Полная версия

Главная arrow Прочие arrow АСТРОНОМИЯ. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Спутники Юпитера.

Первые 4 спутника Юпитера были независимо открыты во время первых телескопических наблюдений в начале XVII в. Галилео Галилеем и Симоном Мариусом. Галилей первым оповестил мир об открытии спутников, Мариус первым составил таблицы их движения. По предложению Галилея, эти четыре спутника были первоначально названы Медичейскими звездами в честь его покровителя Великого герцога Тосканского Козьмы Медичи. По предложению Мариуса, четыре спутника, которые теперь принято называть галилеевыми спутниками Юпитера, получили собственные названия — Ио, Европа, Гани- мед и Каллисто. Имена связаны с верховным греческим богом — громовержцем Зевсом (римский аналог — Юпитер). Согласно мифологии, Ио, Европа и нимфа Каллисто были возлюбленными Зевса, а прекрасный царевич Ганимед был его виночерпием. Термин «сателлиты планет» был введен Иоганном Кеплером в 1618 г. Этот термин переведен на русский язык в начале XVIII в. соратником Петра I Яковом Брюсом, который предложил слово «сопутник». Позже была принята привычная форма «спутник».

На сегодняшний день известны 69 спутников, обращающихся вокруг Юпитера. Принято делить их на две группы — внутреннюю (регулярную) и внешнюю (иррегулярную). Внутренняя группа спутников включает в себя 8 объектов, внешняя — 61 объект.

Орбиты внутренней группы почти круговые, их плоскости практически совпадают с плоскостью экватора Юпитера. Четыре небольших ближайших к Юпитеру спутника внутренней группы (Метида, Адрастея, Амальтея и Теба) имеют размеры от 40 до 270 км и находятся очень близко к планете — от 1 до 2 радиусов над поверхностью Юпитера. Все эти спутники обладают синхронным вращением (всегда повернуты к Юпитеру одной и той же стороной) и совершают полный оборот вокруг планеты меньше чем за сутки (например, Метида — всего за 7 ч). Форма этих небесных тел не сферическая.

Дальше находятся еще 4 спутника внутренней группы на расстояниях от 5 до 25 радиусов Юпитера над его поверхностью. Это и есть галилеевы спутники — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Они являются достаточно крупными небесными телами (размеры сопоставимы с габаритами Луны и Меркурия), имеют сферическую форму. Рассмотрим их более детально.

Спутник Юпитера Ио (Фото

Рис. 7 7.4. Спутник Юпитера Ио (Фото: «Галилео», NASA)

Ио. Диаметр спутника — 3640 км (диаметр Луны — 3474 км), средняя плотность — 3,55 г/см3, масса — 8,92 • 1022 кг (на 20 % больше массы Луны). Ио совершает один оборот вокруг Юпитера за 1,77 земных суток, для спутника характерно синхронное вращение: Ио всегда повернута в Юпитеру одним и тем же полушарием. Большая полуось орбиты Ио составляет 422 тыс. км. Ио движется над верхней кромкой облаков планеты на высоте примерно 350 тыс. км, что несколько меньше расстояния от Земли до Луны (384 тыс. км).

Рельеф Ио в основном равнинный, но имеются отдельные высокие вершины. Например, у южного полюса находится гора Хемус высотой 10 км с основанием 150 х 80 км. Поверхность спутника имеет желтооранжевый цвет, что объясняется большим количеством сернистых соединений в грунте. Предполагается, что толщина отложений серы, сернистого газа (в виде инея) и других материалов может достигать 20 км. Эти особенности связаны с необычайно мощной вулканической деятельностью Ио. Там обнаружены несколько сотен вулканов разных размеров, в том числе интенсивно извергающихся. По поверхности спутника растекаются потоки лавы, кроме того, мощные выбросы вулканических газов достигают высот 300—500 км. АМС «Галилео», находившаяся на орбите искусственного спутника Юпитера, прошла сквозь газовый султан вулкана Тор. В составе выброса были обнаружены микроскопические хлопья, состоящие из 15—20 молекул оксида серы S02. Этот материал выбрасывается в открытый космос (атмосферы у Ио, в земном понимании, нет) со скоростью около 1 км/с. Крупнейшим из вулканов Ио является Пеле, названный в честь гавайской богини вулканов. Вулканические выбросы Пеле покрывают гигантскую территорию площадью более 1 млн кв. км. В центре комплекса Пеле расположены горные массивы. Несмотря на то, что на поверхности удаленной от Солнца и лишенной атмосферы Ио типичная температура составляет (-120 -г- -140) °С, обнаружены горячие области с температурами около 0 °С, +100 °С и даже более +300 °С. Всего таких областей более 10, они занимают около 2 % поверхности спутника.

Вулканы Ио можно разделить на несколько типов. Первая группа вулканов отличается температурой (80 + 130) °С и скоростью выброса газовых продуктов около 500 м/с. Высота выбросов достигает 100 км (выпадающий материал — белесого цвета). Таких на Ио большинство.

Вторая группа вулканов отличается очень высокой температурой кальдеры (котлообразные впадины с плоским дном, иногда заполненные жидкой лавой), высокой скоростью выброса (1 км/с) и высотой султанов до 300 км и более. Так, обнаружены лавовые озера с температурой более 1000 °С). Их типичная особенность — темная кольцевая «окантовка» в нескольких сотнях километров от кальдер. Сюда относятся вулканы Пеле, Сурт и Атен. Общее количество вулканических кальдер — несколько десятков, большинство из них — с застывшей лавой.

Один из наиболее интересных объектов на Ио — так называемая патера Локи (названная в честь скандинавского бога огня). Как указано в главе, посвященной Марсу, патерами называют вулканические конусы с очень пологими склонами, разрушенными стенами кальдер и радиальными каналами лавовых потоков на склонах. Скорее всего, патеры сложены пористыми зольными отложениями из изверженных пород, обработанных последующей эрозией. Патера Локи представляет собой круглое темное озеро из жидкой серы диаметром около 250 км. В центре находится некий светлый объект, который интерпретируется, как плавающий «айсберг» из твердой серы. В 300 км к северу виден разлом длиной около 200 км с таким же темным дном, имеющий такой же «айсберг». С обеих сторон разлома в небо бьют на высоту до 250 км два белых газовых султана. Один вулкан Локи превышает по мощности все вместе взятые вулканы на Земле.

Внимание исследователей привлекает вулкан Прометей, который извергается непрерывно уже, по крайней мере, 30 лет. Активный лавовый поток протяженностью в 500 км изливается из жерла вулкана, названного именем Амирани — грузинского аналога титана Прометея, подарившего людям огонь.

Активный вулканизм Ио стремительно меняет ландшафты спутника. За время, прошедшее между съемками спутника с аппаратов «Вояджер» и аппарата «Галилео», карта Ио разительно изменилась: появились новые вулканические объекты, изменилась форма лавовых потоков. На Ио не обнаружены метеоритные кратеры, что указывает на геологическую молодость поверхности — самым старым объектам на ней не более 1 млн лет. Для названий объектов на поверхности Ио применяются земные географические названия, а также названия из мифов об огне, жаре и свете.

Причины мощной вулканической активности Ио состоят в следующем. Разогрев недр спутника вызывается мощными приливными воздействиями со стороны гигантской массы близко находящегося Юпитера, соседних спутников — Европы и, отчасти, Ганимеда. Рассмотрим это воздействие подробнее.

Во-первых, Ио, как указано выше, всегда повернута одной и той же стороной к Юпитеру. С этой и с противоположной стороны на спутнике сформировались приливные выступы высотой в несколько километров, вытянувшие фигуру спутника вдоль линии, направленной к центру Юпитера. Орбита Ио немного отличается от окружности. Движение по слабо вытянутому эллипсу приводит, по второму закону Кеплера, к ускорению и замедлению движения на разных участках орбиты, в результате возникают либрации — своеобразные «покачивания» относительно среднего положения. Когда приливный выступ отклоняется от прямой, соединяющей центры масс Юпитера и Ио, в теле Ио возникает напряжение. Кора Ио деформируется, оценки показывают, что поверхность спутника может прогибаться на 500 м (в отличие от нескольких десятков сантиметров в теле Земли за счет лунных приливов).

Во-вторых, на состояние Ио оказывают влияние Европа и в определенной степени Ганимед. Периоды обращения Ио, Европы и Ганимеда находятся в резонансе: 1,77; 3,55 и 7,15 суток относятся, как 1:2:4 — один оборот Ганимеда равен по времени двум оборотам Европы и четырем оборотам Ио. Как только Ио сближается с Европой, а затем с Гани- медом, гравитационное влияние Европы искажает орбиту Ио. В итоге Ио дважды за оборот вокруг Юпитера меняет параметры орбиты, смещаясь радиально вверх и вниз по отношению к Юпитеру почти на 10 км. Это влияние увеличивает отличие орбиты от окружности, а значит, усиливает вариации скорости движения Ио вокруг Юпитера, и как следствие, амплитуду либраций и силу приливов.

За счет результирующих мощных деформаций литосфера Ио изгибается под воздействием приливных сил и нагревается, подобно тому, как нагревается изгибаемая проволока. В недрах Ио выделяется тепло (до 1014 Вт), расплавляющее вещество спутника. Согласно некоторым моделям, уже на глубине 20—30 км под поверхностью все недра спутника полностью расплавлены. Мощность, рассеиваемая в приливных взаимодействиях, оценивается примерно в 2 Вт/м2, что в 30 раз превышает поток тепла, который выделяется через поверхность Земли. Не исключено, что в центре спутника имеется небольшое ядро (не более 3 % массы Ио) из более плотных каменных пород.

Источником энергии, которая выделяется в недрах спутников в результате приливных деформаций, служит вращение Юпитера. Поэтому вращение планеты постепенно (очень медленно) замедляется, а спутники удаляются от планеты.

Выбросы в космос вулканами Ио огромного количества вещества приводят к образованию на ее орбите гигантского облака из водорода, паров серы, натрия и других элементов. Облако имеет форму бублика (тора), охватывающего орбиту Ио. Вулканы Ио непрерывно поставляют в тор огромное количество вещества — по некоторым оценкам, до 2—3 тыс. тонн вещества в секунду.

Ио обладает собственной ионосферой — оболочкой из заряженных частиц. Двигаясь внутри магнитосферы Юпитера, ионосфера Ио осуществляет своеобразную сортировку частиц с разными электрическим зарядами, когда отрицательные заряды смещаются в одну сторону, положительные — в другую часть оболочки ионосферы. Разность потенциалов достигает 400 кВ. Когда Ио попадает в определенные положения на своей орбите, возникает электрический разряд между Юпитером и Ио, причем сила тока (определяемого потоком заряженных частиц) составляет несколько миллионов ампер. Ионосфера Юпитера перенаправляет поток частиц обратно к Ио, электрический контур замыкается. Этот грандиозный электрический генератор вызывает всплеск радиоизлучения в дециметровом диапазоне. Мощность этой «энергосистемы» Юпитер — Ио в 20 раз превышает суммарную мощность всех земных электростанций всех типов.

Существует гипотеза, согласно которой электромагнитные силы могут вносить вклад в нагрев недр Ио: движение спутника в неоднородном магнитном поле Юпитера должно порождать электрические токи внутри Ио, нагревающие глубинные расплавленные электропроводящие слои этого небесного тела.

Европа. Диаметр этого спутника составляет 3122 км, масса — 4,8 • 1022 кг. Соответственно, средняя плотность вещества Европы составляет 3,01 г/см3 (несколько меньше, чем у Ио). Современная модель внутреннего строения Европы выглядит следующим образом. Примерно на 20 % по массе Европа состоит из водяного льда, образующего мощную кору (толщиной, по различным оценкам, от 5—8 до 100 км). Под ледяной корой находится жидкий водяной океан. Глубина океана достоверно неизвестна, но, как минимум, она составляет несколько десятков (до 100) километров, что в десятки раз превышает среднюю глубину океана на Земле. Океан покрывает разогретую силикатную мантию. В центре спутника может оказаться небольшое плотное (возможно, с примесями металлов) ядро, но, судя по данным о движении Европы, масса ядра не превышает 3 % от общей массы спутника.

В ударном кратере Пуйл на поверхности Европы центральная горка оказалась выше, чем кольцевой вал, что может говорить о выходе ледяной лавы через отверстие, пробитое астероидом, и значит, толщина ледяной коры не столь велика (менее 10 км).

Объем океана при глубине в 50 км примерно равен объему океана на Земле, а при глубине 100 км — почти вдвое больше. Поскольку ускорение свободного падения на поверхности Европы составляет 1,32 м/с2, давление на дне 50-километрового океана близко к давлению на дне 4-километрового океана на Земле.

Вращение Европы синхронное, как у Ио (спутник всегда повернут к Юпитеру одной и той же стороной). Период обращения вокруг планеты составляет 3,551 земных суток. Среднее расстояние от Юпитера до Ио составляет 422 тыс. км, а Европа находится заметно дальше: большая полуось ее орбиты равна 671 тыс. км, соответственно приливные возмущения Европы со стороны Юпитера существенно меньше. Выделяемой в недрах Европы тепловой энергии не хватает, чтобы расплавить силикатное вещество, но достаточно, чтобы растопить снизу ледяную оболочку и обеспечить существование подледного океана. Температура на поверхности ледяной коры близка к -140 °С, но низкая теплопроводность льда предохраняет океан от замерзания и испарения. По-видимому, температура в ледяной коре нарастает вблизи нижней кромки до 0 °С и выше.

Поверхность Европы представляет собой ледяное поле с высоким альбедо. Перепады высот не превышают 100 м. Поверхность ледяной коры покрыта сетью трещин разных размеров, видимо, возникших в результате тектонических процессов. Наблюдаются разломы шириной от нескольких километров до сотен километров. Длина наиболее значительных трещин составляет тысячи километров. Имеются и трещины меньших размеров.

Отсутствие на ледяных пространствах поверхности Европы ударных кратеров рассматривается как свидетельство незначительного возраста структур коры. Похоже, что плавающая ледяная кора постоянно обновляется. Съемки с аппарата «Галилео» с высоким разрешением показали сложную структуру трещин, включающую в себя параллельные линии. Присутствие во льдах темных линейных образований интерпретируется как наличие силикатных частиц, выносимых через трещины на поверхность жидкой водой в результате выдавливания снизу. При отсутствии атмосферы и низких температурах жидкая вода стремительно замерзает и частично испаряется, а силикатные частицы вмерзают в лед, обрисовывая контуры трещин. Испаренные частицы в виде снежинок могут опускаться на поверхность, обновляя ее, и обеспечивая высокую отражательную способность. Темные частицы, согласно результатам спектральных исследований, содержат сульфат магния. Красноватый цвет пятен на льду позволяет предположить наличие оксидов железа. Обнаружено присутствие перекиси водорода и некоторых кислот. Все это позволяет предположить, что соленый океан Европы содержит множество растворенных веществ.

Образования на поверхности Европы получают названия, сходные с земными географическими названиями. Применяются также имена, взятые из древнегреческого мифа о Европе (возлюбленной Зевса).

У Европы обнаружено слабое и быстро изменяющееся магнитное поле, не превышающее по напряженности 1,2 • 10~3 Гс. Магнитные полюсы, расположенные вблизи экватора спутника, постоянно смещаются. Изменения мощности и ориентации поля коррелируют с прохождением Европы через определенные области магнитного поля Юпитера. Этот факт можно рассматривать как дополнительный довод в пользу существования подледного океана из токопроводящей жидкости (соленой воды). Сильное магнитное поле Юпитера порождает электрические токи в насыщенном солями океане Европы, которые формируют магнитное поле спутника.

Спутник Юпитера Европа (Фото

Рис. 11.5. Спутник Юпитера Европа (Фото: «Галилео», NASA)

Помимо сложной системы пересекающихся трещин, во льдах Европы отмечены темные красноватые пятна с характерным размером около 10 км — так называемые лентикулы (веснушки). Их происхождение достоверно не известно, согласно существующей версии, это глыбы относительно более теплого льда, поднявшиеся из нижних слоев ледяной коры.

Приливные напряжения со стороны Юпитера, а также периодически приближающейся Ио должны приводить к сложной динамике ледяной коры Европы, деформациям, растрескиванию. Некоторые участки поверхности напоминают ледяные поля Арктики, как будто крупные льдины застывали в замерзающей воде. Учитывая крайне низкие температуры, трудно представить себе жидкую среду на уровне поверхности. Поэтому многие особенности динамики ледяной коры остаются неизвестными. Судя по всему, Европа не является «мертвым» небесным телом: сам факт наличия силикатных вкраплений на поверхности свидетельствует о мощных процессах, которые приводят к выносу каменного материала с глубины 50 — 100-километрового океана сквозь трещины в многокилометровой ледяной коре наружу. Очевидная молодость поверхности ледяной коры Европы свидетельствует о ее постоянном обновлении. Некоторые особенности цветовой гаммы поверхности объяснений пока не нашли.

В конце 2012 г. наблюдения космического телескопа «Хаббл» привели к открытию вблизи южного полюса Европы гейзеров, выбрасывающих водяной пар на высоту до 200 км. Частицы воды превращаются в ледяные кристаллики и падают на поверхность спутника. Это существенно упрощает планы будущего изучения Европы, поскольку можно исследовать свежие поверхностные отложения для изучения вещества подледного океана без бурения толстого ледового панциря.

Наличие жидкого океана позволяет развивать пока неподтвержденные гипотезы о возможности существования в нем некоторых форм жизни. Если на Европе существуют подводные вулканы, то в результате термохимического синтеза могут возникать сложные химические соединения. В этом контексте важны образцы материала, выбрасываемого гейзерами из-подо льда, а также «выдавливаемого» через трещины на поверхность спутника.

На 2022 г. планируется запуск космического зонда JUICE, нацеленного на дистанционное изучение ледяных галилеевых спутников Юпитера с орбиты искусственного спутника планеты. Проект разрабатывается Европейским космическим агентством. Прибытие в систему Юпитера намечено на 2029 г.

Ганимед. Спутник Юпитера Ганимед самый большой в системе Юпитера, а также крупнейший спутник в Солнечной системе. Его диаметр 5268 км, что превышает размер планеты Меркурий. Его масса 1,482 • 1023 кг — в три с лишним раза больше массы Европы и вдвое больше массы Луны. Средняя плотность Ганимеда меньше, чем у Но и Европы — 1,94 г/см3 (всего вдвое больше, чем у воды), что указывает на увеличенное содержание водяного льда в этом небесном теле. По расчетам, лед составляет не менее 50 % общей массы спутника.

Большое удаление от Юпитера (большая полуось орбиты Ганимеда составляет 1 070 000 км, период обращения вокруг планеты — 7,155 земных суток) приводит к существенному ослаблению приливных эффектов по сравнению с Ио и Европой. В результате в его недрах выделяется значительно меньше тепла, что приводит к незначительной активности в ледяной коре Ганимеда.

Безразмерный момент инерции Ганимеда равен 0,31. Это самое низкое известное значение среди всех твердых тел Солнечной системы, что указывает на расслоение недр и высокую концентрацию вещества в центре.

Современная модель Ганимеда предполагает, что под ледяной корой толщиной 150—200 км, нижняя часть которой может быть расплавлена (представлена в виде подледного жидкого океана глубиной до 800 км), расположена силикатно-ледяная мантия, простирающаяся вплоть до небольшого металлического ядра размером порядка 0,2 радиуса Ганимеда. Вывод о существовании железного ядра диаметром 1000— 1800 км сделан на основе открытия магнитосферы Ганимеда аппаратурой «Галилео» в 1996—1997 гг. Оказалось, что собственное дипольное магнитное поле спутника имеет напряженность около 750 нТл, что превышает напряженность магнитного поля Меркурия. Таким образом, после Земли и Меркурия Ганимед является третьим в Солнечной системе твердым телом, обладающим собственным магнитным полем. Скорее всего магнитное поле порождено не расплавленным железным ядром, а электропроводящим соленым подледным океаном.

На поверхности коричневого цвета находится большое количество светлых ударных кратеров, окруженных ореолами светлых лучей выброшенного при ударах материала. Две крупные темные области на поверхности Ганимеда названы Галилей и Симон Мариус (в честь исследователей, независимо и почти одновременно открывших галилеевы спутники Юпитера).

Возраст поверхности небесных тел определяется по количеству ударных кратеров, которые образовывались в Солнечной системе 2—3 млрд лет назад. Абсолютная шкала возраста выстроена по Луне, где непосредственно (по результатам радиоизотопного изучения образцов доставленного на Землю грунта из лавовых участков) выполнена датировка. Судя по числу метеоритных кратеров, наиболее древние участки поверхности Ганимеда имеют возраст 3—4 млрд лет.

Спутник Юпитера Ганимед (Фото

Рис. 7 7.6. Спутник Юпитера Ганимед (Фото: «Галилео», NASA)

На темной ледяной поверхности Ганимеда наблюдаются ряды многочисленных субпараллельных борозд и хребтов, отчасти напоминающих поверхность Европы. Глубина светлых борозд — несколько сотен метров, ширина — десятки километров, протяженность доходит до тысяч километров. Борозды наблюдаются на некоторых, сравнительно молодых локальных участках поверхности. Судя по всему, борозды образовались в результате растяжений коры. Особенности некоторых участков поверхности напоминают следы вращения больших ее блоков, подобного тектоническим процессам на Земле.

Для обозначения образований на Ганимеде используются земные географические названия, а также имена персонажей древнегреческого мифа о Ганимеде и персонажей из мифов Древнего Востока.

Анализ особенностей сохранившейся до настоящего времени древней поверхности Ганимеда позволяет допустить, что на начальном этапе своего существования молодой Юпитер излучал в окружающее пространство значительно больше энергии, чем сейчас. Излучение Юпитера могло приводить к частичному плавлению поверхностных льдов на близких к нему спутниках, включая Ганимед. Морфологию некоторых участков коры спутника можно интерпретировать, как следы плавления. Такие темные области (своеобразные моря), видимо, образованы продуктами водяных извержений.

Данные о существовании теплого подледного океана Ганимеда позволяют выдвигать гипотезы о возможной внутренней биосфере этого спутника. Разумеется, объективных данных об этом нет. Однако нет сомнений, что определенные виды живых организмов, обнаруженных на дне земного океана, вполне комфортно чувствовали бы себя во внутренних океанах Европы и Ганимеда.

Каллисто. Диаметр этого небесного тела составляет 4821 км, масса — 1,076 • 1023 кг. Средняя плотность близка к 1,83 г/см3 — самая низкая среди галилеевых спутников Юпитера. Как и другие галилеевы спутники, Каллисто обладает синхронным вращением, т. е. всегда повернута одной стороной к Юпитеру. 60 % массы спутника составляет водяной лед. Его кора, состоящая изо льда, имеет толщину 135—150 км. Ниже находится подледный водяной океан глубиной 120—180 км. На дне океана, видимо, как и на Ганимеде, залегают льды высокого давления. Каменно-ледяная мантия (лед, смешанный с силикатным хон- дритовым материалом) простирается почти до центра спутника.

У Каллисто нет магнитного поля. Расстояние спутника от Юпитера довольно велико (1 883 000 км), поэтому приливный эффект мал; недра Каллисто даже в прошлом были недостаточно нагреты, в результате их дифференциация выражена слабо. Не исключено, тем не менее, что в центре масс Каллисто имеется небольшое каменное ядро диаметром не более 1200 км с относительно невысокой плотностью (до 3,6 г/см3).

Поверхность Каллисто древняя: ее возраст оценен в 3,5 млрд лет. Темный лед покрыт огромным количеством светлых метеоритных кратеров, форма которых выражена слабо (невысокие валы, неглубокие впадины), что, видимо, объясняется высокой пластичностью льда, сглаживающей рельеф за большие промежутки времени. Там нет протяженных равнин со следами расплавленного в прошлом вещества: судя по всему, из-за большого удаления от Юпитера приливные возмущения и нагрев излучением планеты-гиганта на ранних стадиях ее эволюции были относительно слабыми и не достаточными для плавления льдов на Каллисто.

При близких размерах Ганимеда и Каллисто, их внутреннее строение существенно различается. Одна из гипотез допускает, что Каллисто досталось меньше импактных событий, чем Ганимеду, во время уже упоминавшейся поздней тяжелой бомбардировки 4,0—3,8 млрд лет назад. В результате лед Ганимеда мог таять, и каменные фрагменты должны были погрузиться в недра спутника, формируя ядро. Меньшая интенсивность бомбардировки Каллисто (которая тоже требует объяснения) позволила сохраниться этому спутнику в виде относительно однородной исходной смеси льда и горных (силикатных) пород.

Спутник Юпитера Каллисто (Фото

Рис. 11.7. Спутник Юпитера Каллисто (Фото: «Галилео», NASA)

Однако на поверхности Каллисто сохранился след древнего чудовищного по мощности удара. Около одного из метеоритного кратеров система из более чем 10 концентрических кольцевых трещин в ледяной коре имеет диаметр до 2600 км (больше половины диаметра Каллисто), что близко к размеру ударного бассейна Калорис на Меркурии. Это импактное образование на Каллисто получило название Валгалла. Это и другие названия для объектов на поверхности Каллисто взяты из мифов народов Крайнего Севера.

Кольцо Юпитера, спутники Метида, Адрастея, Амалътея и Теба. Съемки «Вояджера-2» показали, что около Юпитера в плоскости его экватора существует кольцо из мельчайших частиц микронных размеров. Внутренняя кромка кольца, судя по всему, примыкает к верхним слоям атмосферы Юпитера, а резкий наружный край находится на расстоянии 128 000 км от центра планеты (57 000 км над верхней кромкой облаков). Кольцо неоднородно по ширине, его внешняя часть обладает повышенной плотностью, и ширина этой части приблизительно равна 5200 км. Толщина кольца не превышает нескольких километров. С Земли кольцо Юпитера современными средствами практически не наблюдаемо.

Считается, что вещество кольца состоит из микропылинок, которые поставляются двумя ближайшими к Юпитеру небольшими спутниками регулярной группы — Метидой и Адрастеей. Их орбиты находятся вблизи внешней границы кольца. Гравитационное поле этих спутников формирует резкую внешнюю границу кольца. Радиусы круговых орбит Метиды и Адрастеи равны соответственно 128 000 и 129 000 км. Эти крошечные (43 км и 16 х 26 км) небесные тела неправильной формы обладают синхронным вращением, их большие оси всегда направлены на центр Юпитера. Они стремительно облетают планету, делая один оборот вокруг Юпитера соответственно за 0,295 и 0,298 земных суток (примерно за 7 ч). По-видимому, это каменные тела — их средняя плотность близка к 3 г/см3.

Еще один спутник — Амальтея, движущийся вокруг Юпитера на более высокой орбите (181 000 км), имеет более крупные размеры —131 х х 73 х 67 км. Его большая ось также всегда нацелена на центр Юпитера. Один оборот Амальтеи вокруг Юпитера осуществляется за 12 ч. Поверхность спутника имеет оранжевый цвет (есть большое белесое пятно неизвестной природы), альбедо очень низкое — около 0,05.

Исследования, выполненные аппаратом «Галилео» с близкого расстояния (160 км), показали, что плотность Амальтеи крайне низка — меньше плотности воды (0,857 г/см3). Судя по всему, это небесное тело состоит изо льда и пористых вкраплений силикатных пород (щебня), причем со значительными пустотами в теле спутника. Происхождение Амальтеи остается загадочным, поскольку вблизи Юпитера (спутник движется на расстоянии 120 тыс. км над верхней кромкой облаков планеты, что втрое меньше расстояния от Земли до Луны) должны были формироваться плотные тела с большим содержанием железа и силикатов, а «легкие» породы должны были вытесняться на периферию системы Юпитера. Существует версия о поздней миграции Амальтеи с высокой орбиты.

Альтернативная гипотеза заключается в том, что в прошлом Амальтея была крупным спутником, подобным Ио, и мощный вулканизм из-за еще более сильных, чем на Ио, приливов, мог привести к эффективной потере массы за счет ее выбросов в окружающее пространство в процессе мощных и постоянных извержений. Если это правда, то Амальтея — это «огарок», остаток ядра спутника после его разрушения под воздействием сверхмощного вулканизма. Еще одна гипотеза предполагает, что Амальтея — это захваченный гравитацией Юпитера астероид С-типа, похожий по своим свойствам на астероид Главного пояса Матильду, состоящий их камня (65 %), водяного льда (34 %) и графита (1 %), но сложно объяснить, почему такой астероид не рухнул в Юпитер.

Восьмой, последний спутник внутренней (регулярной) группы называется Теба. Орбита Тебы находится между орбитами Амальтеи и Ио и имеет радиус 222 тыс. км (период обращения чуть больше 16 ч). Теба имеет размеры 110 х 90 км, обладает синхронным вращением и состоит из каменных пород (подобно Метиде и Адрастее, имея плотность около 3 г/см3).

Названия спутников взяты из древнегреческой мифологии. Метида — мудрая богиня мысли, первая супруга Зевса. Адрастея — богиня кары и возмездия. Амальтея — нимфа, вскормившая своим молоком младенца Зевса на острове Крит. Теба — дочь Зевса от одной из нимф.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>