Спутники Юпитера
Ранее у Юпитера обнаружено 16 лун. Две из них – Ио и Европа – размером с нашу Луну, а другие две – Ганимед и Каллисто – превзошли ее по диаметру примерно в полтора раза. Каллисто равна по размерам Меркурию, а Ганимед его обогнал. Правда, они находятся дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио видна в небе Юпитера как яркий красноватый диск (или полумесяц) лунных размеров, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны.
Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько удалены от него, что их нельзя было бы наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников загадочно: половина из них движется вокруг Юпитера в обратную сторону (по сравнению с обращением других 12 спутников и направлением суточного вращения самой планеты). Самый внешний спутник Юпитера в 200 раз дальше от него, чем самый близкий. Например, если высадиться на один из ближайших спутников, то оранжевый диск планеты займет полнеба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гиганта Юпитера будет выглядеть почти в два раза меньше лунного.
Ниже приведены названия спутников; в скобках даны их радиусы в км и видимые звёздные величины в противостоянии (1976): I — Ио (1820; 4,9); II — Европа (1530; 5,3); III — Ганимед (2610; 4,6); IV — Каллисто (2450; 5,6); V — Амальтея (120; 13); VI — Гамалия (80; 14,2); VII — Элара (50; 17); VIII — Пасифея (12; 18); IX — Синопа (10; 18.6); X — Лизифоя (8; 18,3); XI — Карма (9; 18,6); XII — Ананке (8; 18.7); XIII — Леда (5; 20).
Спутники Юпитера – это интереснейшие миры, каждый со своим лицом и историей, которые открывались нам только в космическую эру.
Совсем недавно были открыты еще несколько новых спутников Юпитера, о которых я расскажу в другой главе.
Ио
Это самый близкий к Юпитеру галилеев спутник, он удален от центра планеты на 422 тыс. км, т. е. чуть дальше, чем Луна от Земли. Благодаря огромной массе Юпитера период обращения Ио гораздо короче лунного месяца и составляет всего 42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это самый непоседливый спутник: практически каждый день Ио видна на новом месте, перебегая с одной стороны Юпитера на другую.
По массе и радиусу (1815км) Ио похожа на Луну. Самая сенсационная особенность Ио заключается в том, что она вулканически активна! На ее желто-оранжевой поверхности «Вояджеры» обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султаны высотой до 300км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Доминирующим оранжевым цветом спутник обязан соединениям серы. Вулканически активные области Ио нагреты до 300°С.
Постоянно над планетой поднимается фонтан газа высотой 300 км. Мощный подземный гул сотрясает почву, из жерла вулкана с огромной скоростью (до 1 км/с)вылетают вместе с газом камни и после свободного безатмосферного падения с огромной высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. Из некоторых вулканических кальдер (так называются котлообразные впадины, образовавшиеся вследствие провала вершины вулкана) выплёскивается расплавленная черная сера и растекается горячими реками на фотографиях «Вояджеров» видны черные озёра и даже целые моря расплавленной серы.
Крупнейшее лавовое море возле вулкана Локи имеет размер 20 км в поперечнике. В центре его расположен потрескавшийся оранжевый остров из твёрдой серы. Черные моря Ио колышутся в оранжевых берегах, а в небе над ними нависает громада Юпитера.
Вулканическая активность Ио обусловлена гравитационным влиянием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета своим мощным тяготением создала два приливных горба на поверхности спутника, которые затормозили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру одной стороной – как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом, горбы слегка перемещаются по её поверхности, что приводит к разогреванию внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызывается приливными воздействиями других массивных спутников Юпитера, в первую очередь ближайшей к Ио Европе. Постоянное разогревание недр привело к тому, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов, у которых мощные извержения эпизодичны, вулканы на Ио работают практически не переставая, хотя активность их может меняться. вулканы и гейзеры выбрасывают часть вещества даже в космос. Поэтому вдоль орбиты Ио тянется плазменный шлейф из ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральных облаков атомарных натрия и калия.
Ударные кратеры на Ио отсутствуют из-за интенсивной вулканической переработки поверхности. На ней есть каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио довольно высока – 3000 кг/м^3. Под частично расплавленной оболочкой из силикатов в центре спутника расположено ядро с большим содержанием железа и его соединений.
Европа
Европа имеет радиус чуть меньше, чем у Ио – 1569км. Из галилеевых спутников у Европы самая светлая поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение о том, что под ледяной коркой существует водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высока – 3500кг/м3. Этот спутник удален от Юпитера на 671000 км.
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел в солнечной системе: на ней нет возвышенностей более ста метров высотой. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной протяженностью. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что ледяная поверхность достаточно подвижна и неоднократно раскалывалась от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов.
Из-за того, что поверхность молодая (всего 100млн. лет), на почти не заметно ударных метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд. лет назад. Учёные нашли на Европе только пять кратеров диаметрами 10-30 км.
Ганимед.
Ганимед является крупнейшим спутником планет в Солнечной системе, его радиус равен 2631 км. Плотность мала, по сравнению с Ио и Европой, всего 1930кг/м3. Удаленность от Юпитера составляет 1,07 млн. км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странные полосы льда, порожденные активными геологическими процессами 3,5 млрд. лет назад; вторая, занимающая остальные 40%, представляет собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, нужно также отметить, что эта кора было частична разломлена и обновлена теми же процессами, что и упомянутые выше.
С точки зрения космического геолога Ганимед- самое привлекательное тело среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно- ледяной состав: мантию из водяного льда и каменное ядро. Его плотность 1930 кг\м^3. В условиях низких температур и высоких внутренних давлений водяной лёд может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решётки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими разновидностями льда. Поверхность спутника припорошена слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров.
Каллисто.
Это второй по величине спутник в системе Юпитера, его радиус 2400км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера 1,88 млн. км, период вращения составляет 16,7 суток. Плотность силикатно-ледяной Каллисто мала – 1830кг/м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто – результат силикатных и других примесей. Каллисто – самое кратерированное тело Солнечной системы из всех известных. Огромной силы удар метеорита вызвал образование гигантской структуры, окружённой кольцевыми волнами, - Вальхаллы. В центре её находится кратер диаметром 350 км, а в радиусе 2000 км от него концентрическими кругами располагаются горные хребты.
Малые спутники
У Юпитера внутри орбиты Ио открывается несколько маленьких спутников. Три из них – Метида, Адрастея и Теба - обнаружены с помощью межпланетных станций, и о них известно немного. Метида и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся по краю главного кольца Юпитера, по одной орбите радиусом 128000км. Эти самые быстрые спутники делают оборот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч. со скоростью свыше 100000 км/ч.
Более удалённый спутник Теба расположен посередине между Ио и Юпитером- на расстоянии 222 тыс. км от планеты; его диаметр около 100 км.
Наиболее крупный внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму (размеры 270х165х150 км) и покрыт кратерами; он состоит из тугоплавких пород тёмно-красного цвета. Амальтелия обнаружена американским астрономом Эдуардом Бернардом в 1892 г. и стала пятым по счету открытым спутником Юпитера. Вращается она по орбите радиусом 181 тыс. км.
Внутренние спутники Юпитера и его четыре главные луны расположены вблизи плоскости экватора планеты на почти круговых орбитах. У орбит этих восьми спутников эксцентрисеты и наклонения настолько малы, что ни один из них не отклоняется от «идеальной» круговой траектории более чем на один градус. Такие спутники называются регулярными.
Остальные восемь спутников Юпитера относятся к нерегулярным и отличаются значительными эксцентрисетами и наклонениями орбит. В своём движении они могут они могут менять удаленность от планеты в 1,5-2 раза, отклоняясь при этом от её экваториальной плоскости на многие миллионы километров. Эти восемь внешних спутников Юпитера сгруппированы в две команды, котрые были названы по наиболее крупным телам: группа Гималии, куда также входят Леда, Лиситея и Элара; и группа Пасифе с Ананке, Карме и Синопе. Эти спутники открывались с помощью наземных телескопов в течение 70 лет (1904 –1974).Средние радиусы планет группы Гималии соответствуют 11,1-11,7 млн км. спутники группы Гималии совершают оборот вокруг Юпитера за 240-260 суток, а группы Пасифе -–за 630-760 суток, т.е. более чем за два года. Собственные радиусы спутников очень малы: в группе Гималии –от 8 км у Леды до 90 км у Гималии; в группе Пасифе –от 15 до 35 км. они черны и неровны. Внешние спутники, входящие в группу Пасифе, вращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.
Учёные еще не пришли к единому мнению о происхождении нерегулярных спутников. (Считается, что регулярные внутренние спутники сформировались из околопланетного газопылевого диска в результате слипания многих мелких частиц.) Ясно только, что важную роль в формировании внешних спутников играл захват Юпитером астероидов. Компьютерные расчеты показывают, что, возможно, группа Пасифе возникла в результате систематического захвата планетой мелких частиц и астероидов на обратные орбиты во внешней области околоюпитерианского диска.
Последние исследования Юпитера
Новые спутники Юпитера
Группа астрономов Гавайского университета объявила в январе 2001 года об открытии десяти новых спутников Юпитера, которые получили обозначения с S/2000 J2 по S/2000 J11. Наблюдения проводились в конце ноября - начале декабря с помощью широкоугольной камеры, установленной на 2,2 - метровом телескопе университета.
На основе оценок альбедо (отражательных способностей) новых спутников получены их примерные размеры. Все они очень малы - не более пяти километров в диаметре каждый. Все десять спутников имеют умеренно эллиптические орбиты с углом наклона от 15° до 30°. Девять из десяти облетают Юпитер по орбитам в направлении, противоположном направлению движения остальных спутников Юпитера. Среднее расстояние новых спутников от Юпитера составляет от 21 до 24 миллионов километров.
