 июня 1996 г.
Ганимед
— физические характеристики

Диаметр — 5268,2 км. Масса — 1,4819 х 1023 кг. Плотность — 1,936 ± 0,02 г/см3 Ускорение свободного падения — 1,428 м/с2 Период вращения вокруг своей оси совпадает с периодом обращения по орбите вокруг Юпитера. Альбедо — 0,43

Ганимед
— характеристики орбиты

Период обращения по орбите — 7,15455296 дня. Наклонение орбиты к экватору Юпитера — 2,2° Эксцентриситет орбиты — 0,0013 Расстояние до Юпитера — 1,07 млн. км.

Ганимед — не только самый большой спутник Юпитера, но он же является и самым большим из спутников планет Солнечной системы. По размерам, Ганимед превосходит Меркурий, но по массе всё-же уступает ему. Любопытно: самая большая планета-гигант Солнечной системы имеет и самый большой спутник.

В строении крупнейшего спутника Юпитера можно выделить расплавленное ядро, мантию из горных пород и сверху толстый слой водяного(!) льда — свыше 900 км. Так что, если растопить весь лёд, получится внушительный океан на его поверхности, будут ли на нём материки и острова — не очень понятно… Предполагается, что под слоем льда может находиться океан из воды, которая находится в жидком состоянии благодаря огромному давлению.

Телескоп Хаббл подтвердил наличие следов кислорода около Ганимеда, что говорит о наличии слабой кислородной атмосферы. Пока трудно сказать что-то о её плотности и долговечности. Кислород может образовываться при распаде водяного льда на кислород и водород под действием солнечного света. Водород на таких небольших небесных телах обычно улетучивается в космос, а более тяжёлые элементы, в данном случае кислород, остаются в атмосфере. Для устойчивого удержания плотной атмосферы всё-же нужна гораздо бОльшая масса, нежели есть у Ганимеда.

Таким образом, крупнейший спутник Юпитера был бы довольно любопытным объектом при колонизации Солнечной системы. Однако, сильная радиация Юпитера долго ещё будет помехой освоению Ганимеда… Придётся подождать, пока возможности человечества не достигнут нужного уровня для перевода спутников планет и астероидов на другие орбиты.

Из-за приливных сил Юпитера, вращение Ганимеда замедлилось настолько, что период его обращения вокруг своей оси равен периоду обращения вокруг планеты. Он всегда повёрнут к Юпитеру одной стороной, подобно нашей Луне. Можно вспомнить, что одной стороной к Юпитеру обращена и Амальтея — самый маленький спутник Юпитера, видимый в телескоп.

У Ганимеда найдено довольно сильное магнитное поле, а аппарат «Галилео» даже обнаружил собственную магнитосферу. На основе данных с «Галилео» было сделано предположение о существовании жидкой токопроводящей прослойки под ледяным панцирем Ганимеда. Этой прослойкой вполне может оказаться солёный водный раствор, если вспомнить о горячем ядре Ганимеда и о панцире из водяного льда. Сответственно магнитное поле Ганимед может быть обязано своим возникновением этой прослойке и жидкому ядру.

Ганимед последовательно изучался с бортов межпланетных станций: «Pioneer-10» в декабре 1973 г. сделал первые снимки Ганимеда; «Voyager 1» и «Voyager 2» в 1979 г. — фотосъёмка и различные измерения; «Галилео» — во время долгосрочной экспедиции с 1995 по 2003 гг. — обнаружение магнитосферы, подробное картографирование и изучение внутреннего строения.

Ещё по этой теме:

Каллисто — спутник Юпитера.



Николай Курдяпин,
или расскажите друзьям:
Комментарии:
 

Колонизация

Самый крупный спутник Солнечной системы — это отличный вариант для колонизации. Объемный шар и приемлемая гравитация упростят высадку колоний. На запуск оборудования уйдет меньше топлива. Магнитосфера поможет уберечь от радиоактивных лучей газового гиганта, а водяной лед можно использовать для производства кислорода.

Но для совершения, задуманного потребуется мощное оборудование. Специалисты планируют размещение под землей. Так, можно уберечься от УФ лучей и низких температур.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: