Серия «Система Юпитера»

Спутник Юпитера Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе, который был открыт 7 января 1610 года итальянским физиком, математиком и астрономом Галилео Галилеем. В тот же день ученый открыл еще три луны газового гиганта: Европу, Ио и Каллисто.

Это эпохальное открытие стало решающим доказательством в пользу истинности гелиоцентрической системы мира. Галилей показал человечеству, что Земля — не центр Вселенной, а лишь одна из планет, вращающихся вокруг Солнца.

Я предлагаю вашему вниманию самые детальные изображения Ганимеда на сегодняшний день, которые были получены действующим орбитальным аппаратом NASA "Юнона" 7 июня 2021 года. Кроме того, каждое изображение будет сопровождаться познавательным фактом об этом удивительном небесном теле.

Гигант среди спутников

Средний диаметр Ганимеда составляет 5 268 километров. Для сравнения: диаметр Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, составляет 4 879 километров. Если бы Ганимед вращался вокруг Солнца, а не Юпитера, то его классифицировали бы как полноценную планету.

Масса Ганимеда в 2,02 раза превышает массу Луны, что делает его не только самым крупным, но и самым массивным спутником в нашей планетной системе.

Единственный спутник с магнитосферой

Многочисленные наблюдения, осуществленные разными космическим аппаратами NASA в разный период времени, показывают, что Ганимед обладает собственным магнитным полем. Таким образом, Ганимед — единственный известный спутник с магнитосферой.

Считается, что магнитное поле юпитерианского спутника генерируется конвекционными токами в небольшом расплавленном железном ядре (динамо-эффект). При учете средней напряженности, магнитное поле Ганимеда в 100 раз слабее земного, но оно все же обеспечивает некоторую защиту от космической радиации и взаимодействует с мощной магнитосферой Юпитера, периодически порождая удивительные полярные сияния.

Скрытый океан под ледяной корой

Имеющиеся данные указывают на то, что под ледяной поверхностью Ганимеда скрывается подповерхностный океан соленой воды, объем которого превосходит объем всех водных ресурсов Земли. Жидкое состояние океана обеспечивает приливный нагрев, связанный с гравитационным влиянием Юпитера.

Располагается подледный океан Ганимеда на глубине около 200 километров, так что достичь его при нынешнем уровне научно-технического развития невозможно.

Полярные ледяные шапки

Космические аппараты NASA "Вояджер-1" и "Вояджер-2" выявили у Ганимеда полярные шапки, состоящие из водяного льда.

Механизм их появления довольно замысловат: магнитное поле спутника отклоняет заряженные частицы от Юпитера к полюсам, где происходит плазменная бомбардировка. Этот процесс заставляет молекулы воды мигрировать к полярным регионам и замерзать, образуя шапки.

Древняя история, записанная в камне

Поверхность Ганимеда — летопись Солнечной системы. Около 40% юпитерианского спутника покрыто темным древним материалом, испещренным кратерами возрастом около четырех миллиардов лет.

Остальные 60% поверхности Ганимеда покрыты более светлым, относительно молодым материалом, который представляет собой продукт ранней тектонической активности. Считается, что молодая поверхность Ганимеда — за сотни миллионов лет до ее окончательного затвердевания — постоянно "перерабатывалась" приливными силами Юпитера, следы воздействия которых можно видеть в виде бесчисленных борозд и хребтов.

Разреженная кислородная атмосфера

У Ганимеда есть атмосфера! Правда, настолько разреженная, что давление в триллион раз меньше земного. Состоит она преимущественно из кислорода, который образуется в ходе разложения водяного льда космическим излучением.

Такая атмосфера совершенно не подходит для дыхания, но факт ее существования и особенности состава подтверждают наличие водяного льда на поверхности спутника.

Стремление раскрыть тайны

Ганимед — приоритетная цель для изучения. 14 апреля 2023 года состоялся запуск зонда Европейского космического агентства (ESA) JUICE, целью которого является изучение трех ледяных спутников Юпитера: Ганимеда, Европы и Каллисто.

В ходе маневров около Ганимеда, аппарат JUICE уделит пристальное внимание подповерхностному океану, включая поиск возможных мест его выхода на поверхность. Ганимед может стать ключом к пониманию того, насколько распространена жизнь во Вселенной.

Прибытие в систему Юпитера намечено на начало 2030-х годов.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мой Telegram-канал — здесь каждые четыре часа выходит новый материал: https://t.me/thespaceway

Космический аппарат NASA "Галилео" работал в системе Юпитера с декабря 1995 по сентябрь 2003 года. За восемь лет зонд совершил 11 близких пролетов мимо Европы, ледяного спутника со средним диаметром 3 122 километра, и передал первые детальные изображения ее поверхности. Однако качество снимков было ограничено технологиями того времени.

Но не пропадать же добру?

Для улучшения архивных снимков использовался метод машинного обучения. Я обучил нейросеть на сотнях высококачественных снимках различных небесных тел и их искусственно ухудшенных версиях, включавших добавление шумов, артефактов и размытия. Цель очень проста: научить ИИ восстанавливать утраченные детали, а не выдумывать их.

После многочисленных итераций модель была применена к нескольким архивным снимкам "Галилео". Результат: изображения Европы стали значительно четче, проявились детали поверхности, которые раньше терялись в шуме и артефактах съемки.

Что обнаружил "Галилео"?

В рамках миссии "Галилео" были получены первые убедительные доказательства существования подледного океана на Европе:

• Бортовые инструменты зонда зафиксировали индукционный отклик магнитного поля Европы на изменения магнитного поля Юпитера. Это возможно только при наличии проводящего слоя под поверхностью — скорее всего, соленой воды.

• На Европе очень мало ударных кратеров. Это означает, что ее ледяная кора быстро и часто обновляется. Многочисленные трещины, хребты и области "хаотического рельефа" указывают на то, что лед движется над жидким слоем.

• Толщина ледяного панциря оценивается в 15-25 километров. Под ней, по данным гравиметрических измерений, находится глобальный океан глубиной от 60 до 150 километров. Если это так, то воды на Европе больше, чем во всех морях и океанах Земли вместе взятых.

Может ли Европа быть обитаемым миром?

Исходя из земного опыта, мы знаем, что для жизни нужны три компонента: жидкая вода, источник энергии и разнообразная химия. И Европа всем этим располагает.

Вода под ледяной корой существует благодаря приливному нагреву — гравитация Юпитера постоянно сжимает и растягивает спутник, что генерирует обилие тепла.

Энергия поступает не только от приливов, но и, возможно, от гидротермальных источников на дне океана — их питает тепло от радиоактивного распада в каменном ядре Европы. Аналогичное наблюдается на Земле в районе срединно-океанических хребтов.

Химические элементы, доставляемые, например, астероидами, могут поступать с поверхности через трещины во льду. В 2013 и 2016 годах космический телескоп NASA/ESA "Хаббл" зафиксировал выбросы водяного пара высотой до 200 километров — весомый аргумент в пользу того, что подледный океан Европы может напрямую контактировать с космосом.

Ученые считают, что условия в океане Европы напоминают условия в земных подледных озерах Антарктиды, таких как озеро Восток на глубине более 3,7 километра, где была обнаружена изолированная от внешнего мира жизнь.

Все это делает Европу одной из самых перспективных целей для поиска внеземной жизни в пределах Солнечной системы.

Europa Clipper: новая миссия уже в пути

14 октября 2024 года состоялся запуск миссии NASA Europa Clipper, которая прибудет в систему Юпитера в апреле 2030 года. Планируется, что аппарат совершит не менее 50 пролетов мимо Европы, изучая ледяную кору, состав поверхности и, если повезет, то даже пролетит сквозь выбросы водяного пара, как это сделал зонд NASA "Кассини" в случае с сатурнианским Энцеладом. Кроме того, Europa Clipper будет искать наиболее подходящие места для будущей посадочной миссии.

Архивные снимки "Галилео", восстановленные с помощью машинного обучения, дают возможность по-новому взглянуть на Европу и настроиться на открытия, которые ждут нас в ближайшее десятилетие.

Перринский регион (лат. Perrine Regio) — обширная область в северном полярном регионе Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера и Солнечной системы в целом. Средний диаметр этого небесного тела составляет 5 268 километров, что делает его примерно на 389 километров больше Меркурия (средний диаметр 4 879 километров), который является полноценной планетой.

Изображение было получено 27 декабря 2000 года космическим аппаратом NASA "Галилео", и его можно рассматривать как косвенное доказательство того, что в некоторых местах кора спутника достаточно тонка, чтобы подповерхностный океан взаимодействовал с космосом.

Обратите внимание на яркие белые пятна. Это залежи чистейшего водяного льда, отражающие большую часть падающего солнечного света. Присутствие большого количества льда в кратерах можно объяснить тем, что его доставило ударное тело, или же тем, что часть ледяной коры была расплавлена, обновив материал под слоем пыли. Но лед в разломах, вероятно, связан с океаном.

Приливные силы со стороны газового гиганта непрерывно сжимают и растягивают спутник, что приводит к появлению небольших трещин и крупных разломов на его поверхности. Там, где кора заметно тоньше — формируются наиболее глубокие трещины, через которые внутреннее содержимое Ганимеда получает возможность вырваться наружу. Это как если взять пластиковую бутылку без крышки, наполнить ее водой, а после резко сдавить.

Достигая поверхности, вода тут же замерзает, формируя те белоснежные залежи, что попали в кадр.

Для проверки гипотезы нужны дополнительные данные, которые будут получены во второй половине 2031 года, когда к работе приступит зонд Европейского космического агентства (ESA) JUICE. Запуск аппарата, созданного для изучения ледяных спутников Юпитера — Европы, Ганимеда и Каллисто — состоялся 14 апреля 2023 года.

Если информация подтвердится, то Ганимед получит статус потенциального обитаемого мира.

Интересное по теме:

• Самое детальное изображение Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы.

• 10 интересных фактов о Ганимеде.

• Есть ли спутники у спутников планет?

На изображении ниже продемонстрированы два небольших участка на поверхности Каллисто, ледяного спутника Юпитера со средним диаметром 4 821 километр. Оба этих места примыкают к огромному ударному бассейну Асгард (лат. Asgard), и этот факт объясняет природу столь специфических вертикальных образований.

Многочисленные шпили, попавшие в кадр космического аппарата NASA "Галилео" в мае 2001 года, имеют высоту от 80 до 100 метров. Они состоят преимущественно из водяного льда, покрытого относительно тонким слоем темной пыли. Весь этот лед был извлечен из недр юпитерианского спутника во время его столкновения с массивным небесным телом, произошедшим миллиарды лет назад. Это событие породило Асгард и уникальные для Солнечной системы шпили, которые представляют особый научный интерес.

Я не ошибся, говоря о том, что возраст шпилей составляет несколько миллиардов лет. Дело в том, что спутник Каллисто обладает самой старой поверхностью из всех известных тел в Солнечной системе, а если быть точнее, то она не претерпевала существенных изменений как минимум 3,5 миллиарда лет.

Кроме того, на Каллисто есть регионы, которые остаются практически нетронутыми более четырех миллиардов лет (для сравнения: поверхность Ио, вулканического спутника Юпитера, обновляется со скоростью около сантиметра в год). И это при том, что возраст Солнечной системы составляет примерно 4,6 миллиарда лет. Каллисто дает подсказки по поводу того, насколько быстро сформировались планеты нашей системы, включая Юпитер, и их спутники.

По мере разрушения льда пыль сползает и скапливается в низинах. Однажды, когда пройдут еще миллиарды лет, шпили разрушатся полностью, и вместо них останутся невысокие пылевые холмы.

Примечательно, что Каллисто может обладать подповерхностным океаном, но даже если это и так, то он залегает настолько глубоко, что добраться до него не представляется возможным. Может ли этот океан быть обитаемым? Это крайне маловероятно, так как он не имеет связи с поверхностью, так что его химия крайне скудна.

Наибольший научный интерес, как я сказал ранее, представляют шпили. Если бы мы организовали миссию по их бурению, сбору образцов льда с разной глубины, а после доставили бы их на Землю, то у нас появилась бы бесценная информация о рассвете Солнечной системы и о том долгом и сложном эволюционном пути, что она прошла.

Читайте также:

• Межзвездная комета 3I/ATLAS посылает ритмичные импульсы: что это значит?

• На Каллисто, спутнике Юпитера, гораздо больше кислорода, чем мы можем объяснить.

• Уровень радиации на поверхности Каллисто.

5 июля 2022 года космический аппарат NASA "Юнона" обратил свой взор на юпитерианский спутник Ио, находясь на расстоянии около 80 000 километров от его поверхности.

Воспользовавшись инфракрасным картографом JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper), зонд получил инфракрасное изображение спутника, которое стало картой вулканической активности одного из его полушарий.

Чем ярче цвет на изображении — тем выше температура, зафиксированная прибором. Каждая яркая точка на поверхности Ио — это активный вулкан, извергающийся в момент наблюдения.

Ио — чемпион Солнечной системы по вулканической активности. На спутнике со средним диаметром всего 3 642 километра насчитывается свыше 400 действующих вулканов. Чем объясняется такая бурная вулканическая активность? Главная причина — мощнейшие приливные силы, возникающие из-за гравитационного воздействия Юпитера и соседних спутников.

Ио находится в 350 000 километрах от газового гиганта (для сравнения, Луна удалена от Земли на 384 400 километров, но Юпитер в 318 раз массивнее нашей планеты), так что Юпитер является источником чудовищных приливных сил. Кроме того, Ио оказался в "гравитационной ловушке" между Юпитером и другими крупными спутниками — Европой и Ганимедом. Их совместное гравитационное воздействие непрерывно "мнет" и "растягивает" Ио, разогревая его недра до экстремальных температур; поверхность спутника периодически поднимается и опускается на 100 метров!

В ходе наиболее интенсивных извержений, вулканы Ио могут "выстреливать" на высоту до 500 километров, отправляя в космическое пространство серу и диоксид серы. Из-за этой активности спутник постоянно "худеет" — по оценкам ученых, около тонны материала в секунду уходит в космическое пространство, большая часть которого захватывается магнитным полем Юпитера, формируя плазменный тор вокруг планеты.

Стоит отметить, что многие яркие точки на изображении представляют собой не просто вулканы, а целые лавовые озера или поля, некоторые из которых покрывают площадь в сотни квадратных километров.

Читайте также:

• На Ио, спутнике Юпитера, появился новый вулкан — и он огромный.

• Впечатляющие изображения Ио: самый близкий пролет за 20 лет.

• 5 интересных фактов о спутнике Юпитера Ио.

Перед вами Хаос Конамара (лат. Conamara Chaos) — регион хаотического рельефа на поверхности Европы, ледяного спутника Юпитера. Это прямое доказательство того, что в относительно недавнем прошлом поверхность этого интригующего мира претерпела существенные изменения.

На изображениях видны блоки водяного льда неправильной формы, образовавшиеся в результате разлома и движения существующей ледяной коры.

Эти блоки смещались, вращались и даже наклонялись, частично погружаясь в подвижный материал, который представлял собой либо жидкую воду, либо "кашу" (шугу́) из воды и мелких обломков льда.

Особенно интересны молодые разломы, которые пересекают этот регион. Они свидетельствуют о том, что поверхность снова замерзла, превратившись в достаточно хрупкий лед. Этот циклический процесс таяния и замерзания подтверждает гипотезу о существовании подповерхностного океана на Европе.

Что привело к появлению Хаоса Конамара?

• Небольшой астероид мог столкнуться с Европой и пробить ее ледяной панцирь, достигнув океана. Это временно растопило область воздействия, заставив фрагменты льда вращаться и смещаться. Учитывая, что средняя температура на поверхности составляет -180 градусов Цельсия, эта динамика продолжалась совсем недолго — вскоре место удара было окутано новым, но более хрупким слоем льда.

• Ключевую роль в формировании Хаоса Конамара могли сыграть внутренние геологические процессы. Европа испытывает мощное приливное воздействие со стороны Юпитера и других галилеевых спутников (Ганимеда, Ио и Каллисто). Эти гравитационные силы вызывают значительные деформации и трение внутри спутника, что приводит к нагреву его недр. Такой приливный нагрев может вызывать подъем теплых потоков из океана к ледяной поверхности, локально истончая и разрушая ледяную кору. В местах, где лед становится тоньше, давление снизу может привести к прорыву воды или "теплого льда", создавая хаотичные области, подобные Конамара.

• Ученые также предполагают возможность существования подледных гидротермальных источников на дне океана Европы, похожих на "черные курильщики" в земных океанах. Тепло от них может подниматься, разрушительно воздействуя на нижнюю поверхность ледяного панциря подобно механизму приливного воздействия со стороны газового гиганта.

"Изображение-франкенштейн" было создано путем объединения данных, полученных космическим аппаратом NASA "Галилео" в феврале и декабре 1997 года. Последние данные предоставили более детальный взгляд на некоторые участки этого загадочного региона.

Европа — одно из наиболее перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Гипотетический подповерхностный океан спутника, защищенный от радиации — и в целом агрессивной космической среды — ледяной корой, может содержать в два раза больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые.

14 октября 2024 года к Европе отправился космический аппарат NASA Europa Clipper, который достигнет системы Юпитера в апреле 2030 года. Следовательно, в обозримом будущем у нас появятся снимки Хаоса Конамара беспрецедентной детализации. Трудно даже представить, какие удивительные открытия нас ждут.

Читайте также:

• Профессор Моника Грейди: «Уверена, что на спутнике Юпитера Европа есть жизнь».

• Ученые предлагают намеренно «заразить» другой мир земной жизнью, чтобы посмотреть, что произойдет.

• Новые данные «Юноны» указывают на активность океана под поверхностью Европы.