Ганимед — самый большой спутник Юпитера

История открытия

Ганимед, спутник Юпитера был обнаружен в 1610 году Галилео Галилеем. Астроном рассмотрел в свой телескоп три ярких небесных тела. При более детальном изучении, он отметил четыре светила, которые были расположены на орбите газового гиганта. Луны он различал по порядковым номерам и не давал им имен. Ганимед был под третьим номером.

Симон Марий, который утверждал, что также обнаружил луны, назвал их в честь мифических героев. Третье светило галилейской группы получило свое имя в честь сына троянского царя Троса. Бог Зевс забрал его в свою свиту и поднял на небосклон.

Открытие

Официальной датой открытия считается 7 января 1610 года. В этот день на Юпитер направил свой телескоп (первый в истории) Галилео Галилей. Он обнаружил четыре спутника у газового гиганта: Ио, Европу, Ганимед и Калисто. Примерно за год до этого те же объекты наблюдал Симон Марий, астроном из Германии. Однако он не обнародовал вовремя полученные данные.

Привычные названия космическим телам дал именно Симон Марий. Галилей же обозначил их как «планеты Медичи» и каждому присвоил порядковый номер. Называть спутники Юпитера именами героев греческих мифов стали фактически только с середины прошлого века.

Все четыре космических тела также обозначаются как «галилеевы спутники». Особенностью Ио, Европы и Ганимеда является то, что они вращаются с орбитальным резонансом 4:2:1. За то время, пока крупнейший из четверки облетает Юпитер, Европа успевает сделать 2, а Ио — четыре оборота.

Формирование крупнейшего спутника

В процессе образования газового гиганта, вокруг него было много газопылевой туманности. В течение десяти тысяч лет формировались луны материнской планеты. Ганимед разместился на том участке, где была наиболее плотная туманность. На нем были сосредоточены мощные кометные удары газового гиганта. Ввиду чего, каменистые слои опускались в центр луны, формируя ядро, а ледяные остатки обосновались выше в мантии.

В процессе формирования, в центре небесного тела сохранилось много тепла. Оно постепенно нагревает мантию, которая передает его на поверхность. При распаде радиоактивных элементов, внутри каменного основания было сформировано внутреннее ядро из Fe, FeS и силикатная мантия. Железная сердцевина светила генерирует магнитное поле. За счет излучения тепла, здесь сформировался океан жидкой воды.

Общие сведения[править]

Ганимед — крупнейший спутник в Солнечной системе. Его диаметр — 5 268 км, что составляет 41% от диаметра Земли, и на 2% больше, чем у спутника Сатурна Титана (второго по величине спутника), на 8% больше диаметра планеты Меркурий. Его масса — 1,4819·1023 кг (0,025 массы Земли) — на 10% больше, чем у Титана, в 2 раза больше массы Луны. Средний радиус — 2 634,1 ± 0,3 км (0,413 радиуса Земли), экваториальный радиус — 2634 км (1,516 радиуса Луны). Площадь поверхности составляет 87 миллионов км2 (0,171 площади Земли). Средняя плотность составляет 1,936 г/см3. Ускорение свободного падения на экваторе — 1,428 м/с2 (0,146 g). Вторая космическая скорость — 2,741 км/с. Орбитальная скорость — 10,880 км/с. Наклонение — 0,20° (к экватору Юпитера).

Ганимед расположен на расстоянии 1 070 400 км от Юпитера (то есть это средний радиус орбиты спутника), что делает Ганимед третьим по удалённости галилеевым спутником планеты (ближе находится Европа, ещё ближе — , дальше — Каллисто).

Поверхность спутника испытывает резкие температурные контрасты: в приэкваториальных широтах после полудня температура поднимается до 160 К (-113 ° С), опускается до 120 К на закате и быстро падает после заката солнца до 85—90 К. На полюсах, где Солнце стоит низко над горизонтом, даже дневные температуры не поднимаются выше 120 К. В среднем температура поверхности колеблется от 85 до 160 К (средняя температура на поверхности — 140 К). Ночью температура может опускаться до -193 ° C.

День и ночь на спутнике длятся по 3,6 земных суток.

Ганимед по-видимому состоит из равных частей скальных пород и воды (преимущественно замёрзшей). Массовая доля льда находится в пределе 46—50%. Во льдах могут присутствовать некоторые летучие газы, например аммиак. Точный состав скальных пород спутника не установлен, однако он, как полагают, близок к составу обыкновенных хондритов групп L и LL, которые отличаются от H-хондритов меньшим полным содержанием железа, меньшим содержанием металлического железа и большим — окиси железа. Соотношение масс железа и кремния на спутнике составляет 1,05—1,27. Альбедо (отражательная характеристика) поверхности спутника примерно равна 43%. Водяной лёд имеется почти на всей поверхности Ганимеда и его массовая доля находится в пределах 50—90%. Кроме льда на поверхности спутника обнаружено наличие углекислого газа CO2 (количество углекислого газа на обоих полушариях одинаково, однако его нет вблизи полюсов), диоксида серы SO2, вероятно, циана CN2, серной кислоты H2SO4 и разных органических соединений (например, толинов), а также солей — сульфата магния MgSO4 и, как считают, сульфата натрия Na2SO4, которые могли образоваться в подповерхностном океане Ганимеда.

Поверхность спутника покрыто тёмными областями с кратерами (крупнейший кратер — Эпиген /Epigeus/ — имеет диаметр 343 км, а факула Мемфис имеет диаметр 360 км) и более светлыми областями, покрытыми «бороздами, канавками и гребнями». Наибольшая тёмная область — Галилея — имеет диаметр 3200 км.

На спутнике имеются полярные шапки, предположительно состоящие из водяного инея. Полярные шапки покрывают широты выше 40°. По-видимому, полярные шапки образованы молекулами воды, выбитыми с поверхности при бомбардировке её частицами плазмы. Такие молекулы могли мигрировать на высокие широты с низких благодаря разнице температур или, что более вероятно, происходить из самих полярных областей. Наличие у спутника собственной магнитосферы приводит к тому, что заряженные частицы интенсивно бомбардируют только слабо защищённые — полярные — области. Образовавшийся водяной пар осаждается преимущественно в самых холодных местах этих же областей.

Криовулканизм также имеет место на Ганимеде.

Возраст Ганимеда составляет около 4,5 миллиарда лет. По-видимому, спутник сформировался из аккреционного диска или газопылевой туманности, окружавшей Юпитер некоторое время после его образования.

Состав, поверхность, атмосфера

Плотность луны равна 1, 936 г/см3, что говорит о наличии одинакового количества ледяных и каменных слоев. Ганимед состоит из ядра, богатое железом, силикатной мантии и верхнего ледяного слоя. Радиус сердцевины спутника составляет 500-700 км. Структура ядра, которое похожа на земную.

Толщина ледяной оболочки колеблется от 800 до 1000 км. Между слоями находится океанская вода. Таких “прослоек” четыре. Чем глубже они находятся, тем соленей жидкость.

На поверхности спутника можно заметить два абсолютно различных типа рельефа. С одной стороны, здесь находятся древние темные участки с большим количеством кратеров. На другой — светлые области, с канавками и хребтами. Окрас мрачной поверхности объясняется наличием глины и органических веществ. Почти 70% занимает светлый рельеф. Разломы и трещины здесь сформировались из-за тектонических процессов.

На всей поверхности луны находятся кратеры, но на темных участках их больше. Возможно, миллиарды лет назад, небесное тело попало под астероидную атаку.

В самых холодных областях луны находятся ледяные шапки. Они расположены на широте выше 40°. Молекулы воды, которые были выбиты на поверхность из-за плазменной бомбардировки, образовали такие шапки.

Благодаря наличию водяного льда, на крупнейшем спутнике есть тонкий слой атмосферы. При воздействии УФ-лучей на ледяную оболочку, образуются водород и кислород.

Состав и поверхность

Плотность местной тверди — 1,94 г/см³, и это намекает на наличие в составе тела достаточных объемов льда — его здесь 46-50% от общей массы спутника. Исследования свидетельствуют об ощутимых количествах сульфатов — они могут поступать из океана жидкой воды, который находится под твердью.

Внутреннее строение спутника представлено:

1. Двухфазным железистым ядром из жидкого железа и более тягучей внешней сульфидной оболочки. Его общий диаметр — 1000 км, температура внутри ядра достигает 1500-1700 К.
2. Силикатной мантией, состоящей преимущественно из хондритов (силикатоподобных метеоритных горных пород) и имеющей достаточное количество железа.
3. Ледяной оболочкой толщиной около 800 км.

Считается, что между мантией и ледяной корой располагается внутренний океан, соленость воды в котором растет с глубиной.

Океанических слоев, возможно, 4, друг от друга они отделены ледяными пластинами. Точные размеры и строение этого образования пока неизвестны.

Ганимед имеет 2 разновидности ландшафта. Темные территории ­- более старые, с многочисленными кратерами, они занимают около 1/3 всей спутниковой поверхности. Кратеры имеют возраст 3,5-4 млрд лет, возможно, в этот период тело подверглось активной бомбардировке астероидами.

Светлые области образовались позже. Они характеризуются наличием хребтов и небольших канавок, появившихся в результате криовулканизма, при котором вместо расплавленных скальных пород извергаются вода, метан, аммиак и другие вещества в жидком или газообразном состоянии. Помог их образованию и приливный разогрев Ганимеда.

Здесь также можно найти кратеры, но на светлых территориях их гораздо меньше, чем на темных.

Особенности спутника Ганимед

Помимо, того, что это самый крупный спутник в нашей Солнечной системе, он также обладает и другими особенностями:

1. Наличие магнитосферы. Она слабая, ее диаметр составляет 13156 км. Она создается в ядре, которое состоит из железа. При излучении материнской планетой потоков радиации, магнитное поле луны не в силах его сдержать.
2. Ганимед наблюдали еще в 365 году до н.э. Китайский астроном Ган Дэ оставил записи, в которых он описывал луну на орбите газового гиганта. По описанию, небесное тело напоминает третье светило в галилейской группе.
3. Температура воздуха здесь колеблется от -121° до -203.
4. По размерам, он чуть меньше Марса.

Ганимед

Орбита = 1 070 000 км от Юпитера

Диаметр = 5262 км

Масса = 1.48*1023 кг

Ганимед является седьмым и самым большим спутником Юпитера.

Ганимед был открыт Галилеем и Мариусом в 1610 году.

Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе и своими размерами превосходит еще и две планеты — Меркурий и Плутон. Его диаметр больше диаметра Меркурия, но его масса составляет только приблизительно половину массы Меркурия. Ганимед намного больше, чем Плутон.

До того, как корабль Galileo совершил свой полет к Ганимеду, предполагали, что Ганимед и Каллисто состоят из каменного ядра, окруженного большой мантией из воды или льда с ледяной поверхностью (подобно тому, как и Титан, и Тритон). Данные, полученные Galileo, показали, что Каллисто имеет однородный состав, в то время как Ганимед разделяется на три структурных уровня: малое ядро из расплавленного железа или железа и серы, окруженное скалистой силикатной мантией с ледяной оболочкой на поверхности. Фактически, Ганимед подобен Ио с дополнительным внешним слоем льда.

Поверхность Ганимеда представляет собой в основном два типа местности: очень старые, с большим количеством кратеров, темные области, и несколько более молодые, более светлые, области с протяженным рядами канав и горных кряжей. Они явно имеют тектонический характер происхождения, но детали неизвестны. В этом отношении Ганимед более подобен Земле, чем Венера или Марс.

В разряженной атмосфере Ганимеда содержится кислород подобно Европе, но это не является доказательством наличия жизни.

Оба типа местности содержат кратеры. Плотность образования кратеров указывает на возраст от 3 до 3.5 миллиардов лет, подобно Луне. Есть и относительно молодые кратеры с лучами выбросов.

В отличие от Луны, однако, кратеры Ганимеда совершенно плоские, они не окружены кольцевыми горами, как кратеры на Луне и Меркурии.

Первый пролет Galileo над Ганимедом обнаружил, что этот спутник имеет собственное поле магнитосферы, простирающееся внутрь огромного Юпитера.

Толстый слой жидкой соленой воды мог бы стать лучшим объяснением его магнитных свойств, выявленных в мае 2000 года, когда космический корабль NASA Galileo пролетал на ближайшем расстоянии к Ганимеду.

Поверхность Ганимеда покрыта большим количеством льда. Согласно измерениям, проведенным инфракрасным спектрометром Galileo, состав некоторых минералов на поверхности Ганимеда дает основание предположить, что в прошлом на поверхности Ганимеда могла присутствовать соленая вода. Возможно, она поднималась на поверхность через трещины в ледяной корке.

Ганимед имеет собственное сильное магнитное поле. Специалисты из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе, занимающиеся обработкой данных, полученных с помощью Galileo, считают, что для того, чтобы обладать такими характеристиками магнитного поля, какие найдены у Ганимеда, необходимо иметь что-то более электрически проводящее, чем твердый лед. Они считают, что на глубине от 150 до 200 километров под поверхностью Ганимеда располагается толстый слой соленой воды, подобной воде земных океанов. Этот слой воды находится между двумя слоями льда, а в жидком состоянии ее поддерживает природная радиоактивность Ганимеда, которая и обеспечивает необходимый нагрев. В отличие от Ганимеда основным источником внутреннего тепла Европы являются приливные смещения внутренних структур этого спутника под действием мощного гравитационного поля Юпитера.

Колонизация

Самый крупный спутник Солнечной системы — это отличный вариант для колонизации. Объемный шар и приемлемая гравитация упростят высадку колоний. На запуск оборудования уйдет меньше топлива. Магнитосфера поможет уберечь от радиоактивных лучей газового гиганта, а водяной лед можно использовать для производства кислорода.

Но для совершения, задуманного потребуется мощное оборудование. Специалисты планируют размещение под землей. Так, можно уберечься от УФ лучей и низких температур.