Галилеевы спутники Юпитера

В Солнечной системе есть ряд газовых гигантов, вокруг которых обращается большое количество естественных спутников, в том числе и сопоставимых по размеру с планетой Меркурий. Некоторые из них имеют собственное магнитное поле, атмосферу и даже жидкие озёра на своей поверхности. Пять самых крупных – Галилеевы спутники Юпитера (Европа, Ио, Ганимед, Каллисто) и Титан (спутник Сатурна) — представляют особый интерес для исследователей. О четвёрке крупнейших спутников Юпитера сегодня и поговорим.

Европа

Открыта в 1610 году Галилео Галилеем, наряду ещё с тремя самыми крупными спутниками Юпитера. Несколько уступает Луне в размерах (диаметр 3122 км), по составу схожа с ней – мантия Европы в основном силикатная, с железным ядром в центре. Вся поверхность покрыта слоем гладкого льда, практически без кратеров, но с огромным количеством трещин. Температуры на поверхности Европы варьируются от -160 (на экваторе) до -220 по Цельсию (на полюсах).

Поскольку слой льда достаточно гладок и относительно молод, это дало учёным основания предполагать, что под ним находится океан. Есть даже гипотеза о существовании в нём простейших форм жизни. Глубина его в среднем составляет около ста километров, находится он под толстым (по различным оценкам, от 10 до 30 километров) слоем льда. Запасы воды на Европе, таким образом, вдвое превышают имеющиеся на Земле.

Наличие источника тепла, позволяющего воде существовать в жидком состоянии, на Европе не может быть объяснено нагревом ядра – спутник слишком мал. В 2008 году была выдвинута теория о действии приливных сил Юпитера, вызывающем деформацию и нагрев спутника.

Атмосфера достаточно сильно разрежена, и большую её часть составляет молекулярный кислород. Появляется он как результат воздействия радиации Юпитера и Солнца на ледяную поверхность, вследствие которой происходит разложение льда на кислород и водород. Гравитация Европы не способна удержать атомы водорода, и они свободно улетучиваются в космос.

Открытие на Земле организмов-экстремофилов, существующих в самых жёстких условиях – на больших глубинах, при низких температурах и без солнечного света — дало основания полагать наличие жизни и на Европе. В подповерхностном её океане условия похожи на вышеописанные. По подсчётам учёных, в подповерхностном океане Европы содержится достаточно кислорода, чтобы в нём обитали такие организмы, как рыбы.

Ио

Самый близкий к Юпитеру из его свиты спутников, и имеет соответствующее название. Ио была жрицей богини Геры, и стала любовницей Зевса, а в римской традиции он зовётся Юпитером.

Наиболее из всех небесных тел активен в смысле вулканической деятельности ввиду очень близкого расположения от Юпитера. Ио буквально разрывается под действием приливных сил со стороны Юпитера, Европы и Ганимеда. Нагрев недр Ио происходит под действием силы трения, происходящего вследствие её деформации. На поверхности спутника активно действуют порядка четырёхсот вулканов. Выбросы серы в космос достигают высоты пятисот километров.

Рельеф Ио довольно пересечённый – не меньше сотни возникших в результате сжатия силикатной коры гор на поверхности. Большая часть поверхности состоит из равнин, усеянных серой и ее соединениями, что и придаёт своеобразный окрас спутнику. В отличие от большинства других спутников, в составе Ио льда нет, по большей части он состоит из силикатов, с раскалённым железным ядром.

Размерами (на 5%) и массой (на 21%) Ио превосходит Луну. Форма спутника – вытянутый эллипсоид, и обусловлена гравитационным взаимодействием с Юпитером. Собственного магнитного поля нет, что говорит об отсутствии конвекции железного ядра Ио. По некоторым данным, ядро состоит не из чистого железа, а из его соединения с серой.

Атмосфера довольно тонкая, и обусловлена результатами вулканической деятельности. Большая её часть состоит из диоксида и монооксида серы. Плотность атмосферы, как и её температура, сильно зависят от вулканической активности и времени суток. На Ио часто наблюдаются явления полярных сияний, обусловленных радиационной бомбардировкой атмосферы со стороны Юпитера.

