در حال حاضر، بخش قابل توجهی از تحقیقات در مورد سیاره شناسی منظومه شمسی به ماهواره های سیارات غول پیکر اختصاص دارد. علاقه به آنها در اواخر دهه هفتاد و هشتاد، پس از اولین تصاویر از فضاپیمای وویجر، تنوع شگفت انگیز و پیچیدگی این جهان های دورافتاده را برای دانشمندان آشکار کرد، افزایش یافت. یکی از موضوعات امیدوارکننده مطالعه، بزرگترین ماهواره مشتری - گانیمد است.
منظومه مشتری به طور خلاصه
صحبت از ماهواره ها، به عنوان یک قاعده، آنها تفاوت در تعداد اجرام کوچکی که سیستم های حلقه را تشکیل می دهند را در نظر نمی گیرند - بزرگ در زحل و بسیار ساده تر در مشتری. با توجه به این در نظر گرفتن، بزرگترین سیاره در منظومه شمسی همچنین دارای بیشترین تعداد، طبق داده های مدرن، است.
تعداد ماهواره های شناخته شده به طور مداوم در حال افزایش است. بنابراین، تا سال 2017، مشخص شد که مشتری دارای 67 ماهواره است که بزرگترین آنها با سیارات قابل مقایسه است.اندازه های کوچک حدود یک کیلومتر است. در ابتدای سال 2019، تعداد ماهواره های باز تاکنون به 79 رسیده است.
ماهواره های گالیله
چهار جرم بزرگ، علاوه بر خود سیاره، در منظومه مشتری در سال 1610 توسط گالیله گالیله کشف شد. به افتخار او نام جمعی خود را دریافت کردند. بزرگترین ماهواره های مشتری به نام معشوق خدای عالی پانتئون یونانی-رومی: آیو، اروپا، گانیمد و کالیستو نامگذاری شده اند. با یک تلسکوپ کوچک یا دوربین دوچشمی به راحتی می توان آنها را دید. هر یک از این ماهواره ها مورد توجه دانشمندان سیاره شناسی است.
Io - نزدیکترین سیاره به سیاره - از این جهت قابل توجه است که فعال ترین جرم منظومه شمسی است. به دلیل نفوذ جزر و مد مشتری، و همچنین اروپا و گانیمد، بیش از چهارصد آتشفشان بر روی آیو عمل می کنند. تمام سطح ماهواره، که قطر آن کمی بزرگتر از ماه است، با انتشار گوگرد و ترکیبات آن پوشیده شده است.
اروپا دومین ماهواره بزرگ است که تا حدودی کوچکتر از ماه است. با یک پوسته یخی پوشیده شده است که توسط گسل ها و شکاف ها عبور کرده است. نشانه هایی از اقیانوسی از آب مایع در زیر این پوسته وجود دارد. اروپا یکی از نامزدهای برتر برای یافتن حیات فرازمینی است.
سومین قمر بزرگ گانیمد است. ویژگی های آن در ادامه با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
Callisto ماهواره گالیله در دورترین فاصله از مشتری است. از نظر قطر، بسیار نزدیک به سیاره عطارد است. سطح کالیستو بسیار باستانی است که با تعداد زیادی دهانه برخوردی مشخص می شود که نشان می دهددر مورد عدم وجود فعالیت زمین شناسی برخی از مدل‌های این سازه امکان وجود یک اقیانوس مایع در زیر سطح کالیستو را فراهم می‌کنند.
عکس زیر بزرگترین قمرهای مشتری را به ترتیب فاصله از آن و در مقایسه با اندازه زمین و ماه نشان می دهد.
گانیمد: اندازه و مدار
قطر گانیمد 5268 کیلومتر است که تقریباً 400 کیلومتر بیشتر از قطر عطارد است. این قمر نه تنها بزرگترین قمر مشتری، بلکه بزرگترین و پرجرم ترین قمر منظومه شمسی است. گانیمد یک و نیم برابر بزرگتر و دو برابر جرم ماه است.
این ماهواره کمی بیش از یک میلیون کیلومتر با مشتری فاصله دارد و در مداری تقریباً دایره ای حرکت می کند و در 7.15 روز زمینی یک انقلاب کامل ایجاد می کند. چرخش خود گانیمد همزمان با انقلاب اطراف سیاره رخ می دهد، به طوری که او همیشه با همان نیمکره به مشتری می چرخد - درست مانند ماه به زمین.
ترکیب و ساختار ماهواره
علاوه بر سنگ و آهن، گانیمد حاوی مقدار زیادی آب (عمدتاً به شکل یخ) با ترکیبی از مواد فرار مانند آمونیاک است. داده های تجزیه و تحلیل طیفی همچنین نشان دهنده وجود دی اکسید کربن، ترکیبات گوگردی و احتمالاً مواد آلی به شکل مخلوطی (به اصطلاح تولین) در سطح آن است.
