В Солнечной системе огромное количество разнообразных космических объектов. В дополнение к самому Солнцу и восьми планетам в ней есть несколько сотен спутников. И ещё несколько миллионов астероидов и комет. Большинство спутников находятся на орбитах вокруг двух крупнейших планет – Юпитера и Сатурна. Первая из них – самая большая в нашей планетной системе. Она имеет и самый крупный спутник – Ганимед.
Диаметр этого космического тела 5262 километра. Для сравнения – диаметр нашей Луны составляет 3476 километров. Ганимед даже больше Меркурия, диаметр которого составляет 4880 километров. Если бы этот спутник вращался не вокруг Юпитера, а вокруг Солнца, то не было бы никаких оснований не считать его планетой.
Но, как бы то ни было, это спутник. Но от этого он не становится менее интересным.
Ганимед открыл Галилео Галилей. Он сделал это в далёком теперь уже 1610 году. Вместе с Ганимедом Галилей открыл Каллисто, Европу и Ио. Все эти крупнейшие спутники Юпитера впоследствии получили неофициальное название «галилеевы спутники».
Есть мнение, что независимо от Галилея и почти одновременно с ним спутники были обнаружены и немецким астрономом Симоном Мариусом. Этот человек и дал им имена, которые впоследствии были закреплены официально.
Зевс и его спутник Ганимед
Ганимед — персонаж греческой мифологии. Он был пастухом, похищенным Зевсом и доставленным на гору Олимп. Юноша получил бессмертие. Но взамен был обязан служить богам в целом и Зевсу в частности.
Однако сегодня мы не будем останавливаться на деталях мифа про парня по имени Ганимед. И не будем детально вспоминать всю эту нетрадиционную любовную историю, дабы не попасть под угрозу преследования из-за пропаганды сами-знаете-чего. Кстати, все остальные крупнейшие спутники Юпитера тоже получили свои названия не просто так. Это имена других возлюбленных неугомонного Зевса. Который, похоже, любил всё, что шевелиться. А всё, что не шевелится – шевелил и любил. Когда именно этот гормонально взорванный бог умудрялся выкраивать время для управления жизнью людей – вообще непонятно.
Но давайте просто продолжим исследовать и изучать увлекательные астрономические данные спутника по имени Ганимед.
И начнём мы с параметров его орбиты.
Резонансный случай
Астрономам известно, что Ганимед вращается вокруг Юпитера на расстоянии немногим более миллиона километров от последнего по почти круговой орбите. Которая почти не наклонена к экваториальной плоскости Юпитера. Ганимед, если считать от планеты, является третьим из четырёх галилеевых спутников. Ближе всего к Юпитеру находится Ио. Затем идёт Европа, затем Ганимед. Дальше всех находится Каллисто.
Интересно сравнить время обращения трех внутренних спутников: Ио требуется всего 1,77 суток для одного оборота вокруг Юпитера. Европа совершает один оборот чуть менее чем за 3,55 суток. А Ганимед совершает один оборот вокруг планеты примерно за 7,16 суток.
Это означает, что спутники находятся в состоянии так называемого «орбитального резонанса». За то время, которое необходимо Ганимеду чтобы облететь Юпитер, Европа делает ровно два оборота. А Ио – целых четыре!
Как именно произошла такая синхронизация, до сих пор неизвестно. Однако астрономы знают, что подобные резонансы могут быть очень устойчивыми. И как только небесные тела располагаются таким образом, они имеют тенденцию оставаться в такой конфигурации очень долгое время.
Но давайте оставим орбиты и посмотрим, как выглядит Ганимед.
Похожий и не похожий
На первый взгляд он немного похож на нашу Луну. На его поверхности много кратеров и крупных темных областей. Однако на самом деле Ганимед очень сильно отличается от Луны. Наш единственный спутник покрыт толстым слоем пыли и имеет каменистую поверхность. А поверхность Ганимеда в основном состоит из водяного льда. Мы поговорим о нём чуть позже.
А сейчас давайте быстренько посмотрим на кратеры. В темных областях мы можем увидеть множество кратеров. Это указывает на то, что они очень старые. А в более ярких областях находится меньше кратеров. И они должны быть моложе.
На Ганимеде существует, или, по крайней мере, существовала в прошлом тектоника плит. На этом спутнике не так много тектонических плит, как на Земле. Но их существует как минимум две. И по их краям можно увидеть нечто, напоминающее горные хребты. А где тектоника, там должен быть и вулканизм. И его следы на Ганимеде обнаружены. Однако здесь не такие вулканы, как на Земле. Это ледяные вулканы.
Что сразу бросается в глаза при взгляде на Ганимед, так это очень большая тёмная область, покрывающая почти треть одной из сторон спутника. У Ганимеда есть сторона, которая всегда обращена к Юпитеру. И сторона, с поверхности которой Юпитер никогда не виден. Как и у нашей Луны, период обращения вокруг планеты и вращение Ганимеда вокруг своей оси были согласованы приливными силами таким образом, что возникла так называемая «приливная блокировка».
Если вы посмотрите на Ганимед с Юпитера, то всегда будете видеть одну и ту же сторону спутника. И никогда не сможете увидеть его обратную сторону. Диаметр вышеупомянутой области составляет 3200 километров. И считается, что это самая старая часть поверхности Ганимеда.
