Ganymedes | ||||
---|---|---|---|---|
Műhold | ||||
| ||||
Más nevek | Jupiter III | |||
Nyítás | ||||
Felfedező | Galileo Galilei | |||
nyitás dátuma | 1610. január 7. [1] [2] [3] | |||
Orbitális jellemzők | ||||
Napközel | 1.069.200 km | |||
Aphelion | 1 071 600 km | |||
Periovy | 1 069 200 km [komm. egy] | |||
Apoiovy | 1 071 600 km [komm. 2] | |||
főtengely ( a ) | 1 070 400 km [4] | |||
Orbitális excentricitás ( e ) | 0,0013 [4] | |||
sziderikus időszak | 7,15455296 d [4] | |||
Keringési sebesség ( v ) | 10,880 km/s | |||
dőlés ( i ) | 0,20° (a Jupiter egyenlítőjéhez) [4] | |||
Kinek a műholdja | Jupiter | |||
fizikai jellemzők | ||||
Közepes sugár | 2634,1 ± 0,3 km (0,413 Föld) [5] | |||
Felületi terület ( S ) | 87,0 millió km 2 (0,171 Föld) [komm. 3] | |||
kötet ( V ) | 7,6⋅10 10 km 3 (0,0704 Föld) [komm. négy] | |||
Tömeg ( m ) | 1,4819⋅10 23 kg (0,025 Föld) [5] | |||
Átlagsűrűség ( ρ ) _ | 1,936 g /cm3 [ 5 ] | |||
Gravitációs gyorsulás az egyenlítőn ( g ) | 1,428 m/s 2 (0,146 g ) [comm. 5] | |||
Második menekülési sebesség ( v 2 ) | 2,741 km/s [komm. 6] | |||
Forgási periódus ( T ) | szinkronizált (az egyik oldalon a Jupiter felé fordulva) | |||
Tengelydőlés | 0–0,33° [6] | |||
Albedo | 0,43 ± 0,02 [7] | |||
Látszólagos nagyságrend |
4,61 ( ellenzékben ) [7] 4,38 (1951-ben) [8] |
|||
Hőfok | ||||
|
||||
felület ( K ) |
|
|||
Légkör | ||||
Légköri nyomás | nyom | |||
Összetett: oxigén [11] | ||||
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | ||||
Információ a Wikidatában ? |
A Ganümédész ( ógörögül Γανυμήδης ) a Jupiter egyik galileai műholdja, távolságában a hetedik az összes műholdja között [12] , és a legnagyobb műhold a Naprendszerben . Átmérője 5268 kilométer, ami 2%-kal nagyobb, mint a Titáné (a Naprendszer második legnagyobb műholdja), és 8%-kal nagyobb, mint a Merkúré . Ugyanakkor a Ganymedes tömege a Merkúr tömegének csak 45%-a, de a bolygók műholdai között ez rekordmagasság. A Ganymedes tömege 2,02-szeresen haladja meg a Holdat [13] [14] . A Jupiter körül körülbelül hét nap alatt megforduló Ganymede 1:2:4 arányú keringési rezonanciában vesz részt másik két holdjával , az Európával és az Ióval .
A Ganymedes nagyjából azonos mennyiségű szilikát kőzetből és vízjégből áll . Ez egy teljesen differenciált test vasban gazdag folyékony maggal . Belében feltehetően mintegy 200 km mélységben a jégrétegek között folyékony víz óceánja terül el [15] . A Ganymedes felszínén kétféle táj figyelhető meg. A Hold felszínének egyharmadát becsapódási kráterekkel tarkított sötét területek foglalják el . Életkoruk eléri a négymilliárd évet. A terület többi részét barázdákkal és gerincekkel borított, fiatalabb világos területek foglalják el. A világos régiók összetett geológiájának okai nem teljesen tisztázottak. Valószínűleg az árapály-melegedés okozta tektonikus aktivitással függ össze [5] .
A Ganümédesz az egyetlen hold a Naprendszerben, amelynek saját magnetoszférája van . Valószínűleg konvekció útján jön létre a vasban gazdag folyékony magban [16] . A Ganymedes kis magnetoszférája a Jupiter sokkal nagyobb magnetoszférájában található , és csak kissé deformálja a térvonalait. A műhold vékony légkörrel rendelkezik, amely az oxigén olyan allotróp módosulatait tartalmazza, mint az O (atomi oxigén), az O 2 (oxigén) és esetleg az O 3 ( ózon ) [11] . Az atomos hidrogén (H) mennyisége a légkörben elhanyagolható. Nem világos , hogy a Ganümédésznek van-e ionoszférája [17] .
A Ganümédészt Galileo Galilei fedezte fel , aki 1610. január 7-én látta [1] [2] [3] . Hamarosan Simon Marius javasolta, hogy nevezzék el Ganymedes komornyik [18] , Zeusz szeretője tiszteletére . Az első űrszonda, amely a Ganymedest tanulmányozta, a Pioneer 10 volt 1973-ban [19] . Sokkal részletesebb vizsgálatokat végzett a Voyager űrszonda 1979-ben. A Jupiter rendszert 1995 óta tanulmányozó Galileo űrszonda egy földalatti óceánt és Ganymedes mágneses terét fedezte fel. 2012-ben az Európai Űrügynökség új küldetést hagyott jóvá a Jupiter jeges holdjainak feltárására, a JUICE -t ; felbocsátását 2022-re, a Jupiter rendszerbe érkezését 2030-ra tervezik.