مدل ساختار گانیمد بر اساس نتایج بررسی ویژگی‌های چرخش و میدان مغناطیسی آن است. فرض بر این است که ماهواره از لایه های برجسته زیر تشکیل شده است:
- هسته غنی شده با آهن؛
- جبه داخلی سیلیکات;
- گوشته بیرونی عمدتاً یخی؛
- اقیانوس شور زیرسطحی با یخ;
- پوست از ترکیب و ساختار پیچیده.
ویژگی های سطح
تصاویر بزرگترین ماهواره سیاره مشتری که در طی ماموریت های وویجر و به ویژه گالیله به دست آمده است، تنوع و ساختار پیچیده سطح را نشان می دهد. تقریباً یک سوم از ناحیه گانیمد توسط مناطق تاریک و ظاهراً باستانی با تعداد زیادی دهانه اشغال شده است. نواحی سبک‌تر تا حدودی جوان‌تر هستند، زیرا سازندهای ضربه‌ای به میزان قابل توجهی در آنجا وجود دارد. آنها شخصیتی شیاردار دارند که با شکاف ها و برجستگی های زیادی پوشیده شده است.
اعتقاد بر این است که این مناطق چروکیده سبک نتیجه فعالیت های زمین ساختی گذشته هستند. احتمالاً این فرآیندها توسط تعدادی از عوامل ایجاد شده است. ابتدا در طی تمایز گرانشی فضای داخلی ماهواره و تشکیل هسته و سایر لایه های آن، گرما آزاد شد و سطح تغییر شکل یافت. علاوه بر این، باید تأثیر نیروهای جزر و مدی را در هنگام ناپایداری مدارها در منظومه اولیه مشتری در نظر گرفت.
بزرگترین قمر این سیاره غول پیکر دارای کلاهک های قطبی ضعیفی است که تصور می شود از ذرات یخ آب تشکیل شده است.
فضای نازک گانیمد
با کمک تلسکوپ فضایی هابل، یک پوشش گازی بسیار کمیاب از اکسیژن مولکولی در نزدیکی گانیمد کشف شد. وجود آن به احتمال زیاد با تجزیه همراه استمولکول های آب در یخ های سطحی تحت تأثیر تشعشعات کیهانی. علاوه بر این، هیدروژن اتمی در جو گانیمد شناسایی شده است.
غلظت ذرات در این اتمسفر ضعیف در حدود صدها میلیون مولکول در سانتی متر مکعب است. این بدان معنی است که فشار در سطح گانیمد می تواند دهم میکروپاسکال باشد که یک تریلیون بار کمتر از زمین است.
میدان مغناطیسی و مگنتوسفر
در نتیجه اندازه گیری های انجام شده توسط ایستگاه گالیله، مشخص شد که بزرگترین ماهواره مشتری دارای میدان مغناطیسی نسبتاً قوی خود است. مقدار القایی آن از 720 تا 1440 nT است (برای مقایسه، برای زمین 25-65 µT است، یعنی به طور متوسط، 40 برابر بیشتر). وجود یک میدان مغناطیسی به عنوان یک استدلال جدی به نفع مدل است که بر اساس آن هسته آهنی گانیمد، مانند هسته سیاره ما، به یک بخش مرکزی جامد و یک پوسته مذاب متمایز می شود.
میدان مغناطیسی گانیمد مگنتوسفر را تشکیل می دهد - ناحیه ای که حرکت ذرات باردار در آن از این میدان پیروی می کند. این ناحیه برای فاصله 2 تا 2.5 قطر گانیمد گسترش می یابد. این به روشی پیچیده با مگنتوسفر مشتری و با یونوسفر بسیار گسترده آن تعامل دارد. قطب های گانیمد گاهی شفق های قطبی را نشان می دهند.
در مورد تحقیقات بیشتر
بعد از دستگاه گالیله، ماهواره های مشتری عمدتاً از طریق تلسکوپ مورد مطالعه قرار گرفتند. مقداریاین تصاویر همچنین در جریان پرواز ایستگاه های کاسینی و نیوهورایزنز به دست آمده است. در آغاز قرن بیست و یکم، قرار بود چندین پروژه فضایی ویژه برای مطالعه این اجرام آسمانی انجام شود، اما به دلایلی آنها بسته شدند.
اکنون ماموریت هایی مانند EJSM (ماموریت سیستم مشتری اروپا) برنامه ریزی شده است که شامل پرتاب چندین وسیله نقلیه برای کاوش آیو، اروپا و گانیمد، اروپا کلیپر و JUICE (کاوشگر قمرهای یخی مشتری) است. در برنامه دومی، توجه زیادی به بزرگترین ماهواره مشتری می شود.
کدام یک از این پروژه ها محقق خواهد شد، زمان مشخص خواهد کرد. اگر ماموریت های اعلام شده انجام شوند، چیزهای جدید و هیجان انگیز زیادی در مورد جهان های دور در منظومه مشتری یاد خواهیم گرفت.
