Все о космосе

Ганимед — самый большой спутник Солнечной системы

Если бы Ганимед вращался по ор­бите вокруг Солнца, он считался бы планетой. Своими размерами (диа­метр — 5262 км) он даже превосхо­дит такие планеты, как Меркурий (2440 км) и Плутон (1142 км).

Посланцы Земли — КА Pioneer-10 и Pioneer-11 первыми сблизились с Ганимедом: один — в декабре 1973 г., а другой — ровно год спустя. Сближе­ние, конечно, было относительным: автоматы изучали спутник с расстоя­ния около 750 тыс. км. Но ведь не с того же без малого миллиарда кило­метров, который отделяет Юпитер и его "свиту" от астрономов Земли! На снимках было отчетливо видно, что поверхность спутника испещрена кратерами метеоритного происхож­дения. Анализ орбиты, по которой Pioneer-11 пролетал вблизи Ганимеда, показал, что его плотность силь­но уступает плотности вещества на­шей планеты и составляет примерно 1,9 г/см3, а не около 7 г/см3, как предполагалось ранее. Значит тре­тий спутник Юпитера — Ганимед — состоит наполовину... из воды!

По сравнению с Европой, плот­ность Ганимеда намного меньше. Это указывает на большую, чем у Евро­пы, долю ледяной составляющей. Знакомство Galileo с Ганимедом состоялось уже на первом витке вок­руг Юпитера 26 июня 1996 г. Рассто­яние между АМС и Ганимедом соста­вило всего 835 км. На втором витке, 6 сентября того же года, Galileo опять приблизился к самому круп­ному спутнику Юпитера, пролетев на расстоянии 261 км от его поверх­ности.

Последнее сближение Galileo с Га­нимедом произошло на 29 витке вок­руг Юпитера, уже на значительном расстоянии — 2338 км от поверхнос­ти Ганимеда.

В изрезанной трещинами и вздыб­ленными грядами поверхности Гани­меда можно найти некоторое сходс­тво с морфологией Европы. Но по сво­ей масштабности структуры повер­хностей обоих спутников сильно от­личаются. Если на Европе торосис­тый ландшафт формировался относи­тельно небольшими блоками, то структура льда Ганимеда явно образована   крупными   тектоническими подвижками.

Темные области на Ганимеде покры­ты множеством кратеров, что указыва­ет на их древний возраст. В то же вре­мя, более молодые, светлые области пе­ресекают странные борозды. Проис­хождение их еще предстоит выяснить.

Galileo ТЭК JK6 обнаружил, что Ганимед имеет магнитосферу — об­ласть, в которой движутся заряжен­ные частиц. Ганимед стал первым спутником, около которого была от­крыта магнитосфера, хотя сам факт ее наличия до сих пор остается загад­кой для ученых.

Произведя анализ всех многочис­ленных снимков поверхности Ганимеда, специалисты из Лаборатории реактивного движения (JPL, NASA) сделали заключение, что в отдельных районах этого спутника Юпитера участки поверхности могут быть очень древними и достигать милли­ардов лет.

Эндогидросфсры — новые объекты планетологии и экзобиологии

Еще 30 лет назад считали, что Зем­ля — единственная среди всех планет Солнечной системы, имеющая гидро­сферу. Но вот, наличие водяного льда на поверхностях спутников Юпитера и Сатурна позволило американским астрофизикам Г. Консолманьо и Дж. Льюису предположить, что, в част­ности, для Европы и Каллисто коли­чество воды в процентном отношении изменяется от 10% до 60% соответс­твенно.

На поверхности Европы практи­чески совсем не обнаружено ударных кратеров, по сравнению с поверхнос­тью четвертого галилеева спутника Юпитера — Каллисто. Очевидно, внешняя кора Европы непрерывно обновляется с поступлением воды из мантии, например, при падении больших метеоритов на поверхность спутника. Так как температура по­верхности очень низкая, и вода при этом быстро замерзает, то "обновленная" поверхность Европы покрывает­ся глобальными разломами льда.

Таким образом, можно утвер­ждать, что в случае галилеевых спут­ников мы встретились с новым объек­том планетологии — эндогидросферой небесных тел. Эндогидросферы — это подповерхностные бассейны жид­кой воды глобальных масштабов, ко­торые существуют космогонические промежутки времени (миллионы лет). Температура в эндогидросферах галилеевых спутников возрастает с глубиной от 250° до 300 — 400° К, а давление возрастает от 1-2 до 10 тысячи атмосфер.

Вода под поверхностью может быть и у таких спутников планеты Сатурн, как Титан, Диона и Япет. Экзобиология — довольно молодая область науки. Ее назначением явля­ется поиск возможных форм жизни вне Земли и анализ условий, при ко­торых эти формы жизни могут воз­никнуть и развиваться. Ранее ученые считали наиболее перспективным в этом отношении Марс. Однако экспе­рименты на АМС Viking-1 и Viking-2 (1976 г.) не оправдали надежд, хотя полностью не исключили такой воз­можности.

После этих космических миссий начали рассматривать варианты по локализации жизни на отдельных участках поверхности — в "оазисах" марсианской биосферы. Обсуждались также возможности существования самых простых биологических или предбиологических форм материи в слоях облаков планет Юпитера и Са­турна, а также на спутнике Сатурна Титане. Сотрудники Главной Астрономи­ческой обсерватории Украины А. Ф. Стеклов и Л. А. Колоколова предло­жили гипотезу о возможности воз­никновения и дальнейшей эволюции биосфер в эндогид­росферах планет и их спутников. Эту гипотезу авторы обосновали тем, что условия в верхних слоях эндогидросфер галилеевых спутников очень близки к условиям, в которых существу­ет жизнь на дне оке­анов (вблизи горя­чих и теплых источ­ников) нашей Земли на глубинах около 10 км, а эти глубины уже освоены нашей биосферой. Источ­ники тепла, навер­няка,  есть на спутниках Юпитера в виде вулканов. Проявление последних мы видели на фотографиях Ио. Анализ данных этапной предбиологической эволю­ции химических соединений и сов­ременные представления о появле­нии наиболее простых живых орга­низмов показали, что под толстым слоем льда в водной среде возможно возникновение и дальнейшая эво­люция биосфер. А. Ф. Стеклов и Л. А. Колоколова предложили такие биосферы называть эндобиосферами, в отличие от биосфер земного типа. Наличие свободного кислоро­да в эндогидросферах маловероятно, поэтому там должны были бы разви­ваться анаэробные формы микроор­ганизмов, т.е. такие формы жизни, которым свободный кислород не тре­буется.

Похожая гипотеза, которую выд­винул американский астрофизик Р. Хогленд, ограничивает наличие такой биосферы только у Европы, и то он утверждает, что биосфера могла появиться на ней лишь в период очень высокой светимости Юпитера. А в мае 1980 г. аналогичная гипотеза прозвучала в докладе американского астронома Т. Оуена с трибуны XXIII сессии КОСПАР.

Такими предстали перед нами льдистые загадочные Европа и Гани­мед.

Каллисто — четвертый из спутников, открытых великим Галилеем — замыкает группу внутренних спутников плане­ты-гиганта и отличается большими размерами: он имеет 4800 км в диаметре и весит 1,08х1023 кг, а его орбита проле­гает на расстоянии 1 883 000 км от поверхности планеты. Этот спутник Юпитера по размерам почти равен Меркурию (4880 км) и является третьим по величине спутником в Сол­нечной системе (после Ганимеда и Титана, спутника Сатур­на). Как и остальные галилеевы спутники, он всегда повер­нут к "материнской" планете одной стороной. Период его обращения — 16,689 суток.

Каллисто состоит в основном из камня и льда. Уточ­ненные оценки дают такое распределение: 40% льда и 60% силикатов и железа. По всей видимости, его ближай­ший аналог по составу и структуре — спутник Нептуна Тритон.

Поверхность спутника очень древняя. Ее формирование закончилось примерно 4 млрд. лет назад. Дальнейшие изме­нения элементов рельефа в основном были связаны с интен­сивной метеоритной бомбардировкой.

Над водно-ледяной мантией Каллисто имеется силикатно-ледяная кора толщиной около 75 км. У спутника есть очень разреженная атмосфера, состоящая из углекислого газа.

Крупномасштабные фотографии поверхности спутника

Хотя первые посланцы Земли — Pioneer-10 и Pioneer-11 — сблизи­лись с Юпитером и его спутниками в 1973 и 1974 годах, самые ранние крупномасштабные фотографии по­верхности галилеевых спутников бы­ли сделаны космическим аппаратом Voyager-2, посетившем окрестности планеты в марте 1979 г. Снимки, по­лученные с борта этой станции, ока­зались весьма информативными: впервые была выявлена "отличитель­ная индивидуальность" каждого из галилеевых спутников, не исключая Каллисто. С еще более высоким раз­решением фотографии их поверхнос­ти были получены КА Galileo в рам­ках беспрецедентной и одной из наи­более успешных миссий NASA по изучению Юпитера и его спутников, длившуюся с декабря 1995 г. по сентябрь 2003 г. (разрушение аппа­рата в верхних слоях атмосферы Юпитера).

