Спутники юпитера

История исследований объекта

С момента начала космической эры самый большой спутник Юпитера посетили несколько межпланетных зондов.

Первые снимки Ганимеда были получены от «Пионера-10», который в 1973 году приблизился к спутнику на расстояние примерно в 446 тыс. км. В 1974 году мимо Юпитера пролетел «Пионер-11», передавший ученым ценную информацию о спутниках газового гиганта. Благодаря этим аппаратам астрономы смогли уточнить данные о физических свойствах Ганимеда, его плотности и размерах, получить первое представление о поверхности этого небесного тела. На снимках, сделанных «Пионерами», можно рассмотреть объекты размером от 400 км.

Затем эстафету изучения Ганимеда подхватили американские «Вояджеры». В начале 1979 года на расстоянии в 112 тыс. км от спутника пролетел «Вояджер-1», а в июле того же года «Вояджер-2» сумел приблизиться к объекту на 50 тыс. км. Благодаря этим миссиям ученые получили качественные фотографии поверхности небесного тела, также аппараты провели целый ряд дополнительных измерений. После уточнения размера Ганимеда выяснилось, что именно он является самым большим спутником в нашей системе. Ранее это почетное место занимал Титан. Большинство существующих ныне гипотез о внутреннем строении и геологии Ганимеда основаны на данных, полученных благодаря работе «Вояджеров».

Однако наибольший вклад в изучение Ганимеда внес аппарат «Галилео», который целенаправленно работал в системе Юпитера целых восемь лет — с 1995 по 2003 год. Он максимально близко подходил к Ганимеду шесть раз, детально фотографируя поверхность небесного тела. Именно «Галилео» сумел открыть у спутника магнитосферу и окончательно подтвердить наличие у него атмосферы.

В 2007 году станция «Новые горизонты» прислала новые снимки Ганимеда.

Сейчас готовится совместная международная миссия, которая будет исследовать Юпитер и его спутники. Предполагается, что она отправится в путь в 2020 году. Ранее из-за недостатка финансирования была закрыта программа изучения Ганимеда, которая предполагала использование космического корабля с ядерным топливом, что было бы особенно эффективно для изучения системы Юпитера.

Возможное внутреннее строение Ганимеда

Ядро и силикатная мантия Ганимеда выделяют тепло, которое делает возможным существование подземного океана. По предположениям ученых, он находится под поверхностью на глубине 200 км, в то время как на Европе большой океан расположен ближе к поверхности. Зато тонкий слой атмосферы Ганимеда, состоящей из кислорода, похож на обнаруженную на Европе атмосферу. По сравнению с другими спутниками Юпитера плоские кратеры на Ганимеде практически не образуют возвышенности и не имеют впадины в центре, как у кратеров на Луне. По-видимому, это связано с медленным, постепенным движением мягкой ледяной поверхности.

[править] Исследование и колонизация

Открыт 7 января 1610 года Галилео Галилеем (однако, немецкий астроном Симон Марий наблюдал Ганимед ещё в 1609 году, но не опубликовал об этом сообщение; тот же Симон Марий в 1614 году предложил назвать спутник в честь мифического виночерпия Ганимеда).

В 1972 году группа индийских, английских и американских астрономов, работая в индонезийской обсерватории имени Боссы, сообщила об обнаружении у Ганимеда тонкой атмосферы.

Первые фотографии Ганимеда из космоса были сделаны американскими КА «Пионером-10», пролетевшим мимо Юпитера в декабре 1973 года, и «Пионером-11», пролетевшим в 1974 году. С их помощью им были получены более точные сведения о физических характеристиках спутника (к примеру, «Пионер-10» уточнил его размеры и плотность).

В 1979 году мимо спутника прошли американские космические аппараты «Вояджер-1» (в марте) на расстоянии 112 тысяч км и «Вояджер-2» (в июле) на расстоянии 50 тысяч км. Эти КА передали качественные снимки поверхности Ганимеда и провели несколько измерений. Например, уточнили размер спутника, оказалось, что Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе (ранее самым большим считался Титан).

