Ганимед – уникальное небесное тело. Этот спутник является не только самым большим в системе Юпитера, но и крупнейшим в Солнечной системе. По своим размерам он не только превосходит Луну, но и Меркурий, и не слишком уступает размерами Марсу. Более того, Ганимед имеет пускай и слабую, но атмосферу, с небольшим содержанием кислорода и собственное магнитное поле, наличием чего могут похвастать далеко не все планеты. Неудивительно, что это небесное тело вызывает такой сильный интерес ученых и считается одним из самых перспективных объектов для поиска внеземной жизни.
Ганимед сыграл важную роль в истории астрономии. Его открытие нанесло решающий удар по геоцентрической системе и окончательно убедило ученых в том, что наша планета все же вращается вокруг Солнца.
После начала космической эры Ганимед изучался с помощью межпланетных станций: первые снимки поверхности были получены от космических аппаратов «Вояджер» и «Пионер» еще в 70-е годы. На начало следующего десятилетия готовится международная миссия, которая планирует изучать спутники Юпитера. И Ганимед будет одной из ее приоритетных целей. В рамках данной программы Россия собирается отправить на спутник модуль «Лаплас-П», который займется поиском жизни на его ледяной поверхности.
Как открыли крупнейший спутник Юпитера
В китайских летописях есть упоминания о наблюдении Ганимеда еще в 365 г. до н. э. Однако официально считается, что данный космический объект был открыт 7 января 1610 года знаменитым итальянским астрономом Галилео Галилеем с помощью изобретенного им первого в мире телескопа. Ученый настолько удачно направил свой прибор в небо, что сумел обнаружить сразу четыре спутника Юпитера: Каллисто, Ио, Европу и Ганимед.
Первоначально он принял яркие точки за звезды, но затем обнаружил, что это неизвестные небесные тела, которые вращаются по собственным орбитам вокруг Юпитера. Ученый назвал эти объекты «планетами Медичи» и присвоил каждому из них собственный номер. Честь открытия Ганимеда оспаривал еще один ученый – астроном из Германии Симон Марий, который, вероятно, наблюдал самый большой спутник в Солнечной системе раньше Галилея, но, увы, не удосужился обнародовать данные своих наблюдений. Поэтому эти четыре объекта часто называют «галилеевыми спутниками».
Француз де Пейреск предлагал дать объектам имена в честь членов семьи Медичи, но ученое сообщество эту идею не восприняло. Позже они были названы в честь свиты греческого бога Зевса. Согласно легенде, Ганимед был сыном правителя Трои. Божественный Юпитер, оценив по достоинству красоту юноши, выкрал его и забрал на небо, превратившись для этого в огромного орла.
Впрочем, название «Ганимед» практически не употреблялось до второй половины прошлого столетия, а в специальной литературе этот небесный объект обычно обозначали как Юпитер 3.
Масса, размер, орбита и рельеф
Как уже было сказано выше, Ганимед – наиболее массивный и крупный спутник в нашей звездной системе. Его диаметр — 5268 км. Это немного больше, чем у Титана, находящегося на почетном втором месте, и почти на 8% превышает аналогичный размер Меркурия. Если бы Ганимед вращался вокруг Солнца, то он легко сошел бы за обычную планету. И хотя его масса составляет лишь 45 % меркурианской, по сравнению с другими спутниками, она весьма высока. Например, он тяжелее нашей Луны более, чем в два раза.
Период вращения спутника составляет семь земных дней, большая полуось его орбиты – 1 070 400 км, эксцентриситет – 0,0013. В своей группе он занимает третье место по удаленности от Юпитера. Ганимед, Ио и Европа находятся в состоянии так называемого орбитального резонанса или резонанса Лапласа: периоды их обращения соотносятся как 1:2:4. То есть на один оборот Ганимеда приходится два витка Европы и четыре – Ио. Такие особенности орбит космических объектов приводят к тому, что они периодически сближаются в определенных точках.
Посмотрите также
Притяжение газового гиганта настолько замедлило вращение спутника вокруг собственной оси, что его период совпадет с обращением вокруг планеты. Поэтому, как и наша Луна, он всегда обращен к своей планете одной стороной.
Самый крупный спутник Юпитера в основном состоит из силикатов и льда, его плотность составляет всего 1, 936 г/см3. Исследования в ИК и УФ-диапазоне смогли обнаружить на нем присутствие серы и углерода, гидросульфатов, цианидов и разнообразной органики.
Астрономы обнаружили на этом небесном теле даже полярные шапки, которые, скорее всего, состоят из замерзшей воды. Отражательная способность спутника (альбедо) небесного тела равняется 43%.
На поверхности спутника можно наблюдать два типа рельефа:
- Примерно треть от общей площади занимают тёмные участки, буквально усеянные метеоритными кратерами. Ученые полагают, что эти области имеют возраст около 4 миллиардов лет;
- Большую часть поверхности объекта занимают светлые области, покрытые бороздами. Причины появления столь сложного ландшафта до сих пор не совсем понятны. Возможно, «морщины» – это следствие тектонической деятельности либо их появление связано с гравитационным нагревом.
Считается, что светлые участки поверхности более молодые – их возраст не превышает нескольких миллионов лет.
Внутреннее строение и структура Ганимеда
Данное небесное тело абсолютно дифференцировано и имеет жидкое железное ядро, мантию, состоящую из силикатов, которую сверху покрывает слой льда толщиной в сотни километров. Ученые предполагают, что на большой глубине может находиться целый океан из жидкой соленой воды.
К сожалению, наши знания относительно строения этого небесного тела нельзя назвать полными. Астрономы считают, что его ядро имеет радиус около 800 км, а толщина ледяной оболочки спутника составляет примерно 1000 км. Вероятно, плотность ядро спутника 5,5-6 г/см3, а мантии — 3,4-3,6 г/см3.
Сейчас существует несколько моделей строения ядра, объясняющих присутствие магнитного поля у спутника. Согласно одной гипотезе, Ганимед имеет небольшое твердое железное ядро, которое находится внутри жидкого, состоящего из Fe и FeS, что напоминает структуру нашей планеты.
Давление в ядре превышает 10 Гпа, а температура – 1500-1700 К. Источником тепла, скорее всего, служат радиоактивные реакции.
Откуда у Ганимеда взялась магнитосфера
Удивительной и уникальной особенностью этого объекта является присутствие у него магнитного поля. Данный феномен можно объяснить наличием конвекционных процессов в жидком ядре спутника. Магнитосфера Ганимеда довольно мала: ее диаметр всего лишь в 2-2,5 раза больше физических размеров самого объекта. Ось магнитного диполя наклонена, имеет угол наклона в 176 ° по отношению к собственной оси объекта.
Благодаря магнитному полю, этот космический объект может «похвастать» полярными сияниями, часто наблюдаемыми у его полюсов. Магнитосфера спутника полностью погружена в огромную магнитосферу газового гиганта.
Вероятно, механизм образования магнитного поля напоминает земной. Однако это во многом остается загадкой, которая интригует ученых. Тем более что у других небесных тел с таким же размером и составом ее нет. Есть гипотеза, что в образовании магнитного поля спутника принимает участие большое количество жидкой воды, которая находится под внешней ледяной оболочкой. Ученые также не могут понять, почему ядро такого небольшого размера до сих пор не остыло. Возможно, все дело в приливном эффекте, вызванном гравитационным воздействием орбитального резонанса.
Откуда кислород на Ганимеде
В 1972 году международной группой ученых была открыта атмосфера на Ганимеде. Но позже аппарат «Вояджер» получил противоположные результаты. Причем измерения проводились с помощью очень чувствительных приборов.
Этот спор удалось разрешить только в 1995 году, когда к изучению Ганимеда был подключен орбитальный телескоп Хаббл. Он обнаружил у спутника слабую и разряженную кислородную атмосферу, похожую на найденную ранее у Европы. Причем кислород абсолютно не является следствием присутствия жизни на этом небесном теле. Вероятно, он появился в процессе разложения льда на составляющие. Также в атмосфере присутствует незначительное количество водорода.
Имеется у этого космического объекта и ионосфера, которая возникает при воздействии на молекулы кислорода жесткого УФ-излучения Солнца и частиц из магнитосферы спутника.
Возможна ли жизнь на Ганимеде
Ученые считают, что вероятность найти жизнь на Ганимеде довольно высока. Вряд ли мы обнаружим ее на поверхности: ночью здесь температура опускается до -193 °C, плюс мощные потоки радиации с Юпитера. Возможно, что живые организмы могут обитать в подледном океане спутника, если он, конечно же, существует.
Посмотрите также
Нахождение большого количества жидкой соленой воды в глубинах Ганимеда довольно вероятно, но в данном случае там должно царить чудовищное давление, не позволяющее замерзнуть этим «океанам». Сможет ли развиться жизнь в таких условиях – очень большой вопрос. Несмотря на вышесказанное, шансы найти ее на Ганимеде все-таки выше, чем на нашей Луне или, например, на Меркурии.
История исследований объекта
С момента начала космической эры самый большой спутник Юпитера посетили несколько межпланетных зондов.
Первые снимки Ганимеда были получены от «Пионера-10», который в 1973 году приблизился к спутнику на расстояние примерно в 446 тыс. км. В 1974 году мимо Юпитера пролетел «Пионер-11», передавший ученым ценную информацию о спутниках газового гиганта. Благодаря этим аппаратам астрономы смогли уточнить данные о физических свойствах Ганимеда, его плотности и размерах, получить первое представление о поверхности этого небесного тела. На снимках, сделанных «Пионерами», можно рассмотреть объекты размером от 400 км.
Затем эстафету изучения Ганимеда подхватили американские «Вояджеры». В начале 1979 года на расстоянии в 112 тыс. км от спутника пролетел «Вояджер-1», а в июле того же года «Вояджер-2» сумел приблизиться к объекту на 50 тыс. км. Благодаря этим миссиям ученые получили качественные фотографии поверхности небесного тела, также аппараты провели целый ряд дополнительных измерений. После уточнения размера Ганимеда выяснилось, что именно он является самым большим спутником в нашей системе. Ранее это почетное место занимал Титан. Большинство существующих ныне гипотез о внутреннем строении и геологии Ганимеда основаны на данных, полученных благодаря работе «Вояджеров».
Однако наибольший вклад в изучение Ганимеда внес аппарат «Галилео», который целенаправленно работал в системе Юпитера целых восемь лет — с 1995 по 2003 год. Он максимально близко подходил к Ганимеду шесть раз, детально фотографируя поверхность небесного тела. Именно «Галилео» сумел открыть у спутника магнитосферу и окончательно подтвердить наличие у него атмосферы.
В 2007 году станция «Новые горизонты» прислала новые снимки Ганимеда.
Сейчас готовится совместная международная миссия, которая будет исследовать Юпитер и его спутники. Предполагается, что она отправится в путь в 2020 году. Ранее из-за недостатка финансирования была закрыта программа изучения Ганимеда, которая предполагала использование космического корабля с ядерным топливом, что было бы особенно эффективно для изучения системы Юпитера.
