top-slice

Спутники Юпитера

Рис. 12.2.   Ио -  `огнедышащий` спутник Юпитера.
Рис. 12.2. Ио - "огнедышащий" спутник Юпитера.


Рис. 12.3.   Европа -  второй из галилеевых спутников Юпитера, покрытый ледяным панцырем. Фото: `Вояджер-2` (NASA)
Рис. 12.3. Европа - второй из галилеевых спутников Юпитера, покрытый ледяным панцырем. Фото: "Вояджер-2" (NASA)


Рис. 12.4. Ганимед - третий галилеев спутник Юпитера со странными следами на древней поверхности. Фото: `Вояджер-2` (NASA)
Рис. 12.4. Ганимед - третий галилеев спутник Юпитера со странными следами на древней поверхности. Фото: "Вояджер-2" (NASA)


Рис. 12.5. Каллисто - четвертый, наиболее удаленный от Юпитера его Галилеев спутник. На снимке - гигантский след космического столкновения, Валгалла. Фото: `Вояджер-1`
Рис. 12.5. Каллисто - четвертый, наиболее удаленный от Юпитера его Галилеев спутник. На снимке - гигантский след космического столкновения, Валгалла. Фото: "Вояджер-1"


"Сперва я принял их за неподвижные звезды, - пишет Галилей в "Звездном вестнике". - Однако они привлекли мое внимание тем, что лежали на прямой линии, параллельно эклиптике, и сверкали ярче, чем иные звезды. Две из них были к востоку от Юпитера, одна - к западу. Однако, когда я на следующий день взглянул на них, я обнаружил, что они сгруппировались по-другому...". Открытые Галилеем в январе 1610 г., спутники Юпитера привлекли не только его внимание: в том же году их независимо открыл немецкий астроном Симон Марий (1573-1624) и предложил назвать их именами из древнегреческих мифов. Ио - возлюбленная Юпитера/Зевса, которую, спасая от гнева своей жены Геры, он превратил в белоснежную телку. А нимфу Каллисто Зевс по той же причине превратил в медведицу, а позже поместил на небо в виде Большой Медведицы. Прекрасную финикянку Европу Зевс похитил, приняв облик могучего быка. Юноша Ганимед прислуживал Громовержцу на пирах. А все вместе эти четыре ярких спутника Юпитера обычно называют "галилеевыми" в честь первооткрывателя.

Люди с острым зрением при отличных условиях наблюдения замечают галилеевы спутники без оптических приборов в виде "отростков" Юпитера, напоминающих поля шляпы. А бинокль дает каждому возможность увидеть их. Вооружившись небольшим телескопом типа "Мицар", можно наблюдать явления в системе Юпитера: то спутники входят в тень планеты, то тень от спутника падает на диск Юпитера, то спутники проходят на фоне диска планеты. Наблюдать эти события очень интересно! Моменты наступления этих явлений вычислены заранее и опубликованы в Астрономическом календаре на текущий год. Иногда в системе Юпитера происходят еще более захватывающие события, которые называют взаимными явлениями в системе спутников. Это когда тень от одного спутника падает на другой спутник, или наблюдается покрытие одного спутника другим. Точно фиксировать моменты наступления этих событий важно для улучшения теории движения спутников Юпитера. Здесь даже любительские наблюдения могут быть полезны для науки.

Размеры галилеевых спутников столь велики, что уже в телескоп с 200-кратным увеличением можно заметить их диски. Каждый из них крупнее и массивнее маленькой планеты Плутон, три превосходят Луну, а самый крупный - Ганимед - даже превосходит (размером, но не массой) настоящую планету Меркурий. Исследования с Земли дали мало информации о системе Юпитера: издалека все спутники казались похожими друг на друга. Но пролеты вблизи Юпитера американских зондов "Вояджер-1 и -2" (1979 г.) открыли удивительный мир галилеевых спутников, каждый из которых оказался оригинальной и ни на что не похожей маленькой планетой. Однако их систематическое исследование началось лишь с декабря 1995 г., когда в систему Юпитера прибыл его первый искусственный спутник "Галилео". Он передал подробные изображения поверхности галилеевых спутников, на которых различимы детали размером в несколько метров. Изучение этих снимков открыло новую главу в планетологии.

Взаимное влияние галилеевых спутников друг на друга и на пролетающие мимо них аппараты позволило определить массы спутников и вычислить их среднюю плотность. Оказалось, что плотность спутников уменьшается по мере удаления от Юпитера: плотность Ио составляет 3,6 г/см3; Европы - 3,0; Ганимеда - 1,9 и Каллисто - 1,8. Как известно, средняя плотность планет также уменьшается с удалением от Солнца. Это наводит на мысль, что система спутников Юпитера представляет миниатюрную копию Солнечной системы. Вероятно, процессы их формирования были в чем-то сходны. Поскольку других аналогов Солнечной системы мы пока не знаем или, во всяком случае, не можем изучать так детально, как систему Юпитера, планетологи исследуют ее с большим энтузиазмом.

Различие в плотностях спутников свидетельствует о различной доле льда в их недрах. У Ганимеда и Каллисто доля водяного льда не менее 50% по массе. Немало воды и на Европе: вся ее поверхность покрыта толстым слоем льда. А вот на поверхности Ио воды не обнаружено совсем. Таким образом, чем ближе спутник к Юпитеру, тем больше в его составе тугоплавких и меньше летучих элементов. Планетологи объясняют эту закономерность тем, что молодой Юпитер был весьма горяч. Как маленькое солнышко он разогрел окрестности и лишил ближайшие спутники летучих элементов.



1. Ио

Ио (рис. 12.2) - самый экзотический спутник в свите Юпитера. "Вояджеры" первыми обнаружили на ее поверхности десятки действующих вулканов, мощные извержения которых заметно меняют внешний вид поверхности Ио буквально за считанные месяцы. Это подтвердили и многолетние наблюдения с борта "Галилео", который обнаружил на Ио 74 новых вулкана, так что их общее число достигло 120. После того, как в конце 2002 г. "Галилео" прекратил свое существование, нырнув в атмосферу Юпитера, наблюдения за вулканической активностью Ио продолжились при помощи 10-метровых телескопов "Кек" с системой адаптивной оптики.

Хотя температура поверхности Ио не превышает -120 °С, вблизи действующих вулканов она поднимается до +150 °С, а в кальдере крупного вулкана Пеле зарегистрировано даже +300 °С. В условиях крайне разреженной атмосферы и небольшой силы тяжести высота вулканических выбросов на Ио обычно достигает 100 км, а газовые султаны над самыми активными вулканами типа Пеле поднимаются на 300 км! По склонам вулканов на сотни километров разливаются лавовые потоки.

Зная, как сильно мешает астрономическим наблюдениям земная атмосфера, кто-то однажды пошутил: "Хорошие астрономы после смерти попадают на Луну". В таком случае, рай для вулканологов, безусловно, - Ио.

Активная вулканическая деятельность на Ио в основном объясняется мощным приливным влиянием Юпитера. Из-за разницы в расстояниях ближней и дальней сторон спутника от планеты, действующее на них притяжение существенно различается. В результате Юпитер придает Ио чуть-чуть дынеобразную форму: спутник вытянут в направлении планеты примерно на 7 км. Этим бы все и ограничилось, если бы Ио обращалась вокруг Юпитера на неизменном расстоянии, т. е. по круговой орбите. Но массивные соседи-спутники сбивают Ио с кругового пути и вынуждают то чуть приближаться, то удаляться от Юпитера. От этого заметно меняется напряжение приливной силы и форма спутника, который от этого разогревается ровно так же, как кусочек пластилина, когда его разминают в руках. Вероятно, некоторый вклад в разогрев недр вносит и электрический ток, возникающий в теле Ио от того, что она движется в магнитном поле Юпитера.