Эта станция, пролетая на расстояни­ях от 300 до 700 км от поверхности Кал­листо, определила, что если в местный полдень температура поверхности на экваторе достигает 140-150К (около минус 130° по шкале Цельсия), то после захода Солнца она быстро опускается примерно до 100К. На стороне, обращенной к Юпитеру, ноч­ные температуры на 5-10° выше.

Поверхность Каллисто характеризуется относительно небольшими перепадами высот и не несет следов вулка­нической активности. Вся она плотно покрыта хребтами и ударными кратерами. Эти поверхностные образования хорошо видны на фотографиях, полученных Voyager-1, Voyager-2, аппаратами Galileo и Cassini.

По насыщенности кратерами Каллисто превосходит Луну и Меркурий. В основном размеры кратеров состав­ляют десятки километров. Самые крупные из них окру­жены сериями концентрических валов, которые напо­минают огромные трещины, сглаженные за многие века медленным движением льда. Наиболее заметны три ог­ромнейших многокольцевых ударных бассейна: Валхалла (Valhalla, диаметр 4000 км), Асгард (Asgard, 1700 км) и Адлинда (Adlinda, 800 км). Первый из них являет­ся самым большим из всех известных метеоритных кра­теров.

Примеры подобных многокольцевых бассейнов (multiring basin), появив­шихся в результате столкновения с мас­сивными телами, кроме Каллисто, име­ются и на других телах Солнечной сис­темы: это Море Востока (Mare Orientale) на Луне и бассейн Caloris на Меркурии.

Крупномасштабные фотографии по­казывают, что большая часть поверх­ности Каллисто покрыта реголитом. Как и на Ганимеде, древние кратеры на Каллисто сильно сглажены. У них отсутствуют высокие кольцевые валы, радиальные лучи и центральное углуб­ление, типичное для кратеров на Луне и Меркурии. Детальные изображения поверхности, переданные зондом Gali­leo, показывают, что в отдельных райо­нах большинство мелких кратеров стерты. Это позволяет предположить, что некоторые подвижки поверхности произошли совсем недавно.

Другая интересная деталь — Gipul Catena — представляет собой длинную серию ударных кратеров, расположен­ных на одной линии. Возможно, это следы падения на Каллисто частей объекта, который был разрушен при­ливными силами при близком пролете около Юпитера (как это случилось с ко­метой Shoemaker-Levy 9 в 1993 г.).

В отличие от Ганимеда с его сложным ландшафтом, на Каллисто мало свиде­тельств тектонической активности. Несмотря на то, что оба спутника очень похожи, Каллисто, вероятно, имел бо­лее простую историю формирования. Эти различия в эволюции спутников яв­ляются важной проблемой планетоло­гии (возможно, они связаны с более сильными приливными воздействиями, которые испытывает Ганимед). "Про­стой" по своему строению Каллисто яв­ляется хорошей точкой отсчета для сравнения с другими, более сложными мирами, и позволяет понять, как вы­глядели остальные галилеевы спутники на заре их существования.

Поверхность спутника старая и имеет самую большую плотность ударных кра­теров во всей Солнечной системе. Она представляет собой один ледяной мате­рик со множеством трещин и кратеров, которые образовались миллиарды лет назад в результате столкновений с протопланетными телами. Однако даже са­мые крупные ударные образования не имеют "проекций" на противополож­ную сторону спутника, в то время как на Луне и Меркурии такие "антиподы" из­вестны: они вызваны действием сейсми­ческих волн, передавшихся через весь объем небесного тела сквозь плотные ма­териалы, из которых эти тела состоят. Такая особенность Каллисто могла быть объяснена наличием под его ледяной ко­рой огромного океана из жидкой воды. Это предположение было подтверждено, когда из непосредственных измерений стало известно о магнитном поле спут­ника, меняющемся в зависимости от окру­жающего юпитерианского магнитного поля. Следовательно, на Каллисто при­сутствуют большие массы электро­проводящей жидкости — очевидно, во­ды с растворенными в ней солями.

Многие фотографии поверхности Кал­листо показывают необычные заострен­ные холмы. Откуда они на спутнике Юпи­тера? Эта загадка впервые была обнаруже­на космическим аппаратом Galileo, когда он в ноябре 1996 года пролетел вблизи спутника. В ходе последующих пролетов были получены снимки поверхности с вы­соким разрешением, на которых различи­мы детали размером около трех метров. На снимках виден фантастический лан­дшафт, усеянный остроконечными вер­шинами высотой до 80 м, отбрасывающи­ми длинные тени в лучах далекого Солн­ца. Одна из гипотез объясняет их возник­новение выбросами, произошедшими миллиарды лет назад, в момент одного из катастрофических столкновений.

Александр Житецкий