Спутник Юпитера Ганимед – крупнейший в Солнечной системе. Он больше Луны и даже Меркурия, и совсем немного не дотягивает до Марса. Если бы он вращался по орбите не у Юпитера, а у Солнца, то считался бы полноценной планетой.
Ганимед – очень интересный мир, как и прочие крупные спутники Юпитера. Они все не похожи друг на друга и имеют уникальные особенности. Ио – вулканический ад, Европа – ледяной мир с подлёдным океаном, а Ганимед – крупнейший и единственный спутник, имеющий собственную магнитосферу, которая втрое сильнее, чем у Меркурия. И он очень стар – его возраст оценивается в 4.5 миллиардов лет, как у самого Юпитера.
Содержание:
Открытие спутника Юпитера Ганимед
Первый телескоп Галилео Галилея, созданный в 1609 году, имел увеличение всего в 3х и его можно сравнить разве что с театральным биноклем. Но уже вторая конструкция обладала гораздо лучшими характеристиками – апертура в 45 мм, фокусное расстояние в 1250 мм и увеличение 34х.
Телескопы Галилео Галилея, созданные им в разное время. Музей Галилея во Флоренции.
Именно такой инструмент 7 января 1610 года Галилей навёл на Юпитер и заметил около него три звезды. Это были спутники Ганимед, Каллисто и Ио с Европой, расположенные рядом. На следующий день Ио и Европа разошлись достаточно далеко, и Галилей мог наблюдать все четыре крупнейших спутника Юпитера.
Конечно, он еще не знал, что это именно спутники, ведь выглядели они всего лишь как слабые звёздочки, которые каждый день находятся в разном месте. Но недолгие наблюдения привели к закономерным выводам, и уже 15 января Галилей убедился, что все четыре небесных тела являются спутниками Юпитера и вращаются по орбитам около него. Он назвал их «планетами Медичи», присвоив им номера. Ганимед – третий из спутников, и получил название Юпитер-3.
У Галилея был и конкурент – немецкий астроном Симон Марий, который утверждал, что видел эти спутники раньше Галилея – в 1609 году. Но он не опубликовал своё открытие и никак не мог его доказать, поэтому первооткрывателем считается именно Галилео Галилей, а все четыре крупнейших спутника с тех пор называются «галилеевыми».
Однако Марий всё-таки внёс свой вклад. Именно он предложил дать им названия по именам приближённых к богу Зевсу лиц. Эти названия долгое время не использовались и стали употребляться лишь с середины XX века в том виде, как их предложил Марий и как их знаем мы – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Кстати, среди всех названий галилеевых спутников Ганимед единственный, у которого мужское имя, все остальные – женские. Ганимед, согласно древнегреческой мифологии, был прекрасным юношей, сыном троянского царя Троса. Зевс в него влюбился и послал орла, который похитил юношу и перенёс на гору Олимп. Там он стал виночерпием и по совместительству любовником Зевса.
Характеристики Ганимеда
Этот спутник Юпитера самый большой среди всех спутников Солнечной системы. Его диаметр составляет 5268 км. Ганимед по размеру 2 % больше Титана, спутника Сатурна, который является вторым по размеру. Он на 8% больше Меркурия, на 51% больше Луны и вдвое её тяжелее.
Сравнительные размеры Ганимеда.
Плотность Ганимеда – 1.936 г/см3, и состоит он преимущественно из скальной породы, смешанной со льдом, смешанных примерно поровну.
Среднее расстояние от планеты составляет 1 070 400 километров. Эксцентриситет орбиты небольшой – всего 0.002. Этот огромный шар мчится по ней со скоростью 10.88 км/с, совершая полный оборот за 7.15 земных суток.
Орбита Ганимеда
Ганимед удалён от Юпитера на 1 070 400 км, и он третий среди галилеевых спутников после Ио и Европы. Следующий за ним – Каллисто.
Полный оборот по орбите Ганимед делает за 7 дней и 3 часа. Орбита немного наклонена к плоскости экватора Юпитера и этот угол периодически меняется от 0.05 до 0.32 градусов. Из-за этого наклон оси тоже меняется от 0 до 0.33 градусов.
Орбиты некоторых спутников Юпитера.
Ганимед находится в орбитальном резонансе с Ио и Европой. За один оборот Ганимеда Европа делает два оборота, а Ио – четыре. Они никогда не выстраиваются в одну линию.