На январь 2001 года число известных естественных спутников Юпитера стало равно 28. Из них 12 спутников были открыты за один 2000 год. Первенство же по количеству спутников в Солнечной системе по прежнему держит Сатурн. На сегодняшний день у этой планеты известно 30 спутников. Третье место принадлежит Урану - у него известен 21 спутник.
Спутник Юпитера – Гималия
Cassini получил изображения Гималии - самого яркого из внешних спутников Юпитера. Снимки были получены 19 декабря 2000 года с расстояния 4,4 миллиона километров. До сих пор ни одному космическому кораблю или телескопу не удавалось получить изображений внешних спутников Юпитера, на которых они выглядели бы не в виде слабо светящихся звезд. Форма Гималии не сферическая, по-видимому, этот спутник был захвачен Юпитером из пояса астероидов.
Большое рентгеновское пятно на Юпитере
Авторы: X-ray Image: R.Gladstone (SwRI), et al., Optical Image: Cassini Imaging Team, NASA
Самая большая планета солнечной системы, газовый гигант Юпитер, знаменит своим похожим на водоворот Большим Красным Пятном. Справа показано оптическое изображение знакомой всем гигантской планеты с циклоническими системами и полосами облаков, полученное пролетавшим около нее космическим аппаратом Кассини. Слева показано в искусственных цветах соответствующее изображение Юпитера в рентгеновских лучах, полученное орбитальнойобсерваторией Чандра. На изображении, полученном Чандрой, впервые были обнаружены рентгеновские пятна и авроральное рентгеновское излучение от полюсов. Рентгеновское пятно, доминирующее в излучении от северного полюсаЮпитера (вверху) возможно, так же удивительно для современных астрономов, как когда-то былоБольшое Красное Пятно. Противореча ранее предложенным теориям, рентгеновское пятно находится слишком далеко на севере, чтобы быть связанным с тяжелыми заряженными частицами из окрестностейвулканического спутника Ио. Данные Обсерватории Чандра также показывают, что рентгеновскоеизлучение пятна таинственным образом пульсирует с периодом около 45 минут. Астрономам еще предстоит дать ответы на эти вопросы.
Крупнейший вулканический выброс над Ио из всех виданных ранее
В августе космический аппарат "Галилео", работающий около Юпитера, совершил пролётнад находящимся на северном полюсе Ио вулканом Тваштар. Весной этого года там происходило и учёные надеялись, что аппарат сможет приблизиться к нему. Однако в итоге на сделанных "Галилео" снимках выброса из Тваштара не оказалось.
Вместо этого он обнаружил на Ио крупнейший вулканический выброс из всех, наблюдавшихся до сих пор, но извергался он не из Тваштара, а из вулкана, о котором прежде было ничего не известно.
"Галилео" сумел "поймать" и проанализировать частицы, только недавно выброшенные извержением. "Это было совершенно неожиданно", - рассказывает доктор Луис Фрэнк, руководивший экспериментом. Ранее сделать это не удавалось. Частицы, попавшие в руки учёных, представляют собой своего рода снежинки, состоящие из 15-20 молекул двуокиси серы.
По словам доктора Альфреда Макивена, члена группы обработки передаваемых "Галилео" изображений, выброс вздымается почти на полтысячи километров над поверхностью планеты.
Шестнадцатого октября 2001г. "Галилео" совершил ещё один пролёт над Ио. На этот раз его траектория пройдёт вблизи южного полюса Ио. В этом районе на сделанных ранее инфракрасных снимках была замечена ещё одна горячая точка - по-видимому, ещё один вулкан.
Климат на спутнике Юпитера Ио – новая загадка для ученых
На Земле на полюсах холодно, у экватора - жарко. Причины этого общеизвестны: лучи Солнца падают в полярных областях более полого, и температура там оказывается ниже. Однако, как к своему удивлению обнаружили учёные, работающие с космическим аппаратом Galileo, не все планеты ведут себя так же. Похоже, климат на Ио, одном из спутников Юпитера, подчиняется каким-то иным законам.
Из инфракрасной карты Ио, которую сделал Galileo, следует, что температура на всей поверхности Ио примерно одинакова. Никакой разницы между экватором и полюсами не наблюдается. Отклонения от средней температуры замечены лишь в нескольких горячих очагах, которые соответствуют действующим на спутнике Юпитера вулканам.
Около 250 учёных, съехавшихся на проходящую в эти дни конференцию, обсуждают причины странного феномена. В настоящее время выработано несколько теорий, объясняющих, странности климата Ио. Например, согласно одной гипотезе, на полюсах больше вулканов, так что поверхность там оказались лучше прогрета. По другой теории, поверхность Ио на экваторе состоит из вещества, которое плохо поглощает тепло.
| 
