Спутники Юпитера04.04.2016 09:37

Астроном Владимир Бусарев о галилеевых спутниках, возможности зарождения внеземной жизни и истории формирования Юпитера

Спутники Юпитера — важная тема, поскольку к спутникам Юпитера и Сатурна большой интерес. Некоторые спутники этих планет рассматриваются как потенциальные обители внеземной жизни. Сегодня известно по крайней мере 67 спутников Юпитера. Буквально до нескольких последних лет было известно о двух десятках спутников. Такое лавинообразное обнаружение новых спутников произошло благодаря развитию наблюдательной техники: телескопов и очень чувствительных приборов наблюдения. Это, как правило, малые спутники.

Также существуют четыре больших спутника — их называют «галилеевыми». Они были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Будем рассматривать спутники в порядке удаления от Юпитера. Четыре спутника находятся достаточно близко к Юпитеру. Установлено, что плотность галилеевых спутников убывает с увеличением расстояния от планеты. Самый плотный — Ио, который находится на расстоянии трех радиусов Юпитера. Радиус планеты составляет 71 500 км. Дальше в порядке удаления идет Европа, которая находится на расстоянии 9 радиусов. Далее Ганимед с 15 радиусами от Юпитера и Каллисто с 26 радиусами. Примерно на таких расстояниях находятся галилеевы спутники.

Считаются, что эти стационарные спутники движутся по правильным круговым орбитам. Они сформировались из субпланетного диска, который существовал до образования прото-Юпитера в его окрестностях. В этом субпланетном диске произошла дифференциация вещества, то есть более тяжелые элементы в этом субпланетном диске оказались ближе к Юпитеру, а более легкие элементы на периферии этого диска. Так субпланетный диск повлиял на плотность этих спутников.

Но наибольший интерес вызывает Европа. Этот спутник, а также Ганимед и Каллисто называют ледяными спутниками, потому что они состоят преимущественно из льдов. У Ио, который ближе всего к Юпитеру, и высокая плотность, и несколько другой состав вещества, а также вулканическая активность. Это было обнаружено с помощью космических аппаратов, в том числе «Галилей». Он сделал множество снимков Юпитера и его системы спутников. Также у Ио разноцветная поверхность, так как вулканы выносят множество соединений серы, которые при разных температурах имеют разные цвета. Те вещества, которые выносятся на поверхность, имеют высокую температуру — у них один цвет, у тех, которые остыли, другой цвет. Получается широкая цветовая гамма, от красного до черного.

Вулканическая активность Ио объясняется близостью к Юпитеру. Спутник постоянно подвергается приливным гравитационным воздействиям. Тело спутника деформируется. В результате этих деформаций внутри спутника выделяется значительная тепловая энергия. Получается магматическая и вулканическая активность.

Следующие три спутника — ледяные. Европа также подвергается воздействию приливных сил. Она покрыта толстой ледяной корой, толщина которой достигает 10 км. Под этой ледяной корой может находиться водный океан, температура которого может достигать десятков градусов. То есть это благоприятная среда, в которой могла возникнуть внеземная жизнь, если проводить аналогии с какими-то земными условиями. Например, известно, что бактерии могут существовать при низких температурах и выживать. Похожие условия могут существовать в океане на Европе. Этот водный океан может быть достаточно соленым. Поверхность Европы подвергается мощному воздействию корпускулярного излучения. Происходит интенсивный поток заряженных частиц. Даже сера с Ио может переноситься на Европу, поэтому здесь тоже есть цветовые оттенки. Трещины в ледяной коре Европы имеют другой цвет, и через них вода проникает на поверхность. На ней мало кратеров, что означает о сравнительно молодой коре.

Поверхность Ио тоже достаточно молодая. В результате постоянной вулканической активности и излияния лавовых потоков тоже происходит постоянное обновление поверхности. В отличие от Ио о Европы поверхность Ганимеда и Каллисто достаточно плотно кратерирована. Это свидетельствует о том, что процессов, связанных с криовулканизмом и тектонической активностью, нет, и там достаточно древняя поверхность.

Ганимед — самый крупный галилеев спутник не только среди спутников Юпитера, но и во всей Солнечной системе. Его радиус составляет примерно 2650 км. Размер Каллисто несколько меньше. Ио, Ганимед и Европа — это тела, у которых дифференцированная внутренняя структура, из-за приливных сил Юпитера внутреннее вещество претерпело дифференциацию. У Каллисто может быть недифференцированный внутренний состав и наиболее древняя поверхность, поскольку количество кратеров является показателем возраста.

Кроме перечисленных есть спутники, которые находятся еще дальше. Это обычно мелкие спутники, которые могут находиться не только в прямом движении вокруг Юпитера, но и в обратном. Считается, что это в основном захваченные тела. Если галилеевы спутники представляют собой стационарные тела, которые возникли в протоспутниковом диске, то эти тела были захвачены Юпитером на разных этапах его истории. У них, как правило, неправильная форма, их вращение может быть синхронным, связанным с вращением по орбите, либо обратное. Эти тела в основном ледяного состава, они могли прийти из разных областей Солнечной системы. Вследствие того, что у Юпитера очень мощное гравитационное поле, это могут быть ядра потухших комет, остатки тел из зоны формирования Юпитера.