Šobrīd ievērojama daļa Saules sistēmas planetoloģijas pētījumu ir veltīta milzu planētu pavadoņiem. Interese par tiem pieauga septiņdesmito un astoņdesmito gadu mijā, pēc tam, kad pirmie attēli no Voyager kosmosa kuģa atklāja zinātniekiem šo attālo pasauļu pārsteidzošo daudzveidību un sarežģītību. Viens no daudzsološajiem izpētes objektiem ir lielākais Jupitera pavadonis - Ganimēds.
Jupitera sistēma īsumā
Runājot par satelītiem, parasti tie neņem vērā atšķirību mazo objektu skaitā, kas veido gredzenu sistēmas - milzīgas uz Saturna un daudz pieticīgākas uz Jupitera. Ņemot vērā šo apsvērumu, Saules sistēmas lielākajai planētai saskaņā ar mūsdienu datiem ir arī vislielākā svīta.
Zināmo satelītu skaits nepārtraukti pieaug. Tātad līdz 2017. gadam bija zināms, ka Jupiteram ir 67 satelīti, no kuriem lielākie ir salīdzināmi ar planētām, unmazie ir apmēram kilometru lieli. 2019. gada sākumā atvērto satelītu skaits jau sasniedzis 79.
Galiles satelīti
Četrus lielākos, papildus pašai planētai, Jupitera sistēmas ķermeņus 1610. gadā atklāja Galileo Galilejs. Par godu viņam viņi saņēma savu kolektīvo nosaukumu. Lielākie Jupitera pavadoņi ir nosaukti grieķu-romiešu panteona augstākās dievības mīļotā vārdā: Io, Eiropa, Ganimēds un Kalisto. Tos ir viegli redzēt ar nelielu teleskopu vai binokli. Katrs no šiem satelītiem ļoti interesē planētu zinātniekus.
Io – vistuvāk planētai – ir ievērojams ar to, ka tas ir visaktīvākais Saules sistēmas objekts. Jupitera, kā arī Eiropas un Ganimēda plūdmaiņu ietekmes dēļ uz Io darbojas vairāk nekā četri simti vulkānu. Visa satelīta virsma, kura diametrs ir nedaudz lielāks par Mēnesi, ir klāta ar sēra un tā savienojumu emisijām.
Eiropa ir otrs lielākais satelīts, nedaudz mazāks par Mēnesi. To klāj ledaina garoza, ko šķērso defekti un plaisas. Zem šīs garozas ir šķidra ūdens okeāna pazīmes. Eiropa ir viens no labākajiem kandidātiem ārpuszemes dzīvības atrašanai.
Trešais lielākais mēness ir Ganimēds. Tās funkcijas tiks apspriestas sīkāk tālāk.
Callisto ir Galilejas satelīts, kas atrodas vistālāk no Jupitera. Pēc diametra tas ir ļoti tuvu planētai Merkurs. Kalisto virsma ir ārkārtīgi sena, ko raksturo milzīgs trieciena krāteru skaits, kas liecinapar ģeoloģiskās aktivitātes neesamību. Daži struktūras modeļi pieļauj šķidra okeāna pastāvēšanu zem Kalisto virsmas.
Zemāk esošajā fotoattēlā redzami lielākie Jupitera pavadoņi attāluma secībā no tā un salīdzinājumā ar Zemes un Mēness izmēru.
Ganimēds: izmērs un orbīta
Ganimēda diametrs ir 5268 km, kas ir par gandrīz 400 km vairāk nekā Merkura diametrs. Tas ir ne tikai lielākais Jupitera pavadonis, bet arī lielākais un masīvākais mēness Saules sistēmā. Ganimēds ir pusotru reizi lielāks un divreiz masīvāks par Mēnesi.
Satelīts atrodas nedaudz vairāk nekā miljona kilometru attālumā no Jupitera, pārvietojoties pa gandrīz apļveida orbītu, veicot pilnīgu apgriezienu 7,15 Zemes dienās. Ganimēda rotācija notiek sinhroni ar apgriezienu ap planētu, tā ka viņš vienmēr pagriežas uz Jupiteru ar vienu un to pašu puslodi - tāpat kā Mēness uz Zemi.
Satelīta sastāvs un struktūra
Papildus akmeņiem un dzelzs Ganimēds satur lielu daudzumu ūdens (galvenokārt ledus veidā) ar gaistošu vielu, piemēram, amonjaka, piejaukumu. Spektrālās analīzes dati liecina arī par oglekļa dioksīda, sēra savienojumu un, iespējams, organisko vielu klātbūtni maisījuma veidā (tā saukto tolīnu) uz tās virsmas.
