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.
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.
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.
Юпитер — самая большая планета Солнечной системы, пятая по удалённости от Солнца. Вместе с Сатурном он классифицируется как газовый гигант. Планета известна с древности и отражена в мифологиях различных культур; её название происходит от древнеримского бога-громовержца.
Крупнейший шторм в солнечной система "Большое красное пятно" на Юпитере
Атмосферные явления Юпитера, такие как штормы, молнии и полярные сияния, превосходят земные по масштабу. Знаменито Большое красное пятно — гигантский шторм, известный с XIX века (возможно, с XVII). Планета имеет более 95 спутников, первые четыре (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) открыты Галилеем в 1610 году. Исследования проводятся телескопами и аппаратами НАСА (Пионеры, Вояджеры, Галилео, Юнона и др.).
Юпитер в 70мм телескоп.
Юпитер ярко виден невооружённым глазом (третий по яркости после Луны и Венеры). Его гравитация защищает Землю от астероидов. В инфракрасном спектре видны линии H₂ и He, указывающие на происхождение планеты. Юпитер излучает на 60% больше энергии, чем получает от Солнца, и сокращается на 2 см в год. Излучение в гамма- и рентген-диапазонах связано с полярными сияниями и солнечными отражениями.
Юпитер — мощный радиоисточник в дециметровом-метровом диапазонах, с всплесками до 10⁶ Янских, модулируемыми спутником Ио. В более коротких волнах излучение тепловое и синхротронное от магнитосферы.
Масса Юпитера в 317,8 раза больше земной, плотность 1326 кг/м³. Ускорение свободного падения — 24,79 м/с². Он используется как единица для экзопланет. Если бы масса была больше, планета сжалась бы, став "неудавшейся звездой" (для звезды нужна масса в 75 раз больше).
Видимая величина достигает -2,94m при противостоянии. Орбита: среднее расстояние 778,57 млн км (5,2 а.е.), период 11,86 лет, эксцентриситет 0,0488. Наклон оси 3,13°, без сезонов. Вращение: 9 ч 50 мин 30 с на экваторе, сжатие 1:51,4.
Жизнь на Юпитере маловероятна из-за отсутствия твёрдой поверхности и низкой концентрации воды, но гипотетически возможны формы на основе аммиака или углеводородов (синкеры, флоатеры, хантеры по Сагану).
Атмосфера: 89% H₂, 11% He, плюс NH₃, CH₄, H₂S, PH₃, вода и углеводороды. Цвет от фосфора, серы и органики. Внутреннее строение неизвестно, но внешние слои изучены "Галилео".
Юпитер и его 4 крупнейших галилеевых спутника!
Юпитер имеет более 95 известных спутников, большинство из которых — маленькие, нерегулярные тела. Они делятся на внутренние (галилеевы и мелкие) и внешние (иррегулярные, захваченные гравитацией).
Галилеевы спутники (открыты Галилеем в 1610 году): четыре крупнейших, расположены близко к планете.
Ио: Самый вулканически активный объект в Солнечной системе. Поверхность покрыта лавовыми потоками; вулканы извергают серу. Размер: диаметр ~3642 км.
Европа: Ледяная поверхность с трещинами; под коркой, вероятно, океан жидкой воды (толщиной до 100 км). Возможное место для жизни. Диаметр ~3122 км.
Ганимед: Самый большой спутник в Солнечной системе (диаметр ~5262 км), больше Меркурия. Имеет магнитное поле, ледяную корку и океан под ней.
Каллисто: Древняя, кратерная поверхность (диаметр ~4821 км). Вероятно, имеет подповерхностный океан, но менее активен, чем Европа.
Другие заметные спутники: Амальтея (внутренний, кольцеобразный), Теба и Метис (пастухи колец), Адрастея (ещё один пастух). Иррегулярные спутники, как Карме или Анани, имеют обратное вращение и хаотичные орбиты. Спутники влияют на магнитосферу Юпитера: Ио генерирует радиовсплески, а Европа и Ганимед — потенциальные цели для будущих миссий (например, Europa Clipper). Исследования продолжаются с помощью "Юноны" и телескопов.