Солёный океан
А теперь давайте поговорим про лёд Ганимеда. Для него здесь достаточно комфортно: средняя температура на поверхности спутника составляет около -160 градусов по Цельсию. Астрономы знают, что большая часть его спутника покрыта льдом. И внутри него тоже полно воды.
В этом отношении Ганимед — типичное космическое тело внешней части Солнечной системы. Оно состоит из толстой корки льда, покрывающей каменную мантию. Однако, в отличие от меньших спутников, Ганимед достаточно крупный для того, чтобы иметь железное ядро. Благодаря экстремально низким температурам самая внешняя ледяная корка замёрзла и стала твёрдой. Однако под ней, скорее всего, есть жидкая вода. И это не просто несколько солёных мёртвых луж. Это охватывающий весь спутник чрезвычайно глубокий глобальный океан. В котором воды, скорее всего, больше, чем во всех морях на Земле!
Но откуда мы это знаем? Разве мы можем видеть сквозь лёд? Нет. Но мы можем видеть следы воды. Земля время от времени выпускает немного разогретых газов и другого материала из своих недр. И на Ганимеде происходит нечто подобное. Просто выбрасываемый материал – не лава, а растаявший лёд.
Но у астрономии есть и другие методы заглянуть внутрь небесного тела. Например, можно полететь в космос и захватить космический телескоп Хаббл. По международным соглашениям, если развернуть над телескопом чёрный флаг Весёлый Роджер, можно использовать его в своих интересах. Но не более 2 часов в сутки. Поскольку космических пиратов много, а Хаббл у нас один (шутка).
Телескоп Хаббл, на самом деле, волне можно использовать для наблюдения за северным сиянием Ганимеда. Да, на этом спутнике наблюдается подобное явление. Ну допустим (скажете Вы). И что это нам даёт?
Давайте разберёмся, как это работает.
Магнитное поле против магнитного поля
У Ганимеда, как и у Земли, есть собственное магнитное поле. И это единственное твёрдое небесное тело, кроме нашей планеты, обладающее подобным явлением. Вы скажете – эй эй эй полегче! Постой, уважаемый! А как же Юпитер?
Дело в том, что этот гигант – не твёрдое небесное тело. Это газовая планета. И у неё действительно есть мощное магнитное поле. Оно настолько сильное, что Ганимед движется прямо сквозь него. И эти два магнитных поля взаимодействуют друг с другом. В результате этого взаимодействия вокруг Ганимеда образуется радиационный пояс. Это область силовых линий, в которой могут задерживаться заряженные частицы. Такие заряженные частицы могут исходить из атмосферы Юпитера или от Солнца. Но прежде всего они исходят из самого Ганимеда. Потому что у этого спутника есть атмосфера. Ну или что-то похожее на атмосферу.
Итак, мы имеем заряженные частицы, захваченные магнитным полем Ганимеда. И эти частицы проявляют себя как полярные сияния Ганимеда. Именно это явление наблюдал космический телескоп Хаббл в 2015 году.
Хотя, друзья мои, полярные сияния или северное сияние на самом деле являются плохими терминами в данном случае. Поскольку это на Земле оно появляется в районе магнитных полюсов, примерно совпадающих на нашей планете с полюсами географическими. На Ганимеде же положение точек, в которых возникают сияния, никак фиксировано. Оно меняется в зависимости от того, как меняется магнитное поле Юпитера.
Ну ладно. Но при чём здесь предположение, что на Ганимеде есть океан, состоящий из жидкой воды? Океан из солёной воды, если говорить более точно?
Дело в том, что в этом случае магнитное поле Юпитера создало бы дополнительное магнитное поле в этой электропроводящей жидкости. Оно противодействовало бы таковому у Юпитера. И заметно уменьшало бы ширину областей полярных сияний Ганимеда, предсказанную теоретически.
И это именно то, что наблюдал Хаббл. Полярные сияния на Ганимеде имеют гораздо меньшую площадь, чем можно было бы ожидать. Они имеют такие же размеры, как если бы огромный подповерхностный океан Ганимеда действительно существовал. Учёные рассчитали, что глубина этого океана составляет около 100 километров. И он покрыт слоем льда толщиной около 150 километров!
Вперёд, к Юпитеру!
На самом деле науке известно о Ганимеде достаточно много. В 1973 и 1974 годах мимо него пролетели космические зонды «Пионер-10» и «Пионер-11». В 1979 году АМС «Вояджер-1» и «Вояджер-2» тоже передали кое какие данные о спутнике, которые они собирали во время его пролёта.
Но только в 1995 году земляне смогли по-настоящему подробно исследовать Ганимед. Поскольку космический зонд «Галилео» по заведённой традиции не пролетел мимо Юпитера. Он остался рядом с ним. И восемь лет изучал планету и её спутники.
Но это было давно. И пришло время вернуться к Юпитеру и его спутникам. К счастью, 13 апреля 2023 года именно с этой целью в космос планируется отправить космический зонд JUICE.
И кто знает, что еще мы обнаружим на этом завораживающем небесном теле…