С декабря 1995 года по сентябрь 2003 года систему Юпитера изучал американский КА «Галилео», и за это время 6 раз сближался с Ганимедом. В ходе самого близкого полета «Галилео» прошел в 264 км от поверхности спутника и передал о нём массу сведений, включая подробные фотографии. В 1996 году «Галилео» открыл у Ганимеда магнитосферу, а в 2001 году — подземный океан. Удалось построить относительно точную модель внутреннего строения Ганимеда. Кроме того, «Галилео» передал большое число спектров и обнаружил на поверхности Ганимеда несколько неледяных веществ.

В 2007 году американский КА «Новые горизонты» на пути к Плутону прислал фотографии Ганимеда в видимом и инфракрасном диапазонах, и предоставил топографические сведения и карту состава спутника.

Также, Ганимед изучается с помощью телескопов, в том числе космического телескопа «Хаббл».

2 мая 2012 года Европейское космическое агентство объявило о старте миссии Jupiter Icy Moons Explorer в 2022 году с прибытием в систему Юпитера в 2030 году. Одной из главных целей миссии будет исследование Ганимеда, которое начнется в 2033 году. На 2020 год запланирована миссия Europa Jupiter System Mission, составной частью которой, как сообщается, будет российский посадочный модуль «Лаплас». РФ, посредством привлечения Европейского космического агентства, намерена отправить на Ганимед посадочный аппарат «Лаплас-П» для поиска признаков жизни и для проведения комплексных исследований системы Юпитера в качестве характерного представителя газовых гигантов. По другим расчетам, солёный океан находится либо на глубине между 150 и 250 км, либо на 330 км ниже поверхности Ганимеда. Неопределенность вызвана тем, что океан располагается между слоями льда.

В пользу гипотетической колонизации в будущем спутника указывают на такие факты, как то, что Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе со сравнительно высокой гравитацией, и единственный спутник Юпитера, обладающий магнитосферой, способной защитить потенциальных колонизаторов от губительного воздействия радиации. Ганимед получает около 8 бэр излучения в день — почти в 7 и в 400 раз меньше чем в случае с Европой и Ио соответственно, но это все ещё высокий показатель для человека, который, возможно, сможет найти на спутнике источник воды и энергии, а также материал для строительства:

Таким образом, Ганимед может стать базой для учёных для изучения Юпитера и его спутников, и, возможно, для дальнейшего освоения более отдалённых от Земли объектов Солнечной системы. Нельзя исключать и возникновение добывающей промышленности.

Теоретически, на поверхности спутника может быть использован колесный и гусеничный транспорт для горнодобывающей и строительной техники, и рельсовый электротранспорт. Ввиду относительно невысокой гравитации может быть использован и реактивный способ передвижения для переброски каких-либо грузов.

Гравитация Ганимеда возможно позволит удерживать искусственно созданную атмосферу, состоящую из плотных газов.

Как открыли крупнейший спутник Юпитера

В китайских летописях есть упоминания о наблюдении Ганимеда еще в 365 г. до н. э. Однако официально считается, что данный космический объект был открыт 7 января 1610 года знаменитым итальянским астрономом Галилео Галилеем с помощью изобретенного им первого в мире телескопа. Ученый настолько удачно направил свой прибор в небо, что сумел обнаружить сразу четыре спутника Юпитера: Каллисто, Ио, Европу и Ганимед.

Первоначально он принял яркие точки за звезды, но затем обнаружил, что это неизвестные небесные тела, которые вращаются по собственным орбитам вокруг Юпитера. Ученый назвал эти объекты «планетами Медичи» и присвоил каждому из них собственный номер. Честь открытия Ганимеда оспаривал еще один ученый – астроном из Германии Симон Марий, который, вероятно, наблюдал самый большой спутник в Солнечной системе раньше Галилея, но, увы, не удосужился обнародовать данные своих наблюдений. Поэтому эти четыре объекта часто называют «галилеевыми спутниками».

