Ганимед — спутник Юпитера, история открытия, размеры, орбита и состав, магнитное поле и атмосфера, исследования и готовящаяся миссия

Как открыли крупнейший спутник Юпитера

В китайских летописях упоминается наблюдение Ганимеда еще в 365 г до н.э. Однако официально считается, что этот космический объект был обнаружен 7 января 1610 года известным итальянским астрономом Галилео Галилей с помощью первого в мире телескопа, который он изобрел. Ученый успешно направил свой прибор в небо, который смог обнаружить одновременно четыре спутника Юпитера: Каллисто, Ио, Европу и Ганимед.

Первоначально он принял яркие пятна за звезды, но позже обнаружил, что это были неизвестные небесные тела, вращающиеся по своим орбитам вокруг Юпитера. Ученый назвал эти объекты «планетами Медичи» и присвоил каждому из них свой номер. Честь открытия Ганимеда оспаривалась другим ученым, немецким астрономом Симоном Мариусом, который, вероятно, наблюдал самый большой спутник в Солнечной системе до Галилея, но, к сожалению, не удосужился опубликовать свои наблюдения. Поэтому эти четыре объекта часто называют «спутниками Галилея».

Француз де Пейреск предложил давать объектам имена членов семьи Медичи, но научное сообщество не приняло эту идею. Позже они получили свое название от свиты греческого бога Зевса. Согласно легенде, Ганимед был сыном правителя Трои. Божественный Юпитер, оценив красоту юноши, похитил его и унес на небо, тем самым превратив себя в огромного орла.

Однако название «Ганимед» практически не использовалось до второй половины прошлого века, а в специальной литературе этот небесный объект обычно обозначается как Юпитер 3.

Масса, размер, орбита и рельеф

Как упоминалось выше, Ганимед — самый массивный и самый большой спутник в нашей звездной системе. Его диаметр составляет 5268 км. Это немного больше, чем у Титана, который занимает почетное второе место, и почти на 8% больше, чем у Меркурия. Если бы Ганимед вращался вокруг Солнца, он легко прошел бы через нормальную планету. И хотя его масса составляет всего 45% от Меркурия, по сравнению с другими спутниками, это довольно много. Например, это более чем вдвое больше нашей Луны.

Период вращения спутника составляет семь земных суток, большая полуось его орбиты — 1 070 400 км, эксцентриситет — 0,0013. В своей группе он занимает третье место по удаленности от Юпитера. Ганимед, Ио и Европа находятся в состоянии так называемого орбитального резонанса или резонанса Лапласа: их периоды обращения соотносятся как 1: 2: 4. То есть за один тур Ганимеда приходится два витка Европы и четыре витка Ио. Такие особенности орбит космических объектов приводят к тому, что они периодически сближаются в определенных точках.

Притяжение газового гиганта замедлило вращение спутника вокруг своей оси, так что его период совпал с оборотом вокруг планеты. Поэтому, как и наша Луна, она всегда обращена к своей планете одной стороной.

Самая большая луна Юпитера в основном состоит из силикатов и льда с плотностью всего 1,936 г / см3. Исследования в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах позволили обнаружить присутствие серы и углерода, гидросульфатов, цианидов и различных органических веществ.

Астрономы даже нашли на этом небесном теле полярные шапки, которые, скорее всего, состоят из замороженной воды. Отражательная способность спутника (альбедо) небесного тела составляет 43%.

На поверхности спутника можно наблюдать два типа рельефа:

1. Около трети общей площади занимают темные участки, буквально испещренные метеоритными кратерами. Ученые считают, что этим областям около 4 миллиардов лет;
2. Большую часть поверхности объекта занимают светлые и бороздчатые участки. Причины появления столь сложного ландшафта до сих пор не совсем ясны. Возможно, «морщины» — следствие тектонической активности, или их появление связано с гравитационным потеплением.

Считается, что светлые участки поверхности моложе — их возраст не превышает нескольких миллионов лет.

Интересные факты о самых интересных спутниках

Одним из самых интересных естественных спутников планет солнечной системы является Харон, естественный спутник Плутона. Харон по сравнению с Плутоном настолько велик, что многие астрономы называют эти два космических объекта не более чем двойной карликовой планетой. Планета Плутон всего в два раза больше своего естественного спутника.

Спутник Сатурна Титан

Астрономы очень интересуются естественным спутником Сатурна, Титаном. Большинство естественных спутников планет солнечной системы состоят в основном из льда, камня или того и другого, что приводит к недостатку атмосферы. Однако на Титане есть эта атмосфера, причем довольно плотная, как и озера жидких углеводородов.

Изображение спутника Юпитера Европы

Еще один естественный спутник, который дает ученым надежду на обнаружение внеземных форм жизни, — это спутник Юпитера Европа. Считается, что под толстым слоем льда, покрывающим спутник, находится океан, в котором, как и на Земле, действуют термальные источники. Поскольку некоторые глубоководные формы жизни на Земле существуют из этих источников, считается, что аналогичные формы жизни могут существовать на Титане.

Ио луна Юпитера

У планеты Юпитер есть еще один интересный естественный спутник: Ио. Ио — единственный спутник на планете Солнечной системы, на котором астрофизики впервые обнаружили действующие вулканы. Именно поэтому он представляет особый интерес для исследователей космоса.

Классификация спутников

Ученые делят спутники планет на два типа: искусственные и естественные. Искусственные спутники или, как их еще называют, искусственные спутники — это космические корабли, созданные людьми, которые позволяют наблюдать планету, вокруг которой они вращаются, а также другие астрономические объекты из космоса. Обычно искусственные спутники Земли используются для метеорологических наблюдений, радиопередачи, изменения рельефа поверхности планеты, а также в военных целях.

МКС — крупнейший искусственный спутник Земли

Следует отметить, что не только у Земли есть спутники искусственного происхождения, как полагают многие. Более десятка искусственных спутников, созданных человечеством, вращаются вокруг двух ближайших к нам планет: Венеры и Марса. Они позволяют наблюдать за климатическими условиями, изменениями рельефа, а также получать другую актуальную информацию о наших космических соседях.

Ганимед — самый большой спутник Солнечной системы

Вторая категория спутников, естественные спутники планет, представляет для нас большой интерес в данной статье. Естественные спутники отличаются от искусственных тем, что созданы не человеком, а самой природой. Считается, что большинство спутников Солнечной системы являются астероидами, захваченными гравитационными силами планет этой системы. Впоследствии астероиды приняли сферическую форму и, как следствие, стали вращаться вокруг захватившей их планеты в качестве постоянного спутника. Также существует теория, что естественные спутники планет являются фрагментами самих этих планет, которые по тем или иным причинам откололись от самой планеты при ее формировании. Кстати, согласно этой теории, именно так возник естественный спутник Земли — Луна. Эта теория подтверждается химическим анализом состава Луны. Он показал, что химический состав спутника практически не отличается от химического состава нашей планеты, где присутствуют те же химические соединения, что и Луна.

Внутреннее строение и структура Ганимеда

Эта звезда абсолютно дифференцирована и имеет ядро ​​из жидкого железа, мантию, состоящую из силикатов, которая сверху покрыта слоем льда толщиной в сотни километров. Ученые предполагают, что на больших глубинах может находиться целый океан жидкой соленой воды.

К сожалению, наши знания о строении этого небесного тела нельзя назвать полными. Астрономы считают, что его ядро ​​имеет радиус около 800 км, а толщина ледяной оболочки спутника составляет около 1000 км. Вероятно, плотность ядра спутника составляет 5,5-6 г / см3, а плотность мантии — 3,4-3,6 г / см3.

В настоящее время существует несколько моделей структуры сердечника, объясняющих наличие магнитного поля у спутника. Согласно одной из гипотез, у Ганимеда есть небольшое твердое железное ядро, которое находится внутри жидкости, состоящей из Fe и FeS, которая напоминает структуру нашей планеты.

Давление в активной зоне превышает 10 ГПа, а температура составляет 1500-1700 К. Источником тепла, скорее всего, является радиоактивная реакция.

Самая большая каменистая экзопланета

Впечатление художника от планеты BD + 20594 b

Самая большая скалистая экзопланета была обнаружена космическим телескопом Кеплера в 2016 году в созвездии Овна, на расстоянии 500 световых лет от нас. Объект, обозначенный BD + 20594b, примерно в 16 раз тяжелее Земли и имеет радиус в 2,2 раза больше Земли.

Ранее самой большой скалистой экзопланетой считалась Кеплер-10 c. Исследования утверждали, что эта планета имеет радиус, который в 2,35 раза больше, чем у Земли, а ее масса примерно в 17 раз больше, чем у Земли. Однако более точные расчеты, сделанные в 2017 году, позволили установить, что планета Kepler-10c всего в 7,4 раза тяжелее Земли и что ее состав, скорее, ближе к газовым гигантам.

5. Энцелад-кольценосец

Энцелад — один из больших внутренних спутников Сатурна. Поверхность Энцелада отражает почти весь падающий на нее солнечный свет, поэтому этот спутник Сатурна считается самым отражающим космическим телом в Солнечной системе.

На Энцеладе также есть гейзеры, которые выбрасывают в космос водяной пар и пыль. Исследователи полагают, что именно благодаря вулканической активности своего спутника Сатурн приобрел кольцо E, через которое проходит орбита Энцелада.

Кольцо E и Энцелад

Откуда у Ганимеда взялась магнитосфера

Удивительной и уникальной особенностью этого объекта является наличие внутри него магнитного поля. Это явление можно объяснить наличием конвективных процессов в жидком ядре спутника. Магнитосфера Ганимеда довольно мала: ее диаметр всего в 2-2,5 раза превышает физический размер самого объекта. Ось магнитного диполя наклонена и имеет угол наклона 176 ° по отношению к собственной оси объекта.

Благодаря магнитному полю этот космический объект может «похвастаться» полярными сияниями, часто наблюдаемыми на его полюсах. Магнитосфера спутника полностью погружена в огромную магнитосферу газового гиганта.

Вероятно, механизм формирования магнитного поля напоминает земной. Однако во многом это остается загадкой, которая интригует ученых. Более того, у других небесных тел того же размера и состава их нет. Существует гипотеза, что большое количество жидкой воды, находящейся под внешней ледяной оболочкой, принимает участие в формировании магнитного поля спутника. Ученые также не понимают, почему маленькое ядро ​​еще не остыло. Возможно, это приливный эффект, вызванный гравитационным эффектом орбитального резонанса.

Самая большая звезда во Вселенной

В настоящее время самой большой звездой не только в нашей галактике Млечный Путь, но и во всей известной Вселенной является красный гипергигант UY Shield. Это примерно 9500 световых лет от нас. По подсчетам ученых, радиус UY Щита равен 1708 солнечным лучам, но он постоянно меняется и может достигать 2100 солнечных лучей. Диаметр звезды составляет 2,4 миллиарда километров.

Размер нашего Солнца и звезды UY Shield (с увеличением в 7 раз)

Для понимания: если вы рисуете Солнце небольшим кругом диаметром 1 мм, то для UY Shield вам понадобится круг диаметром 1,7-2,1 метра! Если мы разместим UY Shield в центре Солнечной системы, его фотосфера (лучистый слой звездной атмосферы) покроет орбиту Юпитера.

По оценкам астрономов, звезда UY Shield в 340000 раз ярче, чем наше Солнце.

Ганимед имеет магнитосферу. И немного похож на Землю

Самый большой спутник Юпитера интересен еще и тем, что имеет магнитосферу. И это единственный спутник в Солнечной системе, у которого он есть. Исследователи считают, что Ганимед имеет магнитное поле, аналогичное по своей природе магнитному полю Земли. То есть он также создается конвекцией внутри жидкого ядра. Это ядро, скорее всего, состоит из железа и сульфида железа, находящихся в расплавленном состоянии. Стоит отметить, что магнитосфера Ганимеда не такая мощная, как у планет. И его трудно обнаружить на фоне мощного магнитного поля Юпитера.

Внутреннее строение спутника очень четко дифференцировано. Его жидкое ядро, вероятно, окружено твердым железным ядром. За ним следует каменный плащ. А за ним — вышеупомянутые слои соленой воды. Поверхность Ганимеда в основном имеет два типа местности. Это темные области, заполненные кратерами, и более светлые и, казалось бы, более молодые области. С обширными участками гребней и отверстий. Эти рельефы (высота которых может достигать 700 метров) простираются на тысячи километров. Их происхождение, несомненно, имеет тектонический характер (как и у подобных образований на Земле). Хотя на Ганимеде, похоже, долгое время не было геологической активности.

В отличие от лунных кратеров, кратеры Ганимеда довольно плоские. Причина такой разницы проста: поверхность Ганимеда, по сути, представляет собой огромную ледяную шапку. И со временем он имеет тенденцию выравниваться.

В настоящее время в системе Юпитера работает космический корабль НАСА Juno, который несколько дней назад отправил на Землю первое за 20 лет изображение Ганимеда с высоким разрешением.

Снимок Ганимеда с межпланетной станции Юнона.

Миранда – гадкий утенок

Спутники Урана обычно не особенно красивы, но Миранда среди них действительно гадкий утенок. Похоже, что создатель всех лун в Солнечной системе в конечном итоге слепил воедино обломки, оставшиеся после тяжелого дня, и бросил их в глыбу на орбите Урана.

Однако, если людям когда-либо удастся приземлиться на Луне на этом спутнике, их глаза будут встречены невидимыми видениями в космосе. В Миранде самый разнообразный ландшафт в Солнечной системе: гигантские хребты чередуются с глубокими равнинами, а множество каньонов в 12 раз глубже знаменитого Гранд-Каньона.

Миранда

Самая большая черная дыра

Если верить этой информации, примерно в 17 миллиардах световых лет от нас, в направлении созвездия Девы, находится квазар с предположительно самой массивной черной дырой в известной вселенной. Объект имеет очень сложное название SDSS J140821.67 + 025733.2.

Масса SDSS-объекта J140821 легко возводит его в ранг сверхмассивных черных дыр. Значение этого параметра почти в 3 раза превышает массу предыдущей сверхмассивной черной дыры квазара TON 618, показатель которой составляет 66 миллиардов солнечных масс. Масса нового лидера составляет 196 миллиардов солнечных масс. Его диаметр составляет 1,17 триллиона километров. Это более чем в 98 раз больше диаметра орбиты Плутона в Солнечной системе.

Кстати, недавно ученым пришла в голову идея, объясняющая, как такие сверхмассивные черные дыры могли появиться во Вселенной.

Каллисто – рекордсмен по кратерам

Другой спутник Юпитера — Каллисто — больше всего напоминает лицо прыщавого подростка. Каллисто не имеет геологической активности, что само по себе делает его уникальным в Солнечной системе, поэтому кратеры, появившиеся из-за падающих метеоритов, постоянно перекрываются.

На Каллисто очень сложно найти первозданный уголок, весь спутник покрыт сетью кратеров, что делает его рекордсменом в Солнечной системе.

Каллисто (внизу и слева), Юпитер (вверху и справа) и Европа (внизу и слева от Большого Красного Пятна) / © NASA

Эпиметей и Янус – вечная гонка

Эпиметей и Янус — два спутника Сатурна, которые движутся почти по одним и тем же орбитам, вероятно, потому, что они образовали одну с незапамятных времен. Кроме того, каждые четыре года они меняются местами, каждый раз чудом избегая столкновения.

Эпиметей и Янус

Откуда кислород на Ганимеде

В 1972 году международная группа ученых открыла атмосферу на Ганимеде. Но позже «Вояджер» получил противоположные результаты. Кроме того, измерения проводились с использованием очень чувствительных инструментов.

Этот спор был урегулирован только в 1995 году, когда орбитальный телескоп Хаббла был связан с исследованием Ганимеда. Он обнаружил на спутнике слабую и разреженную кислородную атмосферу, аналогичную той, что ранее была обнаружена в Европе. Более того, кислород отнюдь не является следствием наличия жизни на этом небесном теле. Вероятно, он появился в процессе разложения льда на составляющие. В атмосфере также присутствует небольшое количество водорода.

Этот космический объект также имеет ионосферу, которая возникает, когда молекулы кислорода подвергаются резкому УФ-излучению Солнца и частицам магнитосферы спутника.

Каллисто

Каллисто — второй по величине спутник Юпитера и третий по величине спутник в Солнечной системе. Его диаметр составляет 4821 км, а возраст, по оценкам ученых, составляет около 4,5 миллиарда лет; его поверхность в основном покрыта кратерами. Каллисто был обнаружен Галилео Галилеем 7 января 1610 года. Спутник получил свое название в честь нимфы из древнегреческой мифологии. Каллисто обращается вокруг Юпитера на расстоянии около 1882,700 км и завершает свой оборот за 16,7 земных суток. Это самый дальний от Юпитера спутник, а это значит, что на него не сильно повлияла мощная магнитосфера планеты. Водяной лед, а также другие материалы, такие как магний и гидратированные силикаты, составляют основную массу тела помощника. У Каллисто темная поверхность, и предполагается, что под ней соленое море.

Самый большой спутник планеты в Солнечной системе

Спутник газового гиганта Ганимед — самый большой спутник Солнечной системы. Его диаметр составляет 5268 километров.

Ганимед — один из четырех крупнейших спутников Юпитера, который, наряду с Ио, Европой и Каллисто, был впервые открыт итальянским математиком, философом и астрономом Галилео Галилеем. Название Ганимед не использовалось до середины 20 века. Галилей называл обнаруженные им спутники «планетами Медичи», а сам Ганимед называл Юпитер III или «третий спутник Юпитера».

Ученые считают, что под поверхностью Ганимеда находится огромный океан, в котором воды намного больше, чем на Земле.

Возможна ли жизнь на Ганимеде

Ученые считают, что вероятность найти жизнь на Ганимеде довольно высока. На поверхности мы его вряд ли найдем: ночью здесь температура опускается до -193 ° C, более мощные потоки радиации от Юпитера. Не исключено, что живые организмы могли населять подледниковый океан спутника, если, конечно, он существует.

вполне вероятно, что в глубинах Ганимеда большое количество жидкой соленой воды, но в этом случае должно быть чудовищное давление, не позволяющее этим «океанам» замерзнуть. Может ли жизнь развиваться в таких условиях — очень большой вопрос. Несмотря на вышесказанное, шансы найти его на Ганимеде даже выше, чем на нашей Луне или, например, на Меркурии.

Самый большой газовый гигант вне Солнечной системы

Крупнейший газовый гигант.

Определить самую большую экзопланету из класса газовых гигантов — непростая задача. Ученым есть над чем подумать. Например, в космосе есть объекты настолько большие, что их сложно назвать планетами. Я больше похож на звезду. При этом их масса меньше минимума, необходимого для поддержки ядерных реакций горения водорода и превращения в звезду. Такие объекты принято называть субзвездными.

Предположительно, самая большая экзопланета класса газовых гигантов, обнаруженная на данный момент, — это HD 100546 b, обнаруженная в 2013 году. Она расположена в 337 световых годах от Земли. Ученые считают, что HD 100546 b в 6,9 раз больше и в 20 раз тяжелее Юпитера.

Ио – вулканический ад

Постоянный гравитационный приливный эффект планеты-гиганта Юпитер вызывает регулярное потепление внутренней части ее спутника Ио, что, в свою очередь, приводит к непрерывной вулканической активности.

Вся поверхность Ио покрыта вулканами, и в настоящее время насчитывается более 400 действующих вулканов. Извержения происходят так часто, что космический корабль «Вояджер», пролетавший близко к спутнику, смог захватить некоторые из них.

При этом увидеть кратеры на Ио практически невозможно: извергающаяся лава сразу же их заполняет.

Титан

Титан — спутник Сатурна с диаметром 5150 км, что делает его вторым по величине спутником в Солнечной системе. Он был открыт голландским астрономом Кристианом Гюйгенсом в 1655 году. Спутник имеет плотную атмосферу, аналогичную атмосфере Земли. Атмосфера на 90% состоит из азота, а оставшиеся 10% — это метан, следы аммиака, аргона и этана. Титан совершает полный оборот вокруг Сатурна за 16 дней. На поверхности спутника — моря и озера, заполненные жидкими углеводородами. Это единственное космическое тело в солнечной системе, кроме Земли, которое имеет водоемы. Название спутника взято из древнегреческой мифологии, в честь древних богов, названных титанами. Лед и камни составляют основную массу Титана.

Ио

Ио — третий по величине спутник Юпитера и четвертый по величине в Солнечной системе. Его диаметр составляет 3643 км. Первый спутник был открыт Галилео Галилей в 1610 году. Это самое вулканически активное космическое тело наряду с Землей. Его поверхность в основном сложена поймами жидких пород и лавовых озер. Ио находится примерно в 422000 км от Юпитера и обращается вокруг планеты за 1,77 земных дня. Спутник имеет пятнистый вид, в котором преобладают белый, красный, желтый, черный и оранжевый цвета. В атмосфере Ио преобладает диоксид серы. Компаньон назван в честь нимфы из древнегреческой мифологии, которую соблазнил Зевс. Под поверхностью Ио находится железное ядро ​​и внешний слой силикатов.

Tитан – лучший кандидат на колонизацию

Титан, пожалуй, самый странный спутник Солнечной системы. Давно известно, что его атмосфера более плотная, чем у Земли. В атмосфере титана преобладает азот, но есть и другие газы, например, метан.

Долгое время оставалось загадкой, что скрывается под густыми облаками титана. Однако изображения, сделанные аппаратом Кассини-Гюйгенс в 2005 г., продемонстрировали наличие метано-этановых озер и рек.

Ученые также предполагают существование подземных резервуаров, которые в сочетании с низкой гравитацией делают Титан лучшим кандидатом для колонизации Земли из всех спутников солнечной системы.

Таблица: ТОП 10 самых больших спутников в Солнечной системе

Место в турнирной таблице	Спутник, Планета	Средний диаметр
1	Ганимед, Юпитер	5262 км
2	Титан, Сатурн	5150 км
3	Каллисто, Юпитер	4821 км
4	Я, Юпитер	3643 км
5	Луна, земля	3475 км
6	Европа, Юпитер	3122 км
7	Тритон, Нептун	2707 км
8	Титания, Уран	1578 км
9	Рея, Сатурн	1529 км
10	Оберон, Уран	1523 км

Тритон – спутник с ледяными вулканами

Тритон — самая большая луна Нептуна. Это также единственный спутник в Солнечной системе, который вращается вокруг своей планеты в направлении, противоположном ее движению вокруг Солнца.

На Тритоне много вулканов, но в отличие от обычных вулканов, излучающих лаву, вулканы этого спутника Нептуна излучают воду и аммиак, которые немедленно замерзают при очень низких внешних температурах.

Тритон — очень яркое небесное тело, потому что его ледяная поверхность отражает большую часть солнечного света.

Тритон

Европа – спутник-океан

Европа — еще один спутник Юпитера с самой гладкой поверхностью в Солнечной системе. Дело в том, что вся Европа покрыта океаном с толстой коркой льда на поверхности.

Однако подо льдом находится огромное количество воды, которая нагревается внутренним ядром спутника и постоянными приливными течениями, вызванными гравитационным притяжением Юпитера. Достаточно сказать, что океан Европы содержит в 2-3 раза больше воды, чем все океаны на Земле вместе взятые.

По расчетам некоторых ученых, океанские воды Европы могут быть настолько теплыми, что отнюдь не исключено появление жизни на этом спутнике Юпитера. Более того, мы говорим не о бактериях, а о гораздо более сложных и крупных формах жизни.

Европа