Ganymedest Galileo Galilei fedezte fel 1610. január 7-én első teleszkópja segítségével . Ezen a napon Galileo 3 „csillagot” látott a Jupiter közelében: Ganymedest, Callistot és egy „csillagot”, amelyről később kiderült, hogy két műhold - az Europa és az Io (csak a következő éjjel nőtt meg a köztük lévő szögtávolság eléggé a külön megfigyeléshez) . Galilei január 15-én arra a következtetésre jutott, hogy ezek az objektumok valójában égitestek, amelyek a Jupiter körül keringenek [1] [2] [3] . Galilei az általa felfedezett négy műholdat "Medici-bolygóknak" nevezte, és sorozatszámokat adott nekik [18] .
Nicolas-Claude Fabry de Peyresque francia csillagász azt javasolta, hogy a műholdakat a Medici család négy tagjáról nevezzék el , de javaslatát nem fogadták el [18] . A műhold felfedezését Simon Marius német csillagász is állította , aki 1609-ben figyelte meg Ganümédészt, de erről nem tett közzé időben adatokat [20] [comm. 7] [21] . Marius megpróbálta a „Jupiter Szaturnusz”, „Jupiter Jupiter” (ez volt Ganymedes), „Jupiter Vénusz” és „Jupiter Merkúr” nevet adni a holdaknak, ami szintén nem fogott meg. 1614-ben Johannes Kepler nyomán új neveket javasolt nekik Zeusz társai (köztük Ganymedes) nevével [18] [20] :
... Aztán ott volt Ganümédész , Trosz király gyönyörű fia , akit Jupiter sas alakot öltve a hátán tartva elrabolt a mennybe, ahogy a költők mesésen leírják... A harmadik pedig a fensége miatt. a fény, Ganymedes... [22]
Eredeti szöveg (lat.)[ showelrejt] [Iupiter] etiam impensius amavit Ganymedem puerum formosum, Trois Regis filium, adeo etiam ut assumptâ aquilæ figurâ, illum humeris impositum, in cœlum transportvit, prout fabulantur poetæ… Tertius ob luminis Majestatem [23] GanymeA „Ganymede” nevet azonban, akárcsak a Marius által más galileai műholdakra javasolt nevek , gyakorlatilag csak a 20. század közepén használták, amikor általánossá vált. A korábbi csillagászati irodalom nagy részében a Ganümédészt (a Galilei által bevezetett rendszerben) a Jupiter III -nak vagy „a Jupiter harmadik holdjának” nevezik. A Szaturnusz műholdjainak felfedezése után a Jupiter műholdai Kepler és Marius javaslatain alapuló jelölési rendszert kezdtek használni [18] . A Ganymedes a Jupiter egyetlen galileai holdja, amelyet egy férfialakról neveztek el – számos szerző szerint ő (mint Io, Europa és Callisto) Zeusz szerelme volt.
A kínai csillagászati feljegyzések szerint Kr.e. 365-ben. e. Gan Te szabad szemmel fedezte fel a Jupiter műholdat (valószínűleg Ganymedes volt) [24] [25] .
A Ganymedes valószínűleg egy akkréciós korongból vagy gáz- és porködből alakult ki, amely körülvette a Jupitert valamivel a kialakulása után [26] . A Ganymedes kialakulása valószínűleg körülbelül 10 000 évig tartott [27] (egy nagyságrenddel kevesebb, mint a Callisto becslése). A Jupiter-köd valószínűleg viszonylag kevés gázt tartalmazott a galilei műholdak kialakulása során, ami magyarázatot adhat a Callisto nagyon lassú kialakulására [26] . A Ganymedes a Jupiterhez közelebb jött létre, ahol a köd sűrűbb volt, ami megmagyarázza gyorsabb kialakulását [27] . Ez viszont oda vezetett, hogy az akkréció során felszabaduló hőnek nem volt ideje eloszlani. Ez okozhatta a jég megolvadását és a kőzet elválasztását róla. A kövek a műhold közepén telepedtek le, és alkották a magot. Ganymedesszel ellentétben a Callisto kialakulása során a hőnek volt ideje eltávolítani, a mélyben lévő jég nem olvadt el, és nem történt differenciálódás [28] . Ez a hipotézis megmagyarázza, hogy a Jupiter két holdja miért különbözik egymástól a hasonló tömeg és összetétel ellenére [28] [29] . Alternatív elméletek a Ganymedes magasabb belső hőmérsékletét az árapály melegítésének [30] vagy a késői erős bombázásnak való intenzívebb expozíciónak tulajdonítják [31] [32] [33] .
A Ganümédész magja a kialakulás után megtartotta a felhalmozódás és a differenciálódás során felhalmozódott hő nagy részét. Ezt a hőt lassan átadja a jeges köpenynek, egyfajta hőelemként működik [28] . A köpeny pedig ezt a hőt konvekcióval továbbítja a felszínre [29] . A magban lévő radioaktív elemek bomlása tovább hevítette azt, ami további differenciálódást okozott: belső vas- és vas-szulfidmag , valamint szilikátköpeny alakult ki [28] [34] . Így Ganymedes teljesen differenciált testté vált. Ehhez képest a differenciálatlan Callisto radioaktív melegítése csak konvekciót okozott jeges belsejében, ami hatékonyan hűtötte őket, és megakadályozta a nagymértékű jégolvadást és a gyors differenciálódást [35] . A Callisto konvekciós folyamata a kőzetek csak részben vált el a jégtől [35] . Jelenleg a Ganümédesz lassan tovább hűl [34] . A magból és a szilikátköpenyből érkező hő lehetővé teszi egy földalatti óceán létezését [36] , a vasból és vas(II)-szulfidból álló folyékony mag lassú lehűlése pedig konvekciót okoz, és fenntartja a mágneses mező kialakulását [34]. . A Ganümédész beleiből kiáramló jelenlegi hőáramlás valószínűleg nagyobb, mint Callistoé [28] .
A Ganymedes a Jupitertől 1 070 400 kilométerre található, így a harmadik legtávolabbi Galilei műhold [12] . Hét nap és három óra kell neki, hogy teljes forradalmat hajtson végre a Jupiter körül. A legtöbb ismert műholdhoz hasonlóan a Ganymedes is szinkronban van a Jupiter forgásával, és mindig ugyanarra az oldalra néz a bolygó felé [37] . A pályája enyhén hajlik a Jupiter egyenlítőjéhez, és az excentricitása kvázi periodikusan változik a Nap és a bolygók világi perturbációi miatt. Az excentricitás 0,0009-0,0022, a dőlésszög pedig 0,05°-0,32° között változik [38] . Ezek a pályaoszcillációk a forgástengely dőlését (e tengely és a pályasíkjára merőleges szög közötti szöget) 0-ról 0,33°-ra változtatják [6] .
A Ganymedes keringési rezonanciában van az Európával és az Ióval: Ganymedes minden bolygó körüli forradalmához tartozik az Európa két és négy Io-fordulata [38] [39] . A legközelebbi megközelítés Io és Europa között akkor fordul elő, ha az Io a periapsis , az Europa pedig az apoapsis . Európa közeledik Ganümédészhez, a percentrumában van [38] . Így lehetetlen mindhárom műholdat egy sorba rendezni. Az ilyen rezonanciát Laplace-rezonanciának nevezik [40] .
A modern Laplace-rezonancia nem képes növelni Ganymedes pályájának excentricitását [40] . Az excentricitás jelenlegi értéke körülbelül 0,0013, ami a múlt korszakok rezonanciája miatti növekedésének a következménye [39] . De ha jelenleg nem növekszik, akkor felmerül a kérdés, hogy miért nem nullázódott vissza a Ganümédesz mélyén zajló árapály- energia disszipáció miatt [40] . Talán az excentricitás legutóbbi növekedése a közelmúltban történt - több száz millió évvel ezelőtt [40] . Mivel a Ganymedes orbitális excentricitása viszonylag alacsony (átlagosan 0,0015) [39] , ennek a műholdnak az árapály-fűtése ma már elhanyagolható [40] . A múltban azonban Ganymedes egyszer vagy többször is áteshetett egy Laplace-szerű rezonancián, ami képes volt a pálya excentricitását 0,01-0,02 értékre növelni [5] [40] . Ez valószínűleg jelentős árapály-melegedést okozott Ganymedes belsejében, ami tektonikus tevékenységet okozhatott, ami egyenetlen tájat alkotott [5] [40] .
Io, Europa és Ganymedes Laplace-rezonanciájának eredetére két hipotézis létezik: hogy a Naprendszer megjelenése óta létezik [41] , vagy később jelent meg. A második esetben a következő események alakulása valószínű: Io megemelte az árapályt a Jupiteren, ami oda vezetett, hogy a lány eltávolodott tőle, amíg 2:1 rezonanciába nem került Európával; ezt követően az Io pályájának sugara tovább nőtt, de a szögimpulzus egy része átkerült Európába és az is eltávolodott a Jupitertől; a folyamat egészen addig folytatódott, amíg Európa 2:1 arányú rezonanciát nem kapott Ganymedesszel [40] . Végül e három műhold pályájának sugara elérte a Laplace-rezonanciának megfelelő értékeket [40] .
A Ganümédész a legnagyobb és legnagyobb tömegű hold a Naprendszerben. Átmérője (5268 km) a Föld átmérőjének 41%-a , 2%-kal nagyobb, mint a Szaturnusz műholdjának, a Titánnak (a második legnagyobb műholdnak), 8%-kal nagyobb, mint a Merkúr, 9%-a a Callisto, 45%-a az Io és az 51. %-kal nagyobb, mint a Hold. Tömege 10%-kal nagyobb, mint a Titáné, 38%-kal nagyobb, mint a Callistoé, 66%-kal nagyobb, mint az Ióé, és 2,02-szerese a Hold tömegének.
A Ganymedes átlagos sűrűsége 1,936 g/cm3 . Feltehetően egyenlő arányú kőzetből és vízből áll (többnyire fagyott) [5] . A jég tömeghányada 46-50% tartományba esik, ami valamivel alacsonyabb, mint a Callistonál [42] . Néhány illékony gáz, például az ammónia [36] [42] jelen lehet a jégben . A Ganümédész kőzeteinek pontos összetétele nem ismert, de valószínűleg közel áll az L és LL csoportba tartozó közönséges kondritok összetételéhez , amelyek alacsonyabb összvas-tartalmukban, fémvas-tartalmukban különböznek a H-kondritoktól. Vas-oxid. A vas és a szilícium tömegének aránya a Ganymedesen 1,05-1,27 (összehasonlításképpen a Napon 1,8 ).
A Ganymedes felszíni albedója körülbelül 43% [43] . A vízjég szinte az egész felszínen jelen van, tömeghányada 50-90% között változik [5] , ami jóval magasabb, mint a Ganümédesz egészén. A közeli infravörös spektroszkópia kiterjedt vízjég-abszorpciós sávok jelenlétét mutatta ki 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 és 3,0 µm hullámhosszon [43] . A világos területek kevésbé egyenletesek, és több jeget tartalmaznak, mint a sötét területek [44] . A Galileo űrszonda és földi műszerek által készített nagy felbontású ultraibolya és közeli infravörös elemzések más anyagok jelenlétét mutatták ki: szén-dioxid , kén-dioxid, esetleg cianid , kénsav és különféle szerves vegyületek [5] [45 ] ] . A Galileo küldetés eredményei szerint bizonyos mennyiségű tholin jelenlétét feltételezik a felszínen [46] . A Galileo eredményei magnézium-szulfát (MgSO 4 ) és esetleg nátrium-szulfát (Na 2 SO 4 ) jelenlétét is kimutatták a Ganümédész felszínén [37] [47] . Ezek a sók a földalatti óceánban keletkezhettek [47] .
A Ganymedes felülete aszimmetrikus. A vezető félteke (a műhold pályája irányába fordulva) könnyebb, mint a meghajtott [43] . Az Európán ugyanez a helyzet, a Callisto-n viszont fordítva [43] . Úgy tűnik, hogy a Ganymedes hátsó féltekén több kén-dioxid van [48] [49] . A szén-dioxid mennyisége mindkét féltekén azonos, de a pólusok közelében hiányzik [45] [50] . A Ganymedesen található becsapódási kráterek (egy kivételével) nem mutatnak szén-dioxid-dúsulást, ami szintén megkülönbözteti ezt a műholdat a Callisto-tól. A Ganümédesz föld alatti szén-dioxid-készletei valószínűleg kimerültek a múltban [50] .
A Ganymedes feltehetően három rétegből áll: egy olvadt vas- vagy vas -szulfidmagból , egy szilikátköpenyből és egy külső jégrétegből [5] [51] 900-950 kilométer vastagságban. Ezt a modellt egy kis tehetetlenségi nyomaték támasztja alá, amelyet Ganymedes "Galileo" elrepülése során mértek - (0,3105 ± 0,0028) × mr 2 [5] [51] (egy homogén golyó tehetetlenségi nyomatéka 0,4 × mr 2 , és az együttható kisebb értéke ebben a képletben azt jelzi, hogy a sűrűség a mélységgel nő). A Ganümédesznél ez az együttható a legalacsonyabb a Naprendszer szilárd testei között, ami a belek kifejezett rétegződését jelzi . Az olvadt vasban gazdag mag létezése természetes magyarázatot ad Ganymedes saját mágneses terére , amelyet Galilei fedezett fel [34] . A nagy elektromos vezetőképességű olvadt vasban a konvekció a legésszerűbb magyarázat a mágneses tér eredetére [16] .
A Ganümédész belsejében található különböző rétegek pontos vastagsága a szilikátok összetételének elfogadott értékétől (az olivin és a piroxének arányától ), valamint a magban lévő kén mennyiségétől függ [42] [51] . A mag sugarának legvalószínűbb értéke 700-900 km , a külső jégköpeny vastagsága pedig 800-1000 km . A sugár fennmaradó része a szilikát köpenyre esik [29] [34] [51] [52] . A mag sűrűsége feltehetően 5,5-6 g/cm 3 , a szilikátköpenyé pedig 3,4-3,6 g/cm 3 [34] [42] [51] [52] . A Ganymedes-féle mágneses mező létrehozásának egyes modelljei szilárd, tiszta vas magot igényelnek egy folyékony Fe és FeS magban, ami hasonló a Föld magjának szerkezetéhez . Ennek a magnak a sugara elérheti az 500 kilométert [34] . A Ganymedes magjában a hőmérséklet feltehetően 1500-1700 K , a nyomás pedig akár 10 GPa [34] [51] .
A Ganümédész mágneses terének vizsgálatai azt mutatják, hogy a felszíne alatt folyékony víz óceánja lehet [15] [16] . A műhold belsejének numerikus modellezése, amelyet 2014-ben a NASA Jet Propulsion Laboratory végzett, kimutatta, hogy ez az óceán valószínűleg többrétegű: a folyékony rétegeket különböző típusú jégrétegek választják el egymástól ( ice Ih , III , V , VI ). A folyékony közbenső rétegek száma elérheti a 4-et; sótartalmuk a mélységgel nő [53] [54] .
A Ganymedes felszíne kétféle folt keveréke: nagyon ősi, erősen kráterezett sötét területek és valamivel fiatalabb (de még mindig ősi) világos területek, amelyeket barázdák, barázdák és gerincek borítanak. A felszín sötét részei a teljes terület körülbelül 1/3-át foglalják el [56] , és agyagokat és szerves anyagokat tartalmaznak, amelyek tükrözhetik azon planetezimálok összetételét, amelyekből a Jupiter holdjai keletkeztek [57] .
Egyelőre nem tudni, mi okozta a Ganymedes barázdált felületének kialakításához szükséges melegítést. A modern elképzelések szerint egy ilyen felület tektonikai folyamatok következménye [5] . Úgy gondolják, hogy a kriovulkanizmus kisebb szerepet játszik, ha egyáltalán játszik [5] . A Ganümédész litoszférájában a tektonikus mozgásokhoz szükséges erős feszültségeket létrehozó erők a múltban az árapály-melegedéssel hozhatók összefüggésbe, amelyet a műhold által áthaladó instabil pályarezonanciák okozhattak [5] [58] . A jég árapály-deformációja felforrósíthatta a Ganymedes beleit, és feszültségeket okozhatott a litoszférában, ami repedések, horstok és grabens megjelenéséhez vezetett . Ezzel egy időben a régi sötét felület a műhold területének 70%-án kitörölődött [5] [59] . A harántcsíkolt felület kialakulása összefüggésbe hozható a műhold magjának korai kialakulásával, majd belsejében az árapály-felmelegedéssel, ami viszont a Ganymedes 1-6%-os növekedését okozta a hőtágulás és a fázisátalakulások következtében. jégben [5] . Valószínűleg a későbbi evolúció során a felmelegített víz csóvái a magból a felszínre emelkedtek, ami a litoszféra deformációit okozta [60] . A legvalószínűbb modern hőforrás a műhold belsejében a radioaktív fűtés , amely (legalábbis részben) biztosíthatja a felszín alatti vizes óceán létezését. A modellezés azt mutatja, hogy ha a Ganümédész pályájának excentricitása egy nagyságrenddel nagyobb lenne, mint a jelenlegi (és ez lehetett a múltban), akkor az árapály-melegedés erősebb lehet, mint a radioaktív [61] .
Mindkét típus felszínén találhatóak becsapódási kráterek, de a sötét területeken különösen sok: ezek a területek kráterekkel telítettek, és láthatóan domborzatuk főleg ütközések következtében alakult ki [5] . A világos barázdás területeken jóval kevesebb kráter található, domborzatuk alakulásában nem játszottak jelentős szerepet [5] . A sötét területek kráterképződésének sűrűsége 4 milliárd éves kort jelez (mint a Hold kontinentális vidékein ). A világos területek fiatalabbak, de nem világos [62] . A Ganümédész (valamint a Hold) felszínének kráterképződése körülbelül 3,5-4 milliárd évvel ezelőtt érte el sajátos intenzitását [62] . Ha ezek az adatok pontosak, akkor a legtöbb becsapódási kráter abból a korszakból származik, és ezt követően számuk jelentéktelen mértékben növekedett [14] . Egyes krátereket barázdák keresztezik, mások pedig a barázdák tetején alakultak ki. Ez arra utal, hogy egyes barázdák meglehetősen régiek. Helyenként viszonylag fiatal kráterek találhatók, amelyekből kilökődési sugarak sugároznak [14] [63] . A Ganymedes kráterei laposabbak, mint a Merkúron vagy a Holdon. Ez valószínűleg a Ganümédész jeges kéregének törékenységének köszönhető, amely a gravitáció hatására ellaposodhat (vagy ellaposodhat). A szinte teljesen lapos ősi krátereket (a kráterek egyfajta "szellemét") palimpszesztnek nevezik [14] ; Ganymedes egyik legnagyobb palimpszesztje a 360 km átmérőjű Memphis facula .
Ganymedes egyik nevezetes geostruktúrája a Galilea régiónak nevezett sötét terület , ahol többirányú barázdák hálózata látható. Valószínűleg ez a vidék a műhold gyors geológiai aktivitásának időszakának köszönheti megjelenését [64] .
Ganymedes sarki jégsapkái vélhetően vízből készültek. 40° feletti szélességi köröket fednek le [37] . A sarki sapkákat először a Voyager űrszonda elrepülése során figyelték meg. Valószínűleg olyan vízmolekulák alkotják őket, amelyek kiütődnek a felszínből, amikor plazmarészecskékkel bombázzák őket. Az ilyen molekulák a hőmérséklet-különbségek miatt alacsony szélességi körökről magas szélességekre vándorolhatnak, vagy magukból a sarki régiókból származhatnak. A számítások és megfigyelések eredményei alapján megítélhetjük, hogy ez utóbbi igaz [65] . A saját magnetoszféra jelenléte a Ganümédeszben oda vezet, hogy a töltött részecskék csak a gyengén védett - poláris - régiókat bombázzák intenzíven. A keletkező vízgőz főként ugyanezen területek leghidegebb helyein rakódik le [65] .
1972-ben az Indonéz Bossa Obszervatóriumban dolgozó indiai, brit és amerikai csillagászok egy csoportja arról számolt be, hogy vékony légkört fedeztek fel egy műhold körül, miközben megfigyelték annak csillagok okkultációját [66] . A légkör felszíni nyomását 0,1 Pa -ra becsülték [66] . 1979-ben azonban a Voyager 1 űrszonda megfigyelte Ganymedes csillagok ( κ Centauri ) okkultációját, és ellentmondásos eredményeket kapott [67] . Ezeket a megfigyeléseket a távoli ultraibolya sugárzásban , 200 nm alatti hullámhosszon végezték, és sokkal érzékenyebbek voltak a gázok jelenlétére, mint az 1972-es látható fény mérései . A Voyager érzékelői nem észleltek légkört. A felső koncentrációs határ 1,5⋅10 9 részecske/cm 3 szintnek bizonyult , ami 2,5 µPa-nál kisebb felületi nyomásnak felel meg [67] . Ez pedig csaknem 5 nagyságrenddel kevesebb, mint az 1972-es becslés [67] .
1995-ben nagyon gyenge oxigénatmoszférát ( exoszférát ) fedeztek fel Ganymedes közelében , amely nagyon hasonlít az Európa közelében találhatóhoz . Ezeket az adatokat a Hubble Telescope (HST) [11] [68] szerezte . Sikerült megkülönböztetnie az atomi oxigén gyenge fényét a távoli ultraibolya sugárzásban (130,4 nm és 135,6 nm hullámhosszon). Ilyen izzás akkor lép fel, amikor a molekuláris oxigén atomokra bomlik az elektronokkal való ütközés során [11] , ami meglehetősen meggyőző megerősítése az O 2 molekulák semleges atmoszférájának létezésének . Koncentrációja valószínűleg az 1,2⋅10 8 -7⋅10 8 részecske/cm 3 tartományba esik, ami 0,2-1,2 µPa felületi nyomásnak felel meg [11] [i] . Ezek az értékek összhangban vannak a Voyager által 1981-ben meghatározott felső határértékkel. Az oxigén nem bizonyítja az élet jelenlétét a társon. Feltételezések szerint akkor fordul elő, amikor a Ganümédesz felszínén lévő vízjég sugárzás hatására hidrogénre és oxigénre hasad (a hidrogén gyorsabban távozik az alacsony atomtömege miatt) [68] . A Ganymedes atmoszférájának izzása, akárcsak Európa, nem egyenletes. A HST két fényes foltot észlelt az északi és a déli féltekén ±50°-os szélességi körök közelében, ami pontosan megfelel a Ganümédesz magnetoszféra zárt és nyílt vonalai közötti határnak (lásd alább) [69] . A fényes foltok feltehetően aurórák, amelyeket a műhold nyílt mágneses térvonalai mentén beáramló plazma okoz [70] .
A semleges atmoszféra léte egyben ionoszféra létezését is jelenti a műhold körül , mivel az oxigénmolekulák a magnetoszférából érkező gyors elektronokkal [71] és a nap kemény ultraibolya sugárzásával [17] való ütközés következtében ionizálódnak . Ganymedes ionoszférájának természete azonban éppoly ellentmondásos, mint a légkör természete. A Galileo egyes mérései megnövekedett elektronsűrűséget mutattak a műhold közelében, ami az ionoszféra jelenlétét jelzi, míg a rögzítésére tett más kísérletek kudarcot vallottak [17] . Az elektronkoncentráció a felszín közelében különböző becslések szerint 400 és 2500 cm – 3 között mozog [17] . 2008-ra a Ganümédesz lehetséges ionoszférájának paraméterei nem kerültek megállapításra.
A Ganymedes oxigénatmoszférájának további jelzése a felszínén jéggé fagyott gázok detektálása spektrális adatokból. Az ózon (O 3 ) abszorpciós sávok felfedezéséről 1996-ban számoltak be [72] . 1997-ben a spektrális elemzés a dimer (vagy kétatomos ) oxigén abszorpciós vonalait tárta fel . Ilyen abszorpciós vonalak csak akkor jelenhetnek meg, ha az oxigén sűrű fázisban van. A legjobb magyarázat az, hogy a molekuláris oxigén jéggé fagyott. A dimer abszorpciós sávok mélysége függ a szélességi és hosszúsági foktól (de nem a felszíni albedótól ) – hajlamosak a szélességi fok függvényében csökkenni, míg az O 3 trendje ellentétes [73] . Laboratóriumi kísérletek lehetővé tették annak megállapítását, hogy a Ganymedes felszínére jellemző 100 K hőmérsékleten az O 2 feloldódik a jégben, és nem gyűlik össze buborékokban [74] .
Miután felfedezték a nátriumot az Európa légkörében , a tudósok a Ganymedes légkörében kezdték keresni. 1997-ben kiderült, hogy nincs (pontosabban legalább 13-szor kevesebb, mint Európában). Ez azzal magyarázható, hogy hiányzik a felszínen, vagy azzal, hogy a Ganümédész magnetoszférája megakadályozza, hogy a töltött részecskék kiütögessék [75] . Többek között atomi hidrogént is megfigyeltek a Ganymedes légkörében . A műhold felszínétől akár 3000 km távolságban is megfigyelték. Koncentrációja a felszín közelében körülbelül 1,5⋅10 4 cm −3 [76] .