Француз де Пейреск предлагал дать объектам имена в честь членов семьи Медичи, но ученое сообщество эту идею не восприняло. Позже они были названы в честь свиты греческого бога Зевса. Согласно легенде, Ганимед был сыном правителя Трои. Божественный Юпитер, оценив по достоинству красоту юноши, выкрал его и забрал на небо, превратившись для этого в огромного орла.

Впрочем, название «Ганимед» практически не употреблялось до второй половины прошлого столетия, а в специальной литературе этот небесный объект обычно обозначали как Юпитер 3.

Европа

Европа получила свое название в честь другой возлюбленной Зевса – дочери финикийского царя, которую он похитил в образе быка. Этот спутник — шестой по удалённости от Юпитера, и примерно такого же возраста, как и он, то есть 4,5 миллиарда лет. Однако поверхность Европы намного моложе (около 100 миллионов лет), поэтому на ней практически отсутствуют метеоритные кратеры, которые возникали в период формирования Юпитера и его спутников. Таких кратеров диаметром от 10 до 30 км удалось обнаружить всего пять. Орбитальное расстояние Европы от Юпитера составляет 670 900 км. Диаметр Европы меньше, чем у Ио и у Луны, — всего 3100 км, и она так же повернута к своей планете всегда одной стороной. Максимальная температура поверхности на экваторе Европы составляет минус 160°C, а на полюсах – минус 220°C. Хотя всю поверхность спутника покрывает слой льда, ученые считают, что он скрывает жидкий океан. Более того, исследователи полагают, что в этом океане существуют некие формы жизни благодаря термальным источникам, находящимся рядом с подземными вулканами, то есть так же, как на Земле. По количеству воды Европа опережает Землю в два раза.

[править] Гипотетическая жизнь

Подповерхностный океан Ганимеда заморожен неравномерно: слои льда чередуются со слоями воды, которая остаётся в жидком виде благодаря большому количеству солей. Учёные НАСА в 2014 году предположили, что эта вода может опускаться на дно и контактировать со скальными породами, а это, в свою очередь, создает важные условия для существования жизни (на Ганимеде имеется тектоническая активность, вызванная приливным нагревом).

Правда, доказательств гидротермальной активности на дне подповерхностного океана Ганимеда не имеется (есть даже свидетельства отсутствия на Ганимеде термальных источников, которые могли бы служить основными источниками энергии для живых организмов в условиях очевидной невозможности на Ганимеде фотосинтеза из-за низких температур на поверхности и удалённости от Солнца). Температура этого океана довольно низка — 68°C (оценочно), однако вода не замерзает из-за высокого давления внутри коры.

Ганимед обладает собственным магнитным полем, важным для живых организмов.

На Ганимеде наблюдается некоторая активность, например криовулканизм, что указывает на химическую активность под поверхностью спутника, а это, в свою очередь, при наличии солёного океана, делает теоретически возможным зарождение микроорганизмов (на практике, однако, никаких признаков и доказательств наличия жизни на Ганимеде пока не обнаружено).

Спутник Земли, Луна

Луна

Вот мы и подобрались к первой потенциальной колонии, которую установит человечество за пределами своей планеты. Речь, конечно же, идет о нашей Луне. Многие ученые склонны считать, что колония на нашем естественном спутнике появится уже в ближайшее десятилетие и вскоре после этого Луна станет отправной точкой для более дальних космических миссий.

Крис Маккей, астробиолог NASA, является одним из тех, кто считает, что Луна является наиболее вероятным местом для первой космической колонии людей. Маккей уверен в том, что дальнейшее освоение Луны с космической миссией после «Аполлон-17» не продолжилось исключительно из соображения стоимости этой программы. Однако нынешние технологии, разработанные для использования на Земле, также могут быть очень экономически выгодными и для использования в космосе и существенно удешевят как стоимость самих запусков, так и строительство на поверхности Луны.

Несмотря на то, что сейчас самой большой миссией для NASA является высадка человека на Марсе, Маккей уверен, что осуществить этот план удастся не раньше того момента, как на Луне появится первая лунная база, которая станет отправной точкой для дальнейших миссий к Красной планете. Не только многие государства, но и многие частные компании проявляют интерес к колонизации Луны и даже готовят соответствующие планы.

Метида, 60×40×34 км

Спутник Юпитера Метида отличается красным цветом своей поверхности и несимметричной формой. Открыт спутник в 1979 году, благодаря космическому кораблю Вояджер и учёному Стивену Синноту. Второе название спутника звучит как Метис.

Малоизученность небесного тела связана с тем, что он подходит на опасно близкое расстояние к Юпитеру, что делает подлет к нему опасной и невыполнимой миссией. Пересекаясь с главным кольцом Юпитера, Метида пробивает в нём проход себе, расплачиваясь за это своими осколками, что составляют основу этого самого кольца.

Учёные склонны считать, что столкновение Юпитера с этим спутником неизбежно из-за его траектории и скорости движения.

Общая информация

Соседствует Юпитер с Марсом и Сатурном. Он примерно в 2,5 раза больше, чем все остальные планеты вместе взятые. Сейчас дано краткое описание 76 естественным спутникам. У Юпитера есть небольшие кольца, но рассмотреть их с Земли можно только при благоприятных метеорологических условиях.

Состав и внутреннее строение

Внутреннее строение Юпитера и структура слоев этого газового гиганта изучены слабо. Ученые предполагают, что большая часть объема представлена жидким и газообразным веществами. Внутри небесного тела располагается ядро. Оно отличается высокой плотностью. Некоторые ученые считают, что ядро может иметь твердую скальную структуру. Следующий слой является наиболее толстым. Он состоит из металлического водорода.

Затем следует относительно тонкий слой. Он состоит преимущественно из жидкого водорода. Его поверхность разрежена. Верхний слой представлен водородом, который находится в газообразном состоянии. Атмосфера Сатурна состоит из плотных облаков. На 90% этот гигант состоит из водорода и еще на 8% — из гелия. В химический состав этой планеты (оставшиеся 2%) в небольших количествах входят следующие вещества:

• метан;
• сера;
• этан;
• неон;
• углерод;
• сероводород;
• водяной пар;
• фосфин;
• кислород;
• кремний;
• бензол и т.д.

На наличие примесей этих элементов указывают цветные разводы, возникающие на поверхности планеты.

Схематическое строение планеты. Credit: v-kosmose.com.

Орбитальные характеристики

Среднее расстояние от Юпитера до Солнца составляет 778,57 млн км. Афелий, т.е. самая отдаленная точка от небесного светила, достигает 816,51 млн км. Перигелий, т.е. наиболее приближенная к Солнцу точка обриты, составляет 740,68 млн км. Полный оборот вокруг звезды планета совершает за 11,86 земных лет. Период обращения гиганта вокруг Солнца занимает 398,88 юпитерианских суток. Юпитер движется по орбите со скоростью 13,07 км/с.

Физические параметры

Юпитер имеет приплюснутую форму. Экваториальный радиус достигает 71 492 км, а полярный — 66 854 км. Средний радиус составляет 69 911 км.

Масса этого газового гиганта — 1,89*10 в 27 степени кг, а объем — 1,43*10 в 15 степени км³. Несмотря на большой вес небесного тела, его плотность невысока и составляет всего 1,33 г/см³. Площадь поверхности планеты достигает 6,22*10 в 10 степени км². Наклон оси Юпитера составляет 3,13°.

Атмосфера и радиация

Погодные условия на поверхности необычны: дуют интенсивные разнонаправленные ветры. Их скорость может достигать 620 км/ч. Усиление интенсивности шторма до критических отметок может произойти всего за несколько часов.

Штормы на этой планете могут достигать тысячи километров в диаметре. Считается, что ураганы поднимают большое количество пыли в атмосферу. Поверхность планеты почти все время прикрыта плотными облаками, состоящими из гидросульфата аммония, водяных паров и аммиака.

Периодически регистрируются вспышки молний, более интенсивные, чем на Земле. На поверхности планеты присутствуют аномальные зоны. К ним относится Большое Красное Пятно. Это большой шторм.

Огромный шторм — Большое Красное Пятно. Credit: pbs.twimg.com

Планету опоясывают мощные радиационные пояса. Излучение, исходящее от Юпитера, во много раз превышает дозу, смертельную для человека. Это затрудняет исследования, т.к. аппараты, приближающие к нему, быстро выходят из строя.

Карта поверхности

Планета затянута плотными облаками, поэтому изучение ее поверхности представляет сложность. Рассматривая Юпитер с Земли, можно увидеть только их. Однако данные со спутников позволили определить, что поверхность находится в расплавленном состоянии. Поэтому данных о рельефе быть не может. Карту Юпитера невозможно составить. Имеются только снимки поверхности и описание штормовых зон.

Карту поверхности составить невозможно из-за отсутствия твердой поверхности, можно составить лишь карту штормов. Credit: astro.uni-altai.ru.

Разные вариации мифа о Ганимеде и его образа

Иногда в мифах о похищении Зевс выступает в своём человеческом облике, либо он посылает за Ганимедом Гермеса, своего сына. Также существуют вариации, когда не только громовержец оказывается привлечён красотой троянского царевича. Тогда Ганимеда забирают на Олимп все боги. Иногда похитителем выступает богиня зари Эос.

Есть также легенды, где Ганимеда похищают смертные цари – Тантал (царь Сипил во фригии) или критский царь Минос. Также во время погони за похитителями Ганимед был случайно убит. Этот миф трактуют как отражение традиции, когда цари брали детей своих противников в заложники для политических целей.

Образ Ганимеда как виночерпия в конце концов дошёл и до Египта. В частности, кубок в качестве атрибута привёл к тому, что юноша стал ассоциироваться с божеством-покровителем реки Нил. Первые свидетельства этого относятся к V в. до н.э.

Изображение Главного кольца, полученное Галилео при прямо-рассеянном свете

Кольцевую систему Юпитера образуют четыре основных компонента: • гало — толстый тор из частиц, напоминающий по внешнему виду пончик или диск с отверстием; • Главное кольцо, очень тонкое и довольно яркое; • два внешних кольца, широких, но слабых, получивших название «паутинные кольца». Гало и Главное кольцо состоят главным образом из пыли с Метиды, Адрастеи и, вероятно, ещё нескольких более мелких спутников. Гало имеет в ширину примерно от 20 до 40 тыс. км, хотя основная составляющая его масса находится не далее нескольких сот километров от плоскости кольца. Форма гало, согласно распространенной гипотезе, обусловлена воздействием электромагнитных сил внутри магнитосферы Юпитера на частицы пыли кольца. Паутинные кольца очень тонкие и прозрачные, как паутина, получили название по материалу формирующих их спутников Юпитера, Амальтеи и Фивы. Внешние же края Главного кольца очерчены спутниками Адрастея и Метис.

Ядро космического тела

Внутри спутника имеется ядро. Оно состоит из железа в жидком виде, а снаружи как бы покрыто сульфидом. Мантия имеет силикатный характер и прочную ледяную оболочку. Есть мнение, что параметр радиуса ядра равняется 500 км, а температурный показатель – 1500К минимум при давлении 10 Па. О том, что в составе ядра есть железо в жидкой форме, свидетельствует лунное магнитное поле.

Мантия этого планетарного тела состоит из железа и хондритов. С внешней ее стороны есть корка льда, являющаяся крупнейшим слоем в 800 км. Есть предположение, что между данными слоями находится жидкий океан. Поверхность обладает двумя видами рельефа. Первый представлен темными кратерными участками. Второй – это светлые территории, образованные относительно недавно, оснащенные хребтами. В целом ландшафт имеет тектоническую природу.

Возможное внутреннее строение Ганимеда

Характеристики Ганимеда

Этот спутник Юпитера самый большой среди всех спутников Солнечной системы. Его диаметр составляет 5268 км. Ганимед по размеру 2 % больше Титана, спутника Сатурна, который является вторым по размеру. Он на 8% больше Меркурия, на 51% больше Луны и вдвое её тяжелее.

Сравнительные размеры Ганимеда.

Плотность Ганимеда – 1.936 г/см3, и состоит он преимущественно из скальной породы, смешанной со льдом, смешанных примерно поровну.

Среднее расстояние от планеты составляет 1 070 400 километров. Эксцентриситет орбиты небольшой – всего 0.002. Этот огромный шар мчится по ней со скоростью 10.88 км/с, совершая полный оборот за 7.15 земных суток.

[править] Источники

1. Ганимед
2. «Хаббл» подтвердил наличие огромного океана под поверхностью Ганимеда
3. Терраформирование Ганимеда
4. NASA: на Ганимеде может существовать жизнь
5. А есть ли жизнь на Ганимеде?
6. Jupiter’s Moon Ganymede Has a Salty Ocean with More Water than Earth

Атмосфера и гипотетический океан

Ганимед имеет очень тонкую атмосферу. И в ней есть кислород, а также озон. Однако этих газов в ней слишком мало, чтобы поддерживать какую-то, даже самую примитивную, жизнь. К тому же, средняя температура спутника составляет около -156 ° C. А это значит, что поверхность Ганимеда — не особо гостеприимное место.

Несколько лет назад ученые выдвинули весьма смелую гипотезу о том, что Ганимед — вовсе не бесплодный камень вперемешку со льдом. А на самом деле он имеет подповерхностный океан! Конечно, пройдет много времени, прежде чем мы сможем получить свидетельства того, верна эта гипотеза или нет. Но идея, безусловно, заманчива. Ее можно расценить как приглашение дать волю вашему воображению. Пофантазировать о том, как жизнь могла бы развиваться в других мирах с подобными условиями. Столь отличными от наших.

Исследователи предполагают что, возможно, под поверхностью Ганимеда существует несколько уровней соленого океана, разделенных слоями льда на глубине около двухсот километров. И некоторые из этих слоев (считается, что самый глубокий должен располагаться довольно близко к скалистой мантии) вполне могут обитаемы.

Ганимед — мифология

Ганимед — в греческой мифологии прекрасный юноша, сын троянского царя Троса. Из-за своей необыкновенной красоты был перенесён орлом Зевса на Олимп, где он стал виночерпием на пирах богов, сменив на этом посту Гебу, и любимцем Зевса. Был ли Ганимед любовником Зевса — вопрос дискуссионный, и разные авторы отвечали на него по-разному. Отец Ганимеда Трос получил в утешение золотую лозу работы Гефеста, пару коней и уверения, что сын его станет бессмертным.

Есть мифы, в которых утверждается, что до похищения Зевсом Ганимед был похищен Эос и стал её возлюбленным.

Помещён Зевсом на небо в виде созвездия Водолей.

Наблюдение Ганимеда

Обнаружить все четыре галилеевых спутника Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто, можно уже в бинокль – в 10-кратный они видны вполне отчётливо в виде звёздочек разной яркости. Есть свидетельства, что некоторые люди видели Ганимед и невооружённым глазом. Это неудивительно и вполне возможно при отличном зрении.

В телескоп, даже самый небольшой, все четыре спутники видны очень чётко, но также в виде звёздочек. Чтобы Ганимед стал диском, нужен телескоп с апертурой не менее 125-150 мм. В такой телескоп можно наблюдать прохождение тени от спутника по диску Юпитера.

Наличие деталей в виде темных пятен, даже скорее намёков на них, можно обнаружить в телескоп с апертурой не менее 250-300 мм. Но для этого нужен большой опыт наблюдений и хорошие условия. Но это спорный вопрос, так как любители астрономии продолжают споры, хватит ли такой апертуры, чтобы различить на Ганимеде хоть что-то. Скорее, это просто вопрос опыта – кто-то видит, а кто-то нет.

Facebook