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

Карта Ганимеда (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