Tällä hetkellä merkittävä osa aurinkokunnan planetologian tutkimuksesta on omistettu jättimäisten planeettojen satelliiteille. Kiinnostus niitä kohtaan kasvoi 1970- ja 80-luvun vaihteessa, kun ensimmäiset Voyager-avaruusaluksen kuvat paljastivat tutkijoille näiden syrjäisten maailmojen hämmästyttävän monimuotoisuuden ja monimutkaisuuden. Yksi lupaavista tutkimuskohteista on Jupiterin suurin satelliitti - Ganymede.
Jupiter-järjestelmä lyhyesti
Satelliiteista puhuttaessa, ne eivät yleensä ota huomioon eroa rengasjärjestelmien muodostavien pienten esineiden lukumäärässä - v altava Saturnuksella ja paljon vaatimattomampi Jupiterilla. Tämä huomioon ottaen aurinkokunnan suurimmalla planeetalla on nykyaikaisten tietojen mukaan myös eniten seurakuntaa.
Tunnettujen satelliittien määrä kasvaa jatkuvasti. Joten vuoteen 2017 mennessä tiedettiin, että Jupiterilla on 67 satelliittia, joista suurimmat ovat verrattavissa planeetoihin, japienet ovat noin kilometrin kokoisia. Vuoden 2019 alussa avoimien satelliittien määrä on saavuttanut jo 79.
Galilean satelliitit
Galileo Galilei löysi vuonna 1610 Jupiter-järjestelmän neljä suurinta kappaletta planeetan lisäksi. Hänen kunniakseen he saivat yhteisnimensä. Jupiterin suurimmat satelliitit on nimetty kreikkalais-roomalaisen panteonin ylimmän jumalan rakkaan mukaan: Io, Europa, Ganymedes ja Callisto. Ne on helppo nähdä pienellä kaukoputkella tai kiikareilla. Jokainen näistä satelliiteista kiinnostaa planeettojen tutkijoita.
Io - lähimpänä planeettaa - on merkittävä, koska se on aurinkokunnan aktiivisin kohde. Jupiterin sekä Europan ja Ganymeden vuoroveden vaikutuksesta Ioon vaikuttaa yli neljäsataa tulivuorta. Halkaisij altaan hieman Kuuta suuremman satelliitin koko pinta on peitetty rikin ja sen yhdisteiden päästöillä.
Europa on toiseksi suurin satelliitti, hieman pienempi kuin Kuu. Se on peitetty jäisellä kuorella, jonka läpi kulkevat virheet ja halkeamat. Tämän kuoren alla on merkkejä nestemäisen veden v altamerestä. Europa on yksi parhaista ehdokkaista maan ulkopuolisen elämän löytämisessä.
Kolmanneksi suurin kuu on Ganymede. Sen ominaisuuksia käsitellään tarkemmin alla.
Callisto on Jupiterista kauimpana oleva Galilean satelliitti. Halkaisij altaan se on hyvin lähellä Merkurius-planeettaa. Calliston pinta on erittäin ikivanha, ja sille on ominaista v altava määrä törmäyskraattereita, mikä osoittaageologisen aktiivisuuden puuttumisesta. Jotkut rakennemallit mahdollistavat nestemäisen v altameren olemassaolon Calliston pinnan alla.
Alla olevassa kuvassa on Jupiterin suurimmat kuut etäisyysjärjestyksessä ja Maan ja Kuun kokoon verrattuna.
Ganymede: koko ja rata
Ganymeden halkaisija on 5268 km, mikä on lähes 400 km enemmän kuin Merkuriuksen halkaisija. Se ei ole vain Jupiterin suurin kuu, vaan myös aurinkokunnan suurin ja massiivisin kuu. Ganymede on puolitoista kertaa suurempi ja kaksi kertaa niin massiivinen kuin Kuu.
Satelliitti on hieman yli miljoonan kilometrin päässä Jupiterista. Satelliitti liikkuu lähes ympyrämäisellä kiertoradalla ja tekee täydellisen vallankumouksen 7,15 maapäivässä. Ganymeden oma pyöriminen tapahtuu synkronissa planeetan ympäri tapahtuvan vallankumouksen kanssa, joten hän kääntyy aina Jupiteriin samalla pallonpuoliskolla - aivan kuten Kuu Maahan.
Satelliitin koostumus ja rakenne
Kivien ja raudan lisäksi Ganymede sisältää suuren määrän vettä (pääasiassa jään muodossa) haihtuvien aineiden, kuten ammoniakin, seoksena. Spektrianalyysitiedot osoittavat myös hiilidioksidin, rikkiyhdisteiden ja todennäköisesti seoksen muodossa olevien orgaanisten aineiden (ns. toliinien) esiintymisen sen pinnalla.
Ganymeden rakenteen malli perustuu sen pyörimisen ja magneettikentän piirteiden tutkimisen tuloksiin. Oletetaan, että satelliitti koostuu seuraavista korostetuista kerroksista:
- raudalla rikastettu ydin;
- silikaattinen sisävaippa;
- ulkoinen pääosin jäinen vaippa;
- pinnanalainen suolainen v altameri, jossa on jäätä;
- monimutkaisen koostumuksen ja rakenteen kuori.
Pintaominaisuudet
Kuvat planeetan suurimmasta Jupiter-satelliitista, jotka on saatu Voyager- ja erityisesti Galileo-tehtävien aikana, osoittavat pinnan monimuotoisuuden ja monimutkaisen rakenteen. Noin kolmasosa Ganymeden pinta-alasta on tummia, näennäisesti muinaisia alueita, joilla on suuri määrä kraattereita. Vaaleat alueet ovat hieman nuorempia, koska niissä on huomattavasti vähemmän vaikutusmuodostumia. Niissä on uurteinen luonne, ja niitä peittää monia halkeamia ja harjuja.
Näiden kevyesti ryppyisten alueiden uskotaan olevan seurausta aiemmasta tektonisesta toiminnasta. Luultavasti nämä prosessit johtuivat useista tekijöistä. Ensinnäkin satelliitin sisäosan gravitaatiodifferentioitumisen ja sen ytimen ja muiden kerrosten muodostumisen aikana vapautui lämpöä ja pinta muuttui. Lisäksi on otettava huomioon vuorovesivoimien vaikutus kiertoradan epävakauden aikana Jupiterin varhaisessa järjestelmässä.
Jättiplaneetan suurimmalla kuulla on himmeät napapäät, joiden uskotaan muodostuvan veden huurrehiukkasista.
Ganymeden ohut tunnelma
Hubble-avaruusteleskoopin avulla Ganymeden läheltä löydettiin äärimmäisen harvinainen molekyylisen hapen kaasuvaippa. Sen läsnäolo liittyy todennäköisimmin dissosiaatioonvesimolekyylit pintajäässä kosmisen säteilyn vaikutuksesta. Lisäksi Ganymeden ilmakehässä on havaittu atomivetyä.
Hiukkasten pitoisuus tässä heikossa ilmakehässä on satojen miljoonien molekyylien luokkaa kuutiosenