Ганимед

Изучение

Изображение Ганимеда, сделанное «Пионером-10» в 1973 году

Первые фотографии Ганимеда из космоса были сделаны «Пионером-10», пролетевшим мимо Юпитера в декабре 1973 года, и «Пионером-11», пролетевшим в 1974 году. Благодаря им были получены более точные сведения о физических характеристиках спутника (к примеру, «Пионер-10» уточнил его размеры и плотность). На их снимках видны детали размером от 400 км. Наибольшее сближение Пионера-10 составило 446 250 километров.

Космический аппарат «Вояджер»

С декабря 1995 по сентябрь 2003 года систему Юпитера изучал «Галилео». За это время он шесть раз сближался с Ганимедом. Наименования пролётов — G1, G2, G7, G8, G28 и G29. Во время самого близкого пролета (G2) «Галилео» прошел в 264 километрах от его поверхности и передал о нём массу ценных сведений, включая подробные фотографии. Во время пролёта G1 в 1996 году «Галилео» обнаружил у Ганимеда магнитосферу, а в 2001 году — подземный океан. Благодаря данным «Галилео» удалось построить относительно точную модель внутреннего строения спутника. Также «Галилео» передал большое число спектров и обнаружил на поверхности Ганимеда несколько неледяных веществ.

Аппарат «Новые горизонты» на пути к Плутону в 2007 году прислал фотографии Ганимеда в видимом и инфракрасном диапазонах, а также предоставил топографические сведения и карту состава.

Предложенная для запуска в 2020 году «Europa Jupiter System Mission» (EJSM) — совместная программа NASA, ESA и Роскосмоса по изучению спутников Юпитера. В феврале 2009 года было объявлено, что ESA и NASA придали ей больший приоритет, чем миссии «Titan Saturn System Mission». Для ESA финансирование этой миссии затруднено наличием у этого агентства других требующих финансирования проектов. Число аппаратов, которые будут запущены, варьирует от двух до четырёх: «Jupiter Europa Orbiter» (NASA), «Jupiter Ganymede Orbiter» (ESA), «Jupiter Magnetospheric Orbiter» (JAXA) и «Jupiter Europa Lander» (Роскосмос).

Одной из отменённых миссий по изучению Ганимеда является миссия «Jupiter Icy Moons Orbiter». Для полёта космического корабля использовалось бы ядерное топливо, что было бы удобным для более подробного изучения Ганимеда. Однако из-за сокращения бюджета миссия была отменена в 2005 году. Другая предложенная миссия носила название «The Grandeur of Ganymede» — «Великолепие Ганимеда».

2 мая 2012 года Европейское космическое агентство (ЕКА) объявило о старте миссии Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) в 2022 году с прибытием в систему Юпитера в 2030 году. Одной из главных целей миссии будет исследование Ганимеда, которое начнется в 2033 году. Россия, посредством привлечения ЕКА, также намерена отправить на Ганимед посадочный аппарат для поиска признаков жизни и для проведения комплексных исследований системы Юпитера в качестве характерного представителя газовых гигантов.

Несостоявшаяся звезда

Юпитер, обработанный снимок зонда Вояджер-1

Газовый гигант образовал внутри Солнечной системы свою собственную мини-структуру с многочисленными спутниками самых разных размеров, обращающихся вокруг него. Этот факт, химический состав его атмосферы (водород и гелий), а также поистине внушительные размеры позволяют называть Юпитер несостоявшейся звездой. Однако его массы недостаточно для возникновения термоядерной реакции, а значит, стать ей он так никогда и не сможет. Но будь Юпитер тяжелее на порядок, то в Солнечной системе было бы не одно светило, а целых два, – исследователям Вселенной известны коричневые карлики, имеющие массу примерно в 12-80 раз больше, чем у крупнейшей планеты Солнечной системы, которые относятся к самой легкой «весовой категории» звезд.

Уход после цветения и подготовка к зиме

Магнитосфера

Ганимед – уникальный спутник, потому что располагает магнитосферой. Величина стабильного магнитного момента – 1.3 х 103 Т · м3 (втрое выше показателя Меркурия). Магнитный диполь установлен на 176° относительно планетарного магнитного момента.

Магнитное поле Юпитера и общее вращение токов

Сила магнитного поля достигает 719 Тесла, а диаметр магнитосферы – 10.525-13.156 км. Замкнутые полевые линии находятся ниже 30° широты, где захватываются заряженные частички и формируют радиационный пояс. Среди ионов наиболее распространенными выступает одиночный ионизированный кислород.

Контакт между лунной магнитосферой и планетарной плазмой напоминает ситуацию с солнечным ветром и земной магнитосферой. Индуцированное магнитное поле намекает на существование подземного океана.

Художественная концепция сияния на Ганимеде

Но возможность магнитосферы все еще остается тайной. Кажется, что она формируется из-за динамо – перемещение материала в ядро. Но есть и другие тела с динамо, у которых нет магнитосферы. Полагают, что ответом могут служить орбитальные резонансы. Увеличение приливного нагрева способно изолировать ядро и не дать ему остыть. Или же все дело в остаточной намагниченности силикатных пород.

Наблюдение Ганимеда

Обнаружить все четыре галилеевых спутника Юпитера – Ио, Европу, Ганимед и Каллисто, можно уже в бинокль – в 10-кратный они видны вполне отчётливо в виде звёздочек разной яркости. Есть свидетельства, что некоторые люди видели Ганимед и невооружённым глазом. Это неудивительно и вполне возможно при отличном зрении.

В телескоп, даже самый небольшой, все четыре спутники видны очень чётко, но также в виде звёздочек. Чтобы Ганимед стал диском, нужен телескоп с апертурой не менее 125-150 мм. В такой телескоп можно наблюдать прохождение тени от спутника по диску Юпитера.

Наличие деталей в виде темных пятен, даже скорее намёков на них, можно обнаружить в телескоп с апертурой не менее 250-300 мм. Но для этого нужен большой опыт наблюдений и хорошие условия. Но это спорный вопрос, так как любители астрономии продолжают споры, хватит ли такой апертуры, чтобы различить на Ганимеде хоть что-то. Скорее, это просто вопрос опыта – кто-то видит, а кто-то нет.

Facebook

Транспортный корабль Cygnus доставил на МКС 3,5 тонны грузов

Первые шаги в авиацию

Родился будущий авиатор в Киеве, в семье профессора психиатрии, работавшего в Университете святого Владимира. В 13 лет Игорь уехал в Петербург и поступил в Морское училище. Но юношу манило не море, а небо. В 1907 году он понял, что его очень интересует авиаконструирование, и вернулся домой, чтобы учиться в Киевском политехническом институте. Параллельно он занимался ещё и в Воздухоплавательной секции.

Результат не заставил себя долго ждать. Первые простейшие модели вертолётов Сикорский создал уже в 1908 году. В том же году он отправляется в парижскую школу воздухоплавательной техники (ныне школа ESTACA). Учёба в Париже продлилась год, и он вернулся в Россию, продолжил работать над первым проектом вертолёта. Первые варианты не имели надёжной системы управления, да и грузоподъёмность была невелика. И вскоре молодой конструктор переключился на проектирование самолётов.

В 1911 году он получает лицензию на осуществление полётов и проводит показательный полёт модели С-5, которая продержалась в воздухе 30 секунд. А модель С-6 была принята на вооружение русской армии в феврале 1912 года, после чего Сикорский получил должность главного инженера авиационного отделения завода «Руссо-Балт». Главному инженеру было всего 23 года. Вскоре на заводе начали выпускать самолёт «Русский витязь» с четырьмя двигателями и грузоподъёмностью 600 кг. На его основе стали производить и знаменитый в годы Первой мировой войны серийный бомбардировщик «Илья Муромец», который производили до 1917 года.

[править] Исследование и колонизация

Открыт 7 января 1610 года Галилео Галилеем (однако, немецкий астроном Симон Марий наблюдал Ганимед ещё в 1609 году, но не опубликовал об этом сообщение; тот же Симон Марий в 1614 году предложил назвать спутник в честь мифического виночерпия Ганимеда).

В 1972 году группа индийских, английских и американских астрономов, работая в индонезийской обсерватории имени Боссы, сообщила об обнаружении у Ганимеда тонкой атмосферы.

Первые фотографии Ганимеда из космоса были сделаны американскими КА «Пионером-10», пролетевшим мимо Юпитера в декабре 1973 года, и «Пионером-11», пролетевшим в 1974 году. С их помощью им были получены более точные сведения о физических характеристиках спутника (к примеру, «Пионер-10» уточнил его размеры и плотность).

В 1979 году мимо спутника прошли американские космические аппараты «Вояджер-1» (в марте) на расстоянии 112 тысяч км и «Вояджер-2» (в июле) на расстоянии 50 тысяч км. Эти КА передали качественные снимки поверхности Ганимеда и провели несколько измерений. Например, уточнили размер спутника, оказалось, что Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе (ранее самым большим считался Титан).

С декабря 1995 года по сентябрь 2003 года систему Юпитера изучал американский КА «Галилео», и за это время 6 раз сближался с Ганимедом. В ходе самого близкого полета «Галилео» прошел в 264 км от поверхности спутника и передал о нём массу сведений, включая подробные фотографии. В 1996 году «Галилео» открыл у Ганимеда магнитосферу, а в 2001 году — подземный океан. Удалось построить относительно точную модель внутреннего строения Ганимеда. Кроме того, «Галилео» передал большое число спектров и обнаружил на поверхности Ганимеда несколько неледяных веществ.

В 2007 году американский КА «Новые горизонты» на пути к Плутону прислал фотографии Ганимеда в видимом и инфракрасном диапазонах, и предоставил топографические сведения и карту состава спутника.

Также, Ганимед изучается с помощью телескопов, в том числе космического телескопа «Хаббл».

2 мая 2012 года Европейское космическое агентство объявило о старте миссии Jupiter Icy Moons Explorer в 2022 году с прибытием в систему Юпитера в 2030 году. Одной из главных целей миссии будет исследование Ганимеда, которое начнется в 2033 году. На 2020 год запланирована миссия Europa Jupiter System Mission, составной частью которой, как сообщается, будет российский посадочный модуль «Лаплас». РФ, посредством привлечения Европейского космического агентства, намерена отправить на Ганимед посадочный аппарат «Лаплас-П» для поиска признаков жизни и для проведения комплексных исследований системы Юпитера в качестве характерного представителя газовых гигантов. По другим расчетам, солёный океан находится либо на глубине между 150 и 250 км, либо на 330 км ниже поверхности Ганимеда. Неопределенность вызвана тем, что океан располагается между слоями льда.

В пользу гипотетической колонизации в будущем спутника указывают на такие факты, как то, что Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе со сравнительно высокой гравитацией, и единственный спутник Юпитера, обладающий магнитосферой, способной защитить потенциальных колонизаторов от губительного воздействия радиации. Ганимед получает около 8 бэр излучения в день — почти в 7 и в 400 раз меньше чем в случае с Европой и Ио соответственно, но это все ещё высокий показатель для человека, который, возможно, сможет найти на спутнике источник воды и энергии, а также материал для строительства:

Таким образом, Ганимед может стать базой для учёных для изучения Юпитера и его спутников, и, возможно, для дальнейшего освоения более отдалённых от Земли объектов Солнечной системы. Нельзя исключать и возникновение добывающей промышленности.

Теоретически, на поверхности спутника может быть использован колесный и гусеничный транспорт для горнодобывающей и строительной техники, и рельсовый электротранспорт. Ввиду относительно невысокой гравитации может быть использован и реактивный способ передвижения для переброски каких-либо грузов.

Гравитация Ганимеда возможно позволит удерживать искусственно созданную атмосферу, состоящую из плотных газов.

Внутреннее строение Ганимеда

Многочисленные исследования Ганимеда с пролетающих космических аппаратов позволили построить модель его внутреннего строения. Конечно, она еще требует многих исследований и уточнений, но всё же информации накоплено немало.

Учёные считают, что Ганимед имеет горячее ядро из расплавленного железа, с температурой более 1500 градусов, затем идёт силикатная мантия, а далее ледяной слой.

Строение Ганимеда, спутника Юпитера.

Размеры каждого слоя оцениваются приблизительно так:

• Ядро – 1400-1800 км в диаметре.
• Внешний ледяной слой – 800-1000 км толщиной.
• Силикатная мантия – всё остальное.

Есть данные, что под поверхностью Ганимеда есть слои жидкой воды – подповерхностный океан, как на Европе. Мало того, таких слоёв может быть до 4, и разделены они прослойками из льда разного типа. Чем глубже слой, тем солёнее в нем вода. Такие выводы были сделаны на основе изучения магнитного слоя Ганимеда и моделирования его структуры.

Ганимед в искусстве

История Ганимеда вдохновляла многих художников и скульпторов. Античные ваятели посвящали ему статуи. Например, древнегреческий бог Ганимед (на фото ниже) работы скульптора Леохара. Статуя известна по римским копиям, носит название «Ватиканский Ганимед», там же и расположена.

У Рубенса есть две картины о похищении мальчика. Первая — очень динамичная, контрастная, драматичная: белое тело напуганного юноши на фоне черного орла, напористого и жесткого. На второй картине художник написал уже прибытие Ганимеда, как Геба передает ему золотую чашу для служения на пиру. История написана яркими красками, но гораздо более спокойная — это же Олимп, место благословенной жизни избранных.

Другой известный нидерландец Рембрандт написал историю реалистично, несмотря на мифологический сюжет. Страх маленького ребенка мастерски передан. А в совокупности с мрачными цветами полотна — это оказывает психологический эффект. История кажется реальной и трагичной.

В чем главная особенность Ио?

Человечество привыкло к мысли, что Земля — единственное космическое тело Солнечной системы, которое можно назвать живым организмом, у которого имеется бурная геологическая биография. На деле оказалось, что помимо нас существует в Солнечной системе Ио — спутник Юпитера, который можно назвать самым вулканически активным объектом ближнего космоса. Поверхность спутника Ио постоянно подвергается воздействию активных геологических процессов, меняющих его облик. По интенсивности вулканических извержений, по силе и мощности выбросов, ядовито, желто-зеленая Ио опережает Землю. Это, своего рода, постоянно кипящий и бурлящий котел, приютившийся под боком у самой крупной планеты Солнечной системы.

Мультисессия Ио

Для столь малого по размерам небесного тела такая геологическая активность – явление несвойственное. В основной своей массе естественные спутники Солнечной системы — устойчивые образования планетарного типа, период геологической активности которых завершился много миллионов лет назад или находится в завершающей стадии. В отличие от других галилеевых спутников Юпитера, сама природа определила судьбу Ио, разместив его в непосредственном соседстве с материнской планетой. Размер Ио примерно равен размерам нашей Луны. Диаметр юпитерианского спутника составляет 3660 км, на 184 км. больше чем диаметр Луны.

Спутник Ио и Луна

См. также

Литература[править]

Состав и поверхность

Плотность местной тверди — 1,94 г/см³, и это намекает на наличие в составе тела достаточных объемов льда — его здесь 46-50% от общей массы спутника. Исследования свидетельствуют об ощутимых количествах сульфатов — они могут поступать из океана жидкой воды, который находится под твердью.

Внутреннее строение спутника представлено:

1. Двухфазным железистым ядром из жидкого железа и более тягучей внешней сульфидной оболочки. Его общий диаметр — 1000 км, температура внутри ядра достигает 1500-1700 К.
2. Силикатной мантией, состоящей преимущественно из хондритов (силикатоподобных метеоритных горных пород) и имеющей достаточное количество железа.
3. Ледяной оболочкой толщиной около 800 км.

Океанических слоев, возможно, 4, друг от друга они отделены ледяными пластинами. Точные размеры и строение этого образования пока неизвестны.

