Космический зонд JUICE, который Европейское космическое агентство запустило в космос 14 апреля, предназначен для изучения Юпитера и его ледяных спутников. Больше времени он потратит на изучение Ганимеда — самой большой луны в Солнечной системе. На нем он сможет увидеть немало интересного.
Ганимед — главная цель миссии JUICE
14 апреля с космодрома Куру во Французской Гвиане стартовал космический аппарат JUICE, построенный Европейским космическим агентством (ESA). Следующие несколько лет он проведет, путешествуя по Солнечной системе, пока не достигнет цели своего полета — газового гиганта Юпитера.
На борту этого зонда находятся камеры, спектрографы, радары, приборы для измерения магнитного и гравитационного полей. Все это он применит для исследования четырех крупнейших спутников Юпитера — Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. При этом больше всего времени — 30% от общей продолжительности научной работы — JUICE будет исследовать Ганимед, который является наибольшим не только среди вращающихся вокруг Юпитера тел, но и среди лун Солнечной системы.
Крупнейший спутник Солнечной системы
Ганимед — действительно большое тело. Его диаметр составляет 5268 км. Это примерно на 2% больше, чем у его ближайшего соперника — сатурнианского спутника Титана, а также на 8% больше, чем у самой маленькой планеты Солнечной системы — Меркурия.
При этом масса Ганимеда составляет всего 45% от массы Меркурия. Так произошло потому, что, в отличие от ближайшей к Солнцу планеты, имеющей огромное железно-никелевое ядро, самый большой спутник Юпитера состоит преимущественно из силикатов и льда, которые значительно легче.
Ганимед делает оборот вокруг Юпитера за семь суток. Это ровно в два раза дольше, чем Европа, и в 4 — чем Ио. Так произошло потому, что все три тела находятся в орбитальном резонансе. Среднее расстояние самого спутника от планеты-гиганта составляет 1 млн 70 тыс. км, то есть он находится от нее примерно в 2,5 раза дальше, чем Луна от Земли.
Несмотря на это, приливные силы от гигантской планеты достаточно мощны, чтобы затормозить вращение Ганимеда вокруг собственной оси и сделать его синхронным. Вследствие этого спутник всегда повернут к Юпитеру одной и той же стороной. А Солнце восходит на его небосводе всего раз в неделю.
Внутреннее строение и магнитное поле
В отличие от соседней Европы с ее ровной светлой поверхностью, иссеченной преимущественно только трещинами, Ганимед имеет более темный цвет и практически весь покрыт кратерами. Это заставляет ученых задуматься о различиях внутреннего строения двух небесных тел.
Образовались они из одной и той же смеси камней и льда. Однако в Европе из-за того, что она находится ближе к Юпитеру, шел интенсивный внутренний разогрев. В результате этого лед растаял и все силикатные породы оказались в центре.
На Ганимеде, судя по наличию на его поверхности очень старых кратеров и отсутствию следов трещин, полного расслоения не было. Хотя следы частичного расплавления есть. Чем они вызваны — неизвестно, однако у этого небесного тела есть одна особенность, которой нет у Европы: крупнейший спутник Юпитера является единственным подобным объектом, обладающим мощным магнитным полем. А оно может существовать только при условии, если в его центре существует тяжелое ядро, которое вращается относительно внешних слоев, создавая эффект динамо. То есть сплошной холодной «кашей» льда и силикатов Ганимед быть не может.
Исследование магнитного поля Ганимеда — того, откуда оно возникает, какие его особенности и как взаимодействует с более мощным полем газового гиганта — будет одной из главных задач JUICE.
Океан под поверхностью
Большинство исследователей сходятся в том, что под поверхностью Ганимеда существует океан жидкой воды. На что он похож и какую глубину имеет — здесь мысли сильно расходятся. Некоторые исследования указывают на то, что его глубина достигает нескольких сотен километров. В таком случае по объему он самый крупный в Солнечной системе.
Другие исследования говорят о том, что океаны на Ганимеде могут быть многослойными. В этом случае каждый из них должен иметь глубину в несколько километров. А между ними расположены многокилометровые слои льда.
Этот лед может быть интересен сам по себе. Давление на большой глубине под поверхностью Ганимеда очень высокое, значит там есть условия для образования гексагонального льда или еще более экзотических модификаций.
JUICE должен определить, что на самом деле скрывается под поверхностью спутника. С этой целью он оборудован несколькими приборами, важнейшими из которых являются радар и гравиметр. Первый из них позволяет радиоволнам проникать под поверхность небесного тела и, улавливая отраженное излучение, находить неравномерность глубинной структуры. Второй измерит вариации силы тяжести на Ганимеде. Они существуют на всех крупных планетах, уже исследованных подобным образом, и способны многое рассказать об их внутреннем строении. Например, где-то под поверхностью гигантского спутника могут скрываться отдельные «карманы» с жидкой водой или скопления силикатных пород.
Ганимед: органика на поверхности
Скорее всего, на Ганимеде нет подводных вулканов, как в Европе. Однако вещества, которые могут указывать на возможность существования жизни, на нем есть. И найти их можно прямо на его поверхности. Дело в том, что внешние слои спутника лишь частично состоят из водяного льда. Остальные приходятся на «сухой лед» — твердую углекислоту. Кроме того, там должны быть водяной циановодород, диоксид серы, серная кислота и сложные соединения углерода.
Понять, что они собой представляют и какое происхождение имеют, будет еще одной задачей JUICE. Для этого на его борту есть целых три спектрографа, работающих в видимом, ультрафиолетовом и микроволновом диапазонах.
Интересной особенностью Ганимеда также является то, что у него тонкая атмосфера, которая состоит преимущественно из кислорода в трех различных модификациях: атомарной (О), молекулярной (О₂) и озона (О₃). Маловероятно, что такая атмосфера могла бы обеспечить возможность жизни на поверхности. А вот в толще льда, обогащенного этим веществом, она вполне могла бы существовать.
Топографическая карта Ганимеда
Самой же интересной задачей, поставленной перед JUICE, будет составление топографической карты Ганимеда. До сих пор космические аппараты снимали в высоком разрешении только отдельные фрагменты его поверхности. Но европейский космический зонд должен осмотреть ее всю.
Самой интересной особенностью Ганимеда является мозаика светлых и темных участков. Первые содержат относительно небольшое количество кратеров. Похоже, именно здесь всего несколько сотен миллионов лет назад происходило расплавление поверхности. Они занимают около 70% спутника.
Более темные участки занимают остальную поверхность. Они явно старше и почти полностью покрыты кратерами. Самые старые из них имеют возраст 4 млрд лет, то есть они образовались в самом начале существования Солнечной системы.
Самым большим темным регионом является область Галилея. Она имеет форму круга диаметром 3200 км и очень похожа на лунные моря, но, в отличие от них, не является следом от удара колоссального тела. Зато на ней самой кратеров хватает. Самый крупный из них — факула Мемфис диаметром 360 км. Ее характерной особенностью является то, что она почти плоская, то есть углубление в ее центре незаметно.
Такие объекты очень распространены на Ганимеде и называются палимпсестами. Другая характерная деталь поверхности этого спутника — многочисленные рытвины и гребни. Разобраться в них и создать подробную карту является одной из задач миссии JUICE.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