Ганимед

Самый большой из естественных спутников не только у Юпитера, но и в Солнечной системе вообще. Размерами вдвое больше Луны и на 8% превосходит Меркурий, но по массе проигрывает ему на 55%. Орбитальный год вокруг Юпитера составляет примерно семь земных дней.

Ганимед в примерно равных пропорциях состоит из водяного льда и силикатной породы. Ядро находится в жидком состоянии и состоит из железа. Толщина ледяного слоя составляет около 900 км. Предположительно, недра Ганимеда на глубине порядка 200 километров содержат жидкий водяной океан, разделённый прослойками льда различных модификаций.

Единственный из известных спутников, обладающих собственной магнитосферой. Обусловлена она, скорее всего, мощной конвекцией жидкого железного ядра Ганимеда. При взаимодействии с магнитосферой Юпитера, значительно более мощной, заметен незначительный эффект деформации силовых линий последней.

Атмосфера Ганимеда состоит из аллотропных модификаций кислорода – атомарного, молекулярного и озона. Водород не удерживается и улетучивается в космос.

Ганимед, Европа и Ио находятся в орбитальном резонансе с Юпитером в соотношении 4:2:1. Чтобы было понятнее – периоды обращения этих спутников вокруг Юпитера соотносятся в вышеуказанной пропорции. То есть если Ио огибает планету за 42,5 часа, Европа совершает полный оборот вокруг Юпитера за 3,55 земных суток, то Ганимед – примерно за 170 часов. Спутники всё время повёрнуты к Юпитеру одной и той же стороной.

Примечательный факт – тень, отбрасываемая Ганимедом на поверхность Юпитера, расположена в районе Большого красного пятна. Выглядит она словно зрачок гигантского (размерами 30×15 тыс. км) глаза.

Каллисто

Третий по размеру из естественных спутников планет нашей системы. Уступает размерами лишь Ганимеду и Титану. Носит имя одной из многих любовниц сладострастного Зевса, Каллисто.

На спутнике довольно низкий радиационный фон, что дало повод учёным прочить его в плацдармы для исследования и колонизации внешней Солнечной системы. Как и большинство других спутников, является синхронным, то есть период обращения вокруг Юпитера совпадает со скоростью вращения вокруг своей оси. Вследствие этого, повёрнут к планете постоянно одной стороной. По размерам практически идентичен Меркурию – 99% диаметра, но значительно менее плотный, и как следствие, втрое его легче.

Учёные предполагают наличие простейших микроорганизмов в океанах Каллисто, точно так же, как и на Европе и Ганимеде. Но условия для её зарождения на Каллисто несколько хуже – малый поток тепла из недр спутника, а также слабое соприкосновение вод океана со скальной породой.

В состав Каллисто входят лёд, скальная порода и находящиеся в твёрдом состоянии газы. Льда и хондритов, составляющих скальную породу, примерно поровну. Хондритом называется железо-кремниевая смесь, на Каллисто в соотношении примерно 0,9 к 1,3.

Поверхность Каллисто покрыта большим количеством кратеров, что даёт возможность сделать заключение о его почтенном возрасте. Следов тектоники или вулканических процессов не обнаружено. Атмосфера состоит по большей части из углекислого газа, с примесью кислорода. Вокруг Юпитера обращается за 16.7 земных суток, такова же и длина дня на спутнике.

Ниже испещрённой кратерами поверхности находится ледяная литосфера толщиной 80–150 км. Если учёные всё правильно просчитали, под ней плещется солёный океан глубиной от 50 до 200 км. Если в океане содержится аммиак или похожий на него антифриз, глубина его может составлять и 300 километров.

Помимо описанных, Юпитер обладает солидным количеством спутников – на 2018 год известно о существовании 79 таких небесных тел. Как и положено верховному божеству, он обладает многочисленной свитой. О главных его приближённых разговор состоялся, оставшиеся семьдесят пять – тема для отдельной беседы.