Ganimēda struktūras modelis ir balstīts uz tā rotācijas un magnētiskā lauka pazīmju izpētes rezultātiem. Tiek pieņemts, ka satelīts sastāv no šādiem izteiktiem slāņiem:
- ar dzelzi bagātināts kodols;
- silikāta iekšējā mantija;
- ārējā pārsvarā ledaina mantija;
- virszemes sāļais okeāns, kas pārklāts ar ledu;
- sarežģīta sastāva un struktūras miza.
Virsmas funkcijas
Planētas Jupitera lielākā satelīta attēli, kas iegūti Voyager un īpaši Galileo misiju laikā, demonstrē virsmas daudzveidību un sarežģīto struktūru. Apmēram vienu trešdaļu no Ganimēda teritorijas aizņem tumši, šķietami seni apgabali ar lielu skaitu krāteru. Vieglākās vietas ir nedaudz jaunākas, jo tajās ir ievērojami mazāk triecienveidojumu. Tiem ir rievots raksturs, klāts ar daudzām plaisām un izciļņiem.
Tiek uzskatīts, ka šie viegli saburzītie apgabali ir pagātnes tektoniskās aktivitātes rezultāts. Iespējams, šos procesus izraisīja vairāki faktori. Pirmkārt, satelīta interjera gravitācijas diferenciācijas laikā un tā kodola un citu slāņu veidošanās laikā izdalījās siltums un tika deformēta virsma. Turklāt jāņem vērā plūdmaiņu spēku ietekme orbītu nestabilitātes laikā Jupitera agrīnajā sistēmā.
Lielākajam milzu planētas pavadonim ir vāji polārie vāciņi, ko, domājams, veido ūdens sala daļiņas.
Ganimēda plānā atmosfēra
Ar Habla kosmiskā teleskopa palīdzību netālu no Ganimēda tika atklāts ārkārtīgi retināts gāzveida molekulārā skābekļa apvalks. Tās klātbūtne, visticamāk, ir saistīta ar disociācijuūdens molekulas virsmas ledū kosmiskā starojuma ietekmē. Turklāt Ganimēda atmosfērā ir atklāts atomu ūdeņradis.
Daļiņu koncentrācija šajā vājajā atmosfērā ir aptuveni simtiem miljonu molekulu uz kubikcentimetru. Tas nozīmē, ka spiediens Ganimēda virsmā var būt mikropaskāla desmitdaļas, kas ir triljonu reižu mazāks nekā uz Zemes.
Magnētiskais lauks un magnetosfēra
Galileo stacijas veikto mērījumu rezultātā izrādījās, ka lielākajam Jupitera satelītam ir savs diezgan spēcīgs magnētiskais lauks. Tās indukcijas vērtība svārstās no 720 līdz 1440 nT (salīdzinājumam – Zemei tā ir 25–65 µT, tas ir, vidēji 40 reizes vairāk). Magnētiskā lauka klātbūtne kalpoja kā nopietns arguments par labu modelim, saskaņā ar kuru Ganimēda dzelzs kodols, tāpat kā mūsu planētas, ir sadalīts cietā centrālajā daļā un izkausētā apvalkā.
Ganimēda magnētiskais lauks veido magnetosfēru – reģionu, kurā lādētu daļiņu kustība pakļaujas šim laukam. Šis apgabals stiepjas attālumā no 2 līdz 2,5 Ganimēda diametriem. Tas sarežģītā veidā mijiedarbojas ar Jupitera magnetosfēru un tās ārkārtīgi paplašināto jonosfēru. Ganimēda stabos laiku pa laikam ir redzamas polārblāzmas.
Par turpmākiem pētījumiem
Pēc Galileo aparāta Jupitera pavadoņi tika pētīti galvenokārt ar teleskopu palīdzību. Kaut kāda summaAttēli iegūti arī Cassini un New Horizons staciju aplidošanas laikā. 21. gadsimta sākumā bija paredzēts īstenot vairākus īpašus kosmosa projektus, lai pētītu šos debess ķermeņus, taču vairāku iemeslu dēļ tie tika slēgti.
Tagad plānotas tādas misijas kā EJSM (Eiropas Jupitera sistēmas misija), kas ietver vairāku transportlīdzekļu palaišanu, lai izpētītu Io, Eiropu un Ganimedu, Europa Clipper un JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer). Pēdējā programmā īpaši liela uzmanība pievērsta Jupitera lielākajam satelītam.
Kurš no šiem projektiem piepildīsies, laiks rādīs. Ja izziņotās misijas notiks, mēs uzzināsim daudz jauna un aizraujoša par tālajām pasaulēm Jupitera sistēmā.
