Опубликовано: 22/07/2018
(Обновлено: 06/11/2020)

Самый большой спутник в солнечной системе - Как был открыт спутник Ганимед - Атмосфера и магнитосфера Ганимеда - Размеры, ландшафт и состав поверхности Ганимеда - Перспективы колонизации спутника Юпитера

Спутник Юпитера Ганимед – крупнейший спутник не только у этой планеты, но и во всей Солнечной системы. Он настолько велик, что по размерам превышает планету Меркурий, а также единственный из планетарных спутников может похвастаться наличием магнитосферы и, пускай слабенькой, но всё же кислородной атмосферой!

Ганимед - самый большой спутник Юпитера

Ганимед – самый большой спутник Юпитера

Как был открыт спутник Ганимед

“Официально” Ганимед был открыл Галилео Галилеем 7 января 1610 года, причем открыт чисто случайно – наблюдая Юпитер, астроном обратил внимание на четыре маленькие “звезды” рядом с ним, и, заметив их сдвиг на следующую ночь, сделал верное предположение, что перед ним никакие не звезды, а луны Юпитера. Галилей не стал заморачиваться с названиями и окрестил все вновь открытые небесные тела (Каллисто, Европу, Ио, Ганимед) по-простому: Юпитер 1, 2, 3 и 4.

Ганимед в этом списке фигурировал как “Юпитер 3”.

Однако тут на сцену вышел немецкий астроном Симон Марий, утверждавший, что спутники Юпитера он наблюдал ещё в 1609 году, и заранее придумал дать им куда более звучные и интересные имена. Так и появилось название Ганимед – в греческих мифах это имя носил сын троянского царя Троса, поднятый Зевсом (Юпитером) на небо и включенным в свою свиту.

Впрочем, в широкое употребление это название вошло только в 20-м веке.

Сравнительный размер спутника Юпитера Ганимеда, Луны, астероида Церера и «бывшей» планеты Плутон

Сравнительный размер спутника Юпитера Ганимеда, Луны, астероида Церера и «бывшей» планеты Плутон

Размеры, ландшафт и состав поверхности Ганимеда

Ганимед – крупнейшая луна в Солнечной системе, имеющая диаметр 5268 километров и рекордную для спутников планет массу 1.4619 х 1023 (2 наших Луны). Судя по характеристикам плотности вещества составляющего его массу, Ганимед состоит из примерно равных долей скальных пород и водяного льда. На полюсах есть ледяные шапки из водяного льда.

Оборот вокруг Юпитера Ганимед совершает за 7 дней и 3 часа, а среднее расстояние от Юпитера для этого спутника составляет  1 070 400 километров.



Внутри спутник обладает жидким железным ядром, силикатной мантией и оболочкой из льда. Ядро имеет радиус 500 км, а его температура составляет 1500-1700 К с давлением в 10 Па.

Спутник Ганимед на фоне Юпитера. Только в таких фотографиях понимаешь насколько же велик Юпитер!

Спутник Ганимед на фоне Юпитера. Только в таких фотографиях понимаешь насколько же велик Юпитер!

Мантия представлена хондритами и железом. Внешняя ледяная корка Ганимеда имеет толщину до 800 км, с большой вероятностью можно утверждать, что под поверхностью этого спутника Юпитера расположен жидкий океан.

На поверхности спутника различаются две ярко выраженные разновидности рельефа. Первая это древние участки покрытые кратерами (темные) занимающие 1/3 поверхности, вторая – молодые территории с хребтами и “оврагами” (светлые).

Молодой ландшафт сформирован тектоникой, но, разумеется другого характера, нежели на Земле. Причиной образования горных хребтов и пропастей на Ганимеде являются криовулканизм (извержение ледяных вулканов) и приливный нагрев.

Обилие кратеров на “древних” плоских участках планеты относят к периоду 3.5-4 млрд. лет назад, когда Ганимед подвергся мощной астероидной атаке.

Геологические процессы оставили следы на более светлых районах спутника. Тектонические подвижки вызвали появление протяженных борозд, хотя определить их возраст не удалось. Причиной подвижек называют орбитальные резонансы Ганимеда в прошлом или формирование внутренних слоев недр, что привело к их разогреву и напряжению в литосфере. Область Галилея – очень темный район с видимыми концентрическими структурами – тоже результат геологической активности.

Ганимед, также как Марс имеет полярные шапки. Дело в том, что этот спутник имеет на полюсах наименее защищенные области, поэтому ионы магнитосферы воздействуют на лед именно в этих районах, превращая его в иней.

Расплавленное ядро Ганимеда – железное и очень электропроводное. По всей видимо именно это делает его источником магнитного поля этого небесного тела. Ряд исследователей считают, что жидкое ядро содержит твердое железное ядро. Их обволакивают силикатная и ледяная мантии. Быть может, магнитное поле связано также и с жидким океаном под корой луны. Некоторые модели предполагают, что вода в океане разделена льдом на слои.

Ландшафт Ганимеда довольно причудлив, тут и там его пересекают широкие полосы, будто бы по ним прошел гигантский каток. На самом деле - это области сжатия-растяжения поверхности

Ландшафт Ганимеда довольно причудлив, тут и там его пересекают широкие полосы, будто бы по ним прошел гигантский каток. На самом деле – это области сжатия-растяжения поверхности

Атмосфера и магнитосфера Ганимеда

Как уже отмечалось, именно у Ганимеда есть то, чем могут похвастаться далеко не все планеты Солнечной системы – сильно разряженная, но все-таки кислородная атмосфера. Кислород в ней появляется благодаря присутствию на поверхности спутника залежей водяного льда, под действием ультрафиолетового излучения разлагающегося на водород и кислород. Более того, так как в составе атмосферы Ганимеда обнаружен и озон, скорее всего можно говорить о присутствии у спутника также и ионосферы.

Наличие атмосферы (вернее присутствие в ней атомарного водорода) приводит к эффекту аэрографа – слабому световому излучению появляющемуся у полюсов планеты.

Тем не менее, хотя словосочетание “кислородная атмосфера” звучит очень красиво и наводит на мысли о колонизации и внеземном разуме, стоит помнить о том, что давление атмосферы Ганимеда составляет всего 0,1 Па, то есть ничтожная часть земного.

Ещё более интересная особенность этой юпитерианской луны – магнитосфера. Да, Ганимед располагает магнитосферой, величина стабильного магнитного момента которой достигает – 1.3 х 103 Т · м3 (т.е. в 3 раза выше чем у Меркурия). Сила магнитного поля достигает 719 Тесла, а диаметр магнитосферы достигает 13156 км. Замкнутые полевые линии находятся ниже 30° широты, где захватываются заряженные частички и формируют радиационный пояс. Среди ионов наиболее распространенными выступает одиночный ионизированный кислород.

При соприкосновении магнитосферы Ганимеда и плазмой Юпитера, наблюдается ситуация очень похожая на контакт солнечного ветра и земной магнитосферы. Тем не менее, следует признать – магнитное поле спутника слишком слабое и не в состоянии удержать потоки радиации испускаемые Юпитером, так что окажись мы на поверхности Ганимеда, не смотря на наличие магнитосферы, нам бы не поздоровилось.

Строение самой большой луны Юпитера - Ганимеда

Строение самой большой луны Юпитера – Ганимеда

Исследование Ганимеда в наше время и перспективы колонизации спутника Юпитера

В новейшее время к Юпитеру отправлялось несколько исследовательских зондов, поэтому у нас есть достаточно подробные данные не только о планете-гиганте, но и о её спутниках.

Космические аппараты “Пионер-10” (1973 г.) и “Пионер-11” (1974 г.) дали нам представления о физических характеристиках лун Юпитера, “Вояджер 1” и “Вояджер 2” (1979 г.) снабдили фотографиями и “атмосферными пробами”, но эти аппараты, скорее задавали вопросы…

Ответы начал давать зонд  “Галилео”, изучавший Ганимед в период с 1996-2000 г. Именно ему удалось обнаружить магнитное поле, внутренний океан и предоставить множество спектральных снимков. А в 2007 году мы получили не только спектры, но и топографическую карту этого спутника, сделанную зондом “Новые горизонты”.

На данный момент всё ещё осталась масса нерешенные вопросов относительно спутников Юпитера, их пригодности для колонизации и потенциала наличия жизни. Однако на новые экспедиции пока нет денег ни у НАСА, ни у Роскосмоса, ни у Евросоюза.

Впрочем, возможно в ближайшем будущем все изменится.

Схема зафиксированных полярных сияний у юпитерианского спутника Ганимед

Схема зафиксированных полярных сияний у юпитерианского спутника Ганимед

Слова про колонизацию Ганимеда – не просто слова. Дело в том, что этот спутник, при всех недостатках (удаленность, радиация и т.п.) имеет немало плюсов как “промежуточная база” на пути в “дальний космос”. Запасы воды, кое-какой магнитный щит, гравитация позволяющая тратить меньше энергии на взлет – все это делает Ганимед не самым плохим кандидатом, во всяком случае стартовые условия этот спутник Юпитера предлагает лучшие, чем тот же Марс или наша Луна.