Строение самой большой луны Юпитера — Ганимеда. Gredit: fishki.net

Ганимед имеет 2 разновидности ландшафта. Темные территории ­- более старые, с многочисленными кратерами, они занимают около 1/3 всей спутниковой поверхности. Кратеры имеют возраст 3,5-4 млрд лет, возможно, в этот период тело подверглось активной бомбардировке астероидами.

Светлые области образовались позже. Они характеризуются наличием хребтов и небольших канавок, появившихся в результате криовулканизма, при котором вместо расплавленных скальных пород извергаются вода, метан, аммиак и другие вещества в жидком или газообразном состоянии. Помог их образованию и приливный разогрев Ганимеда.

Здесь также можно найти кратеры, но на светлых территориях их гораздо меньше, чем на темных.

История

Состав и поверхность

Показатель плотности в 1.936 г/см3 намекает на присутствие одинаковых пропорций камня и льда. Водяной лед достигает 46-50% лунной массы (ниже Каллисто) с возможностью формирования аммиака. Поверхностное альбедо – 43%.

Ультра-инфракрасный и УФ-обзор показали присутствие двуокиси углерода, двуокиси серы, а также цианоген, гидросульфат и разнообразные органические соединения. Поздние исследования находили сульфат натрия и сульфат магния, которые могли поступить из подповерхностного океана.

Внутри спутник Юпитера Ганимед обладает ядром (железное, жидкий железный слой и сульфидное внешнее), силикатной мантией и оболочкой из льда. Полагают, что ядро простирается в радиусе на 500 км, а температура – 1500-1700 К с давлением в 10 Па.

Внутреннее строение Ганимеда

На присутствие ядра из жидкого железа и никеля намекает магнитное поле луны. Скорее всего, причина в конвекции в жидком железе с высоким уровнем электропроводности. Показатель плотности ядра достигает 5.5-6 г/см3, а у силикатной мантии – 3.4-3.6 г/см3.

Мантия представлена хондритами и железом. Внешняя ледяная корка выступает крупнейшим слоем (800 км). Есть мнение, что между слоями расположен жидкий океан. На это могут намекать сияния.

На поверхности отмечают две разновидности рельефа. Это древние, темные и кратерные участки, а также молодые и светлые территории с хребтами и канавками.

Темная часть занимает 1/3 всей поверхности. Ее окрас объясняется наличием глины и органических материалов во льду. Полагают, что все дело в кратерных формированиях.

Рифленый ландшафт выступает тектоническим, что связано с криовальванизмом и приливным нагревом. Изгиб мог поднять температуру внутри объекта и надавить на литосферу, что вызвало формирование разломов и трещин, уничтоживших 70% темной местности.

Большая часть кратеров сосредоточена на темных участках, но их можно отыскать повсюду. Полагают, что 3.5-4 млрд. лет назад Ганимед прошел сквозь период активной астероидной атаки. Ледяная кора слабая, поэтому углубления более плоские.

Есть ледяные шапки со льдом, обнаруженные Вояджером. Данные от аппарата Галилео подтвердили, что вероятнее всего они сформировались от плазменной бомбардировки.

Фригийский колпак Ганимеда

Фригийский колпак – заостренная кверху шапочка, но конец ее вялый и обвисает преимущественно вперед.

Если смотреть на голову юного Ганимеда Торвальдсена, то сразу вспоминается голова Париса Кановы и тоже во фригийском колпаке.

Канова. Голова Париса. 1819. Государственный Эрмитаж. Санкт-Петербург

Если снять фригифйский колпак, то вполне получится голова Елены:

Канова. Голова Елены (Елены прекрасной). 1819. Государственный Эрмитаж

А может быть, и голова Амура:

Канова. Амур. 1792-1794. Государственный Эрмитаж

Из увиденного можно сделать вывод о том, что фригийский колпак существенно сужает область догадок о том, кто же изображен. В колпаке остаются лишь Парис и Ганимед. Почему?

Общего у них лишь то, что Ганимед – сын троянского царя Троса, а Парис – сын троянского царя Приама (последнего). Колпак фригийский, а Фригия – часть Малой Азии (сейчас Турция), Троя тоже была в Малой Азии (хотя и не во Фригии). Вроде как, фригийцы воевали на стороне троянцев с греками. Таким образом, между Парисом и Ганимедом существует пространственно – династическая связь (возможно). Не исключено, что ее-то и олицетворяет фригийский колпак. Хотя остается открытым вопрос о том, что думали по этому поводу Канова и Торвальдсен.

Фригийский колпак порождает еще один вопрос: почему носители колпака Парис и Ганимед такие нежные?

Первое и последнее, что приходит на ум, это то, что во фригийском царстве фригийцы почитали прежде всего богиню Великую мать Кибелу. О ней уже шла речь. Напомним, что ее жрецы известны тем, что занимались оскоплением (кастрацией) самих себя. Становились нежными. А в эпоху эллинизма греки посмотрели на фригийцев, придумали миф о Семеле, матери Вакха. Вакх всех поит и сам пьет, Ганимед также занят этим занятием, но в основном среди богов.

Остается также открытым вопрос: из-за какой такой «свободы, равенства и братства» в конце XVIII века якобинцы и французские каторжники сочли фригийский колпак символом свободы? Однако, нам их не понять, ибо  французы – большие модники и оригиналы, и даже их революционеры создали свою моду: то фригийские колпаки, то санкюлоты, что означает дословно  «без дворянских панталончиков», хотя и с гильотиной. Мило, забавно и очень нежно.

Орбита и вращение

Ганимед находится на расстоянии 1 070 400 километров от Юпитера, что делает его третьим по удалённости галилеевым спутником. Ему требуется семь дней и три часа, чтобы совершить полный оборот вокруг Юпитера. Как и у большинства известных спутников, вращение Ганимеда синхронизировано с обращением вокруг Юпитера, и он всегда повернут одной и той же стороной к планете. Его орбита имеет небольшие наклонение к экватору Юпитера и эксцентриситет, которые квазипериодически изменяются по причине вековых возмущений от Солнца и планет. Эксцентриситет меняется в диапазоне 0,0009—0,0022, а наклонение — в диапазоне 0,05°—0,32°. Эти орбитальные колебания заставляют наклон оси вращения (угол между этой осью и перпендикуляром к плоскостью орбиты) изменяться от 0 до 0,33°.

Резонанс Лапласа (орбитальный резонанс) спутников Ганимед, Европа и Ио

Современный резонанс Лапласа неспособен увеличить эксцентриситет орбиты Ганимеда. Нынешнее значение эксцентриситета составляет около 0,0013, что может быть следствием его увеличения за счёт резонанса в прошлые эпохи. Но если он не увеличивается в настоящее время, то возникает вопрос, почему он не обнулился из-за приливной диссипации энергии в недрах Ганимеда. Возможно, последнее увеличение эксцентриситета произошло недавно — несколько сотен миллионов лет назад. Поскольку эксцентриситет орбиты Ганимеда относительно низок (в среднем 0,0015), приливный разогрев этого спутника сейчас незначителен. Однако, в прошлом Ганимед, возможно, мог один или несколько раз пройти через резонанс, подобный лапласовому, который был способен увеличить эксцентриситет орбиты до значений 0,01—0,02. Это, вероятно, вызвало существенный приливный разогрев недр Ганимеда, что могло стать причиной тектонической активности, сформировавшей неровный ландшафт.

Есть две гипотезы происхождения лапласовского резонанса Ио, Европы и Ганимеда: то, что он существовал со времён появления Солнечной системы или что он появился позже. Во втором случае вероятно такое развитие событий: Ио поднимала на Юпитере приливы, которые привели к её отдалению от него, пока она не вступила в резонанс 2:1 с Европой; после этого радиус орбиты Ио продолжал увеличиваться, но часть углового момента была передана Европе и она также отдалилась от Юпитера; процесс продолжался, пока Европа не вступила в резонанс 2:1 с Ганимедом. В конечном счете радиусы орбит этих трёх спутников достигли значений, соответствующих резонансу Лапласа.

См. также

Заключение