1995 és 2000 között a Galileo űrszonda hat közeli átrepülést hajtott végre Ganymedes közelében (G1, G2, G7, G8, G28 és G29) [16] , és megállapította, hogy a Ganümédésznek meglehetősen erős mágneses tere és még saját magnetoszférája is van, amely független a Jupitertől. mágneses tér [77] [78] . A mágneses momentum nagysága 1,3×10 13 T m 3 [16] , ami háromszor nagyobb, mint a Merkúré . A mágneses dipólus tengelye 176°-kal ferde a Ganümédesz forgástengelyéhez képest, ami azt jelenti, hogy a Jupiter mágneses momentuma ellen irányul [16] . A Ganümédesz északi mágneses pólusa a pálya síkja alatt van. A műhold egyenlítőjénél állandó mágneses nyomaték által keltett dipólus mágneses tér indukciója 719 ± 2 nT [16] (összehasonlításképpen: a Jupiter mágneses terének indukciója Ganymedes távolságban 120 nT ) [78] . A Ganymedes és a Jupiter mágneses mezőinek ellenkező iránya lehetővé teszi a mágneses újrakapcsolást . Ganymedes saját mágneses mezejének indukciója a pólusain kétszerese az egyenlítőinek, és egyenlő 1440 nT -val [16] .
A Ganümédész az egyetlen hold a Naprendszerben, amelynek saját magnetoszférája van. Nagyon kicsi, és elmerül a Jupiter magnetoszférájában [78] . Átmérője megközelítőleg 2-2,5-szerese a Ganümédész [77] átmérőjének (ami 5268 km) [79] . A Ganümédesz magnetoszférájában a 30° szélességi fok alatt zárt térvonalak találhatók, ahol a töltött részecskék ( elektronok és ionok ) csapdába esnek, egyfajta sugárzási övet hozva létre [79] . Az ionok fő típusa a magnetoszférában az oxigénionok O + [80] , ami jó összhangban van a műhold ritkított oxigénatmoszférájával. A 30° feletti szélességi körökben a sarki régiók sapkáiban a mágneses erővonalak nincsenek zárva, és összekötik Ganymedest a Jupiter ionoszférájával [79] . Nagy energiájú elektronokat és ionokat (tíz és több száz kiloelektronvolt ) [71] találtak ezekben a régiókban , amelyek a Ganümédész pólusai körül megfigyelhető aurórákat [ 69 ] okozhatják . Ezenkívül a nehéz ionok folyamatosan rakódnak le a Hold sarki felületén, porrá törve és elsötétítve a jeget [71] .
A Ganümédeszi magnetoszféra és a jovi plazma közötti kölcsönhatás sok tekintetben hasonlít a napszél és a Föld magnetoszférája közötti kölcsönhatásra [79] [81] . A plazma együtt forog a Jupiterrel, és ütközik a Ganümédész magnetoszférájával a hátsó oldalán, ahogy a napszél a Föld magnetoszférájával. A fő különbség a plazma áramlási sebességében van: a Föld esetében szuperszonikus , míg a Ganymedes esetében szubszonikus . Ez az oka annak, hogy a Ganümédész mágneses mezeje nem okoz lökéshullámot a retardált oldalról [81] .
A mágneses momentum mellett a Ganymedesnek van indukált dipólus mágneses tere [16] . Ennek oka a Jupiter mágneses mezejének változása a Hold közelében. Az indukált dipólusmomentum a Jupiter felé vagy attól távolodik ( Lenz szabálya szerint ). A Ganymedes indukált mágneses tere egy nagyságrenddel gyengébb, mint a sajátja. Indukciója a mágneses egyenlítőn körülbelül 60 nT (kétszer kisebb, mint a Jupiter térerőssége ugyanitt [ 16] ). A Ganymedes indukált mágneses tere hasonlít a Callisto és az Europa hasonló mezőire, és azt jelzi, hogy ennek a műholdnak is van egy nagy elektromos vezetőképességű felszín alatti óceánja [16] .
Mivel a Ganymedes teljesen differenciált és fémes maggal rendelkezik [5] [34] , állandó mágneses tere valószínűleg ugyanúgy jön létre, mint a Földé: az elektromosan vezető anyag belső térben történő mozgása következtében [16] [34 ] ] . Ha a mágneses teret a magnetohidrodinamikai hatás okozza [16] [82] , akkor ez valószínűleg a magban lévő különböző anyagok konvektív mozgásának az eredménye [34] .
A vasmag jelenléte ellenére a Ganümédész magnetoszférája továbbra is rejtély marad, különösen azért, mert más hasonló testek nem rendelkeznek vele [5] . Egyes kutatásokból az következik, hogy egy ilyen kis magnak már annyira le kell hűlnie, hogy a folyadék mozgása és a mágneses tér fenntartása lehetetlen. Az egyik magyarázat az, hogy a mező ugyanazoknak a pályarezonanciáknak köszönhetően konzervált, amelyek a komplex felszíni domborzathoz vezettek: az orbitális rezonancia miatti árapály-melegedés miatt a köpeny megvédte a magot a kihűléstől [59] . Egy másik magyarázat a szilikát kőzetek maradék mágnesezettsége a köpenyben, ami akkor lehetséges, ha a műhold a múltban erősebb mezővel rendelkezett [5] .