Экваториальные струи: восток на Юпитере/Сатурне, запад на Уране/Нептуне. Модель показывает: при схожих условиях — любое направление, общий механизм для всех гигантов. Два снимка иллюстрируют.
Планеты-гиганты Солнечной системы — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — известны мощными экваториальными ветрами, достигающими скоростей 500–2000 км/ч. На одних планетах ветры дуют на восток, на других — на запад. Международная команда ученых, возглавляемая постдокторским исследователем Керен Дюр-Милнер из Лейденской обсерватории и SRON, впервые объяснила это явление единой моделью, опубликованной в журнале Science Advances.
Модель основана на быстро вращающейся конвекции в атмосферах гигантов. Конвекционные ячейки на экваторе действуют как "конвейерная лента", направляя реактивные потоки. Используя глобальные модели циркуляции, исследователи показали, что глубина атмосферы определяет направление струй: восточное на Юпитере и Сатурне, западное на Уране и Нептуне. Это происходит из-за бифуркации — атмосферы могут переходить в одно из двух стабильных состояний при схожих условиях.
Ранее считалось, что разные направления ветров вызваны различными механизмами, несмотря на общие факторы: слабый солнечный свет, внутренний теплоисточник и быстрое вращение. "Мы нашли простое объяснение сложному явлению, применимое к газовым и ледяным гигантам", — говорит Дюр-Милнер.
Ученые планируют подтвердить модель данными космического аппарата Juno для Юпитера. "Это поможет понять атмосферные процессы не только в Солнечной системе, но и на экзопланетах, раскрывая разнообразие планетарных климатов", — добавляет она.
Ио — один из четырех крупнейших спутников Юпитера со средним диаметром 3 643 километра и самое вулканически активное тело в Солнечной системе.
Этот удивительный мир размером чуть больше нашей Луны (диаметр 3 475 километров) буквально трещит по швам под воздействием приливных сил со стороны газового гиганта. На Ио не менее 400 действующих вулканов, выбрасывающих серу, диоксид серы и расплавленные породы на высоту до 300 километров!
Изучение этого огненного мира сопряжено с серьезными рисками для дорогостоящих космических аппаратов. Связано это с тем, что орбита Ио проходит через мощнейшие радиационные пояса Юпитера — области захваченных магнитным полем заряженных частиц. Каждый зонд, приближающийся к Ио, рискует полностью выйти из строя. Несмотря на эти опасности, ученым удалось получить уникальные снимки и собрать бесценные данные.
Я предлагаю вашему вниманию одни из самых впечатляющих фотографий этого инопланетного ада.
Вулкан на Ио
Извержение вулкана на краю диска Ио, запечатленное зондом NASA "Галилео" в июне 1997 года. Это был первый случай прямого наблюдения внеземной вулканической активности в таких деталях.
Полученное изображение стало визуальным доказательством невероятной мощи геологических процессов, протекающих на самом активном теле в Солнечной системе.
Гигантский выброс вулкана Тваштар
Этот кадр — мимолетный взгляд на Ио с помощью камеры космического аппарата NASA "Новые горизонты", который 1 марта 2007 года пролетал мимо системы Юпитера по пути к Плутону.
В момент фотосъемки произошел гигантский выброс вулкана Тваштар (лат. Tvashtar). С данного ракурса видна только верхняя часть извержения — источник находится на 130 километров ниже края диска спутника, на его обратной стороне.
Ио и Европа: контраст миров
Составное изображение вулканически активного спутника Ио и спокойной ледяной луны Европы, полученное путем объединения двух изображений, полученных "Новыми горизонтами" 2 марта 2007 года.
Ио ожидаемо в своем репертуаре — демонстрирует вулканическую активность. Ночная сторона спутника освещена солнечным светом, отраженным от атмосферы Юпитера.
Портрет огненного мира
Общий вид Ио, полученный космическим аппаратом NASA "Галилео" 19 сентября 1997 года с расстояния около 500 000 километров.
Яркие желто-оранжевые и красные оттенки поверхности создают соединения серы различной температуры — от ярко-желтой горячей до темно-красной остывшей. Благодаря постоянным извержениям поверхность Ио полностью обновляется "всего" за несколько миллионов лет — это делает спутник одним из самых "молодых" миров в Солнечной системе.
На снимке цвета усилены (сделаны более насыщенными и контрастными) с целью упрощения идентификации геологических структур.
Натриевое облако Ио
Завораживающий снимок Ио в тени Юпитера, полученный "Галилео" 9 ноября 1996 года с расстояния 2,3 миллиона километров. Яркая вспышка у восточного края спутника — это солнечный свет, рассеиваемый 100-километровым выбросом вулкана Прометей, находящегося на обратной стороне луны.
Желтоватое свечение создают атомы натрия из обширного газового облака вокруг Ио — продукта постоянных вулканических извержений. Этот "натриевый хвост" простирается на миллионы километров и виден даже с Земли в мощные телескопы (при использовании фильтров).
Гора-великан на поверхности Ио
Впечатляющий снимок горного ландшафта Ио, полученный "Галилео" в феврале 2000 года. Невысокий безымянный уступ высотой около 250 метров тянется от верхнего левого угла к центру изображения. Гора Монджибелло, зубчатый хребет в левой части снимка, возвышается почти на семь километров над равнинами Ио.
Ученые считают, что горы Ио появляются в результате тектонического поднятия блоков коры вдоль разломов под воздействием приливных деформаций. Острые, угловатые вершины указывают на молодой возраст горы, тогда как "сглаженные" возвышенности свидетельствуют о более древнем происхождении.
Этот снимок у меня почему-то вызывает некую тревожность.
Первые вулканы за пределами Земли
Историческая фотография от зонда NASA "Вояджер-1", полученная 5 марта 1979 года с расстояния 30 800 километров — первое в истории изображение следов недавней вулканической активности за пределами Земли.
Центральная фигура изображения — вулканическая кальдера диаметром около 50 километров с темными лавовыми потоками, расходящимися от краев на расстояние свыше 100 километров. Некоторые потоки достигают 15 километров в ширину.
Открытие активного вулканизма на Ио стало сенсацией: до этого момента считалось, что любые спутники — очень холодные миры без какой-либо геологической активности.
Международная группа астрономов с помощью Очень большого телескопа (Very Large Telescope или VLT) в Чили, впервые получила прямое изображение экзопланеты, которая находится в процессе активного формирования. Уникальные снимки показывают газовый гигант WISPIT 2b, который «поедает» вещество из диска своей звезды, буквально наращивая свою массу на глазах у ученых.
Открытие представляет собой первое прямое доказательство того, как растут планеты-гиганты. Планета WISPIT 2b, размером с Юпитер, вращается вокруг молодой, похожей на Солнце звезды на расстоянии около 430 световых лет от Земли. Она находится внутри разрыва в протопланетном диске — огромном кольце из газа и пыли, из которого формируются планеты. Считается, что этот разрыв планета создала сама, расчищая свою орбиту и поглощая окружающий материал.
Используя специальные фильтры, ученые подтвердили, что WISPIT 2b активно притягивает газ из диска, что свидетельствует о росте ее атмосферы. До этого момента подобные процессы наблюдались лишь в компьютерных моделях, но теперь астрономы получили наблюдательное подтверждение давних теорий. Эта система, возраст которой составляет всего около 5 миллионов лет, стала идеальной «космической лабораторией» для изучения зарождения планетных систем.
Это открытие знаменует собой важный прорыв в астрономии. Возможность наблюдать за формированием планет в реальном времени позволит уточнить существующие модели и лучше понять, как миллиарды лет назад зародилась наша собственная Солнечная система. Изучение WISPIT 2b поможет ответить на фундаментальные вопросы о разнообразии планетных миров во Вселенной.
Круглые хондры видны на тонком срезе метеорита Альенде под микроскопом.
Четыре с половиной миллиарда лет назад Юпитер быстро увеличился в размерах, нарушив орбиты планетезималей — малых скалистых и ледяных тел, что привело к их столкновениям. Эти удары расплавили камни и пыль, образовав капли расплавленной породы, или хондры, которые сохранились в метеоритах.
Исследователи из Университета Нагои и Итальянского национального института астрофизики (INAF) впервые определили, как образовались эти капли, и датировали образование Юпитера. Их работа, опубликованная в журнале Scientific Reports, показывает, что характеристики хондр зависят от содержания воды в планетезималях, что объясняет наблюдаемые в метеоритах образцы и подтверждает, что образование хондр связано с формированием планет.
Хондры — небольшие сферы диаметром 0,1–2 миллиметра, образовавшиеся в процессе формирования Солнечной системы. Миллиарды лет спустя они стали частью метеоритов, упавших на Землю. Как хондры приобрели круглую форму, оставалось загадкой до недавнего времени.
Соавтор исследования, профессор Син-ити Сироно, объяснил, что при столкновениях планетезималей вода превращалась в пар, создавая маленькие взрывы, которые разбивали расплавленную породу на капельки. Эта модель формирования хондр требует условий, существовавших в ранней Солнечной системе, когда образовался Юпитер.
Исследователи смоделировали процесс роста Юпитера и изучили, как его гравитация вызывала столкновения между водяными планетезималями. Сравнив характеристики смоделированных хондр с данными о метеоритах, они обнаружили, что модель генерирует реалистичные хондры. Образование хондр совпадает с интенсивным накоплением газа Юпитером, и, согласно данным, пик их формирования произошел через 1,8 миллиона лет после образования Солнечной системы, что соответствует времени рождения Юпитера.
Несмотря на это, образование хондр, связанное с Юпитером, не объясняет разнообразие возрастов хондр в метеоритах. Вероятно, другие гигантские планеты, такие как Сатурн, также способствовали образованию хондр.
Изучая хондры разных возрастов, ученые могут определить порядок формирования планет и понять развитие нашей Солнечной системы. Исследование также предполагает, что подобные процессы могут происходить вокруг других звезд, что дает представление о развитии других планетных систем.
Недавние наблюдения магнитного поля Юпитера, проведённые космическим аппаратом НАСА «Юнона», выявили необычное разнообразие плазменных волн, которые вызывают вопросы и не совсем соответствуют нашим привычным представлениям о том, как работают магнитосферы планет.
В новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, учёные предлагают объяснение этих загадочных явлений. Они считают, что разные виды плазменных волн, которые раньше считались отдельными, на самом деле связаны между собой и могут превращаться друг в друга.
Плазменные волны — это колебания заряженных частиц в магнитосфере, похожие на рябь на поверхности воды. Обычно их делят на два типа: быстрые, высокочастотные волны, создаваемые электронами (их называют волнами Ленгмюра), и более медленные, низкочастотные волны, связанные с движением тяжёлых ионов (волны Альфвена).
Электроны, создающие ленгмюровские волны, колеблются вдоль линий магнитного поля Юпитера, подобно тому, как струна гитары вибрирует и создаёт звук. А вот ионы ведут себя иначе: они «привязаны» к магнитным линиям и вращаются вокруг них с определённой скоростью, называемой гирочастотой, которая ограничивает частоту альфвеновских волн.
Однако данные с «Юноны» показывают, что в северных широтах Юпитера плазменные волны ведут себя иначе, чем ожидалось: их частоты оказались ниже гирочастоты ионов, что необычно и противоположно привычным наблюдениям.
Чтобы разобраться в этом, группа учёных под руководством Роберта Лысака из Университета Миннесоты изучила, как альфвеновские волны могут превращаться в ленгмюровские в этих необычных условиях. По мере того как «Юнона» приближалась к северному полюсу Юпитера, плотность плазмы и количество электронов там снижались, что создавало особую среду для таких преобразований.
Учёные считают, что эта трансформация волн могла быть вызвана мощными потоками электронов с очень высокой энергией, которые «Юнона» уже замечала в 2016 году. Эти электроны двигались вверх с энергией около 100 тысяч электрон-вольт.
В итоге исследователи пришли к выводу, что вблизи северного полюса Юпитера существует новый тип плазменных волн, которые возникают в условиях сильного магнитного поля и низкой плотности плазмы. Это открытие помогает лучше понять сложную природу магнитосферы Юпитера и расширяет наши знания о процессах в космосе.