Ганимед, как и другие крупные спутники Юпитера, находится в гравитационном захвате, то есть всегда повёрнут к нему одной стороной.
Происхождение Ганимеда
Ганимед очень стар, его возраст оценивается в 4.5 миллиардов лет, то есть он ровесник самой Солнечной системы и её планет. Сейчас есть теория, почему это так.
Планеты образовались из протопланетного облака газа и пыли, в котором постепенно образовывались сгустки вещества, в итоге ставшие планетами. Из такого сгустка – туманности образовался и Юпитер. Но в этой туманности шло образование и других космических тел – спутников.
Ганимед образовался недалеко от Юпитера, где газа было довольно много, и он был плотнее. Весь этот процесс сжатия сопровождался выделением тепла. Лёд таял, и каменистые нагретые части в итоге оказались в центре нового космического тела, образовав ядро, а более легкие вещества – вокруг него.
В итоге Ганимед получил горячее каменистое ядро, которое продолжает до сих пор выделять тепло. Оно не только до сих пор остывает, но и подогревается из-за приливного воздействия Юпитера и радиоактивного распада элементов. Это ядро отдаёт тепло ледяной мантии, и далее оно конвективным путём поднимается выше к поверхности. Благодаря радиоактивному распаду в ядре образовались такие вещества, как железо и сульфид железа.
Ядро постепенно остывает, хотя процесс этот очень медленный и длится уже миллиарды лет. Благодаря горячему ядру под поверхностью Ганимеда существует подлёдный океан, состоящий из жидкой воды.
Другие галилеевы спутники прошли другой путь эволюции. Например, Каллисто находится дальше от Юпитера, поэтому там туманность была гораздо беднее веществом. В итоге этот спутник при сжатии вещества остывал быстрее, чем образовывалось тепло. В нём не произошло полного формирования твёрдого ядра, и он больше похож на кусок льда с каменными породами. Хотя в его центре тоже образуется тепло из-за приливного воздействия Юпитера, радиоактивного распада и давления, но его меньше, чем у Ганимеда.
Атмосфера Ганимеда
Наличие у Ганимеда атмосферы было предметом споров среди учёных. В 1972 году группа учёных заявила, что обнаружила тонкую атмосферу, но в 1979 году мимо него пролетал «Вояджер-1» и совершенно не нашёл её признаков.
Но в 1995 году с помощью телескопа «Хаббл» всё-таки было обнаружено наличие у Ганимеда очень тонкой кислородной атмосферы. Считается, что она образуется из-за разрушения молекул воды, из которых состоит поверхностный лёд, под действием ионизирующего солнечного излучения. Молекула воды распадается на водород и кислород, но водород быстро улетучивается в космос, так как это очень лёгкий газ. Кислород задерживается, но находится как в молекулярном, так и в атомарном виде. Атомарный водород обнаруживается на расстоянии 3000 километров от поверхности.
Кислород обнаружен и во льду на поверхности. На Земле лёд содержит пузырьки воздуха, но на Ганимеде очень холодно – примерно – 170 градусов, поэтому молекулярный кислород во льду растворён.
Точные характеристики атмосферы Ганимеда пока неясны, так как эта область пока слабо исследована.
Поверхность Ганимеда
На поверхности этого спутника Юпитера есть разные области. Некоторые очень древние, тёмные и обильно покрытые кратерами – они занимают треть всей площади. Другие светлее и кратеров на них меньше, потому что они моложе, хотя и тоже очень старые.
Фото Ганимеда.
Также поверхность Ганимеда испещрена трещинами, бороздами и высокими гребнями. Они, как полагают учёные, образовались из-за тектонической деятельности в прошлом. Когда Ганимед еще не имел стабильной орбиты и не вошел в стадию резонанса с другими спутниками, его ледяная кора подергалась мощным деформациям из-за гравитационного действия Юпитера и соседних спутников. Это вызывало образование огромных трещин и огромные плиты приходили в движение, наползая друг на друга и сминаясь. Между ними образовывались огромные провалы, которые заполнялись водой, вырывавшейся с глубоких слоёв.
Поверхность Ганимеда.
Кроме того, надо иметь в виду, что разогрев ядра в прошлом вызывал тепловое расширение спутника, что тоже приводило к растрескиванию поверхности.
В результате всех этих геологических процессов первоначальная, древняя поверхность была частично стёрта и вместо неё появилась более свежая. Судя по кратерам, тёмные области имеют возраст около 4 миллиардов лет, и её изучение даст массу данных о составе туманности, из которой образовалась вся наша Солнечная система.
Светлые области моложе тёмных, но тоже древние. Учёные считают, что большинство кратеров на поверхности Ганимеда образовалось около 3.5-4 миллиардов лет назад, а затем они появлялись редко. В светлых областях кратеров немного.
Кратеры Ганимеда не такие глубокие, как лунные. Ведь они выбиты в ледяной поверхности, а лёд непрочен. Постепенно он разрушается под действием гравитации Юпитера и силы тяжести. Некоторые из самых древних кратеров уже практически полностью сгладились, они называются палимпсестами.
У Ганимеда есть полярные шапки, которые состоят, предположительно, из инея. Частицы плазмы выбивают с поверхности молекулы воды, которые поднимаются к более холодным полярным областям и там оседают. К тому же, магнитное поле у полюсов слабее, и там такая бомбардировка идёт активнее.
Внутреннее строение Ганимеда
Многочисленные исследования Ганимеда с пролетающих космических аппаратов позволили построить модель его внутреннего строения. Конечно, она еще требует многих исследований и уточнений, но всё же информации накоплено немало.
Учёные считают, что Ганимед имеет горячее ядро из расплавленного железа, с температурой более 1500 градусов, затем идёт силикатная мантия, а далее ледяной слой.
Строение Ганимеда, спутника Юпитера.
Размеры каждого слоя оцениваются приблизительно так:
- Ядро – 1400-1800 км в диаметре.
- Внешний ледяной слой – 800-1000 км толщиной.
- Силикатная мантия – всё остальное.
Есть данные, что под поверхностью Ганимеда есть слои жидкой воды – подповерхностный океан, как на Европе. Мало того, таких слоёв может быть до 4, и разделены они прослойками из льда разного типа. Чем глубже слой, тем солёнее в нем вода. Такие выводы были сделаны на основе изучения магнитного слоя Ганимеда и моделирования его структуры.
Исследования Ганимеда
По-настоящему Ганимед изучался только в последние полвека, с тех пор, как в 1979 году мимо него пролетели оба «Вояджера» и передали снимки и массу научных данных. Конечно, до этого велись телескопические наблюдения с Земли, но они дают мало информации, ведь спутник не так уж и велик, а расстояние до него огромно.
Поэтому все самые ценные данные получены с помощью космических зондов за последние десятилетия. После «Вояджеров» у Ганимеда побывал зонд «Галилео», который с 1995 по 2003 годы 6 раз сближался с ним и сделал множество снимков. Именно «Галилео» обнаружил у Ганимеда магнитосферу и подлёдный океан, и по его данным была построена современная модель строения этого спутника.
В 2007 году мимо пролетал зонд «Новые горизонты», направляясь к Плутону. Он сделал множество снимков, в том числе и инфракрасном диапазоне, и передал много данных.
Сейчас планируются разные миссии специально к Ганимеду и к Юпитеру, так как этот крупнейший спутник остаётся слабо изученным и в то же время очень интересен. Но эти миссии то отменяются, то откладываются из-за проблем с финансированием. Поэтому еще вопрос, отправится ли хоть одна в ближайшие годы.
Наблюдение Ганимеда
Обнаружить все четыре галилеевых спутника Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто, можно уже в бинокль – в 10-кратный они видны вполне отчётливо в виде звёздочек разной яркости. Есть свидетельства, что некоторые люди видели Ганимед и невооружённым глазом. Это неудивительно и вполне возможно при отличном зрении.
В телескоп, даже самый небольшой, все четыре спутники видны очень чётко, но также в виде звёздочек. Чтобы Ганимед стал диском, нужен телескоп с апертурой не менее 125-150 мм. В такой телескоп можно наблюдать прохождение тени от спутника по диску Юпитера.
Наличие деталей в виде темных пятен, даже скорее намёков на них, можно обнаружить в телескоп с апертурой не менее 250-300 мм. Но для этого нужен большой опыт наблюдений и хорошие условия. Но это спорный вопрос, так как любители астрономии продолжают споры, хватит ли такой апертуры, чтобы различить на Ганимеде хоть что-то. Скорее, это просто вопрос опыта – кто-то видит, а кто-то нет.