A Jupitert (mint az összes többi gázbolygót ) kizárólag a NASA bolygóközi állomásai célirányosan tanulmányozták . Számos űrrepülőgép közelről kutatta fel a Ganümédest, köztük négy átrepülést az 1970-es években, és több átrepülést az 1990-es évektől a 2000-es évekig.
Az első felvételeket a Ganymedesről az űrből a Jupiterrel 1973 decemberében repülő Pioneer 10 , valamint 1974-ben a mellette elrepülő Pioneer 11 készítette [19] . Nekik köszönhetően pontosabb információkat kaptak a műhold fizikai jellemzőiről (például a Pioneer-10 meghatározta a méreteit és a sűrűségét). Képeiken akár 400 km-es részletek is láthatók [83] [84] . A Pioneer 10 legközelebbi megközelítése 446 250 kilométer volt [85] .
1979 márciusában a Voyager 1 112 000 km-es távolságban haladt el Ganymedes mellett, júliusban pedig a Voyager 2 50 000 km távolságban. Kiváló minőségű képeket továbbítottak a műhold felszínéről, és méréssorozatot végeztek. Különösen a méretét határozták meg, és kiderült, hogy ez a legnagyobb műhold a Naprendszerben (korábban a Szaturnusz Titán holdját tartották a legnagyobbnak ) [ 86 ] . A műhold geológiájával kapcsolatos jelenlegi hipotézisek a Voyager adataiból származnak [ 87 ] .
1995 decemberétől 2003 szeptemberéig a Jupiter rendszert tanulmányozta a Galileo . Ez idő alatt hatszor közeledett Ganümédészhez [37] . A fesztávok neve G1, G2, G7, G8, G28 és G29 [16] . A legközelebbi repülés (G2) során a Galileo 264 kilométerre haladt el a felszínétől [16] , és sok értékes információt továbbított róla, köztük részletes fényképeket. A G1 1996-os átrepülése során Galileo egy magnetoszférát fedezett fel Ganümédész közelében [88] , 2001-ben pedig egy földalatti óceánt [16] [37] . A Galileo adatainak köszönhetően sikerült viszonylag pontos modellt építeni a műhold belső szerkezetéről. A Galileo emellett nagyszámú spektrumot közvetített, és számos nem-glaciális anyagot detektált a Ganümédész felszínén [45] .
A New Horizons űrszonda 2007-ben a Plútó felé tartva látható és infravörös fényképeket küldött Ganümédészről, valamint topográfiai információkat és kompozíciós térképet [89] [90] .
A NASA Juno űrszondája, amely 2016 óta kering a Jupiter körül, gyakorlatilag nem végez műholdkutatást. Ennek ellenére 2021 júniusában a készülék Ganymedes közelében repült, és nagy felbontású fényképeket kapott a műholdról.
Az elmúlt években több koncepciót javasoltak a Ganümédész és a Jupiter más galileai holdjainak felfedezésére irányuló küldetésekhez, amelyeket azonban vagy töröltek, vagy határozatlan időre elhalasztottak (köztük a NASA , az ESA , a Roscosmos és a JAXA közös Europa Jupiter System Mission programja). , melynek keretében 2020 körül több készülék kiküldését tervezték). Jelenleg (2019-ben) az Európai Űrügynökség a JAXA közreműködésével a Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) űrszondán dolgozik, hogy felfedezze a Jupitert, Ganymedest, Callistot és kisebb mértékben Európát. A kilövést 2022-re tervezik, a Jupiter-rendszerbe érkezést - 2030-ban, a Ganümédesz pályára lépést - 2033-ban [91] . A NASA pedig az Europa Clipper készüléket fejleszti Európa felfedezésére (amelyet a Ganymedeshez képest nagymértékben bonyolítanak a Jupiter sugárzási övei).
2014. április 21-én a Hubble teleszkóp lefotózta Ganymedes árnyékát a Nagy Vörös Folton , így szemnek látszott [92] .
Szótárak és enciklopédiák | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
A Jupiter holdjai | |||||
---|---|---|---|---|---|
Belső műholdak | |||||
Galilei műholdak | |||||
Himalia csoport | |||||
Ananke csoport | |||||
Karme Csoport | |||||
Pasife csoport | |||||
elszigetelt műholdak |
| ||||
Csoportos felsorolás a pálya fél-nagy tengelyének növekvő sorrendjében |
Műholdak a Naprendszerben | |
---|---|
több mint 4000 km | |
2000-4000 km | |
1000-2000 km | |
500-1000 km | |
250-500 km | |
100-250 km | |
50-100 km | |
Bolygók (és törpék ) szerint |
|
Naprendszer | |
---|---|
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|
Jupiter | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Jellemzők | |||||||
műholdak |
| ||||||
Kutatás | |||||||
Egyéb | |||||||
Lásd még Kategória: Jupiter Naprendszer |
atmoszférák | |
---|---|
A csillagok atmoszférája | Nap |
bolygó légkörei | |
A műholdak atmoszférája | |
törpebolygók | |
exobolygók | |
Lásd még |