2. Европа

Не менее интересен второй галилеев спутник - Европа, на изображениях поверхности которой видна система линий (рис. 12.3), напоминающая старинные рисунки каналов на Марсе. С одной стороны, на Европе практически нет крупных кратеров, что указывает на высокую активность геологических процессов. С другой стороны, там нет ни гор, ни разломов, ни других признаков тектонической активности. Европа, поверхность которой сплошь покрыта льдом, более других планет и спутников похожа на ровный бильярдный шар, покрытый ледяным панцирем. Эти трудно совместимые свойства Европы убедительно объясняются результатами теоретического моделирования ее внутреннего строения. По-видимому, под толстой ледяной корой спутника находится необъятный океан. Помимо жидкой воды Европа, кажется, имеет и другие компоненты, необходимые для жизни: заметное приливное влияние Юпитера служит ей источником тепла, а в трещинах ледового панциря, заметны следы органических соединений. Экзобиологи уже потирают руки в предчувствии находок в ледовитом океане Европы неведомых организмов. Для проверки этой гипотезы специалисты NASA работают над проектом космического аппарата, который проникнет сквозь ледяной покров Европы и, превратившись в подводную лодку, исследует первый внеземной океан.



3. Ганимед

Ганимед - крупнейший спутник Юпитера и вообще самый крупный спутник в Солнечной системе (рис. 12.4); он вдвое больше карликовой планеты Плутона и даже больше настоящей планеты - Меркурия. Можно было бы ожидать, что Ганимед, как гигант среди спутников, окажется и самым интересным среди них. Но, похоже, это не так.

"Вояджеры" и "Галилео" обнаружили на Ганимеде древние области, похожие на лунные материки, системы светлых и темных лучей вокруг молодых кратеров, а также некоторое подобие лунных морей. Две крупнейшие темные области на -Ганимеде получили имена Галилеи и Симон Марий.

На Ганимеде нет ни вулканов, ни гейзеров, ни следов атмосферы... Причина, вероятно, в том, что он расположен дальше от Юпитера, чем Ио и Европа, поэтому приливное влияние Юпитера действуют на Ганимед не так сильно, как на близкие спутники. Но и Ганимед не оставил планетологов без сюрприза: проходя вблизи этого спутника, "Галилео" обнаружил у него магнитное поле. Это дает повод предполагать наличие у Ганимеда металлического ядра диаметром около 500 км.

4. Каллисто

Почти вся поверхность самого удаленного из галилеевых спутников, - Каллисто, - покрыта древними кратерами (рис. 12.5). На нем отсутствуют равнины с малой плотностью кратеров (как морские области Луны или Ганимеда), присутствие которых обычно указывает на активность недр, обновляющих поверхность свежими излияниями. По-видимому, внутренняя жизнь Каллисто весьма пассивна. Благодаря этому поверхность спутника "читается" как летопись его далекого прошлого. Самая заметная запись на ней - система концентрических трещин Валгалла диаметром 2600 км; как круги на воде они разбежались по поверхности спутника после удара гигантского метеорита. Эта выдающаяся деталь рельефа у Каллисто очень напоминает гигантский бассейн Равнина Жары на Меркурии, также, без сомнения, имеющий ударное происхождение.

5. Прочие члены системы Юпитера

Помимо галилеевых спутников Юпитер окружен многочисленной свитой мелких спутников диаметрами менее 200 км, а также темным разреженным кольцом, практически невидимым с Земли и впервые обнаруженным "Вояджерами". Пятый по размеру спутник Юпитера - Амальтея имеет форму картофелины с наибольшей длиной 270 км и наименьшей 150 км; она совершает оборот вокруг Юпитера за 12 земных часов, что лишь немного превышает юпитерианские сутки. А крохотные Метида и Адрастея диаметрами 40 и 20 км движутся совсем близко к Юпитеру и облетают его всего за 8 часов, опережая суточное вращение планеты (подобно марсианскому Фобосу).

Далекие спутники Ананке, Карме, Пасифе и Синопе движутся на расстоянии более 20 млн км от Юпитера по сильно вытянутым орбитам с периодами около двух земных лет. Любопытно, что в отличие от других спутников Юпитера, они обращаются вокруг планеты в направлении, противоположном ее суточному вращению. Вообще, как правило, чем дальше спутник от Юпитера, тем более вытянута его орбита, и тем сильнее наклонена она к экватору планеты. Так что и в этом смысле система Юпитера представляет миниатюрную копию Солнечной системы. Галилеевы спутники можно уподобить классическим планетам, а мелкие спутники - малым телам Солнечной системы.

Читайте по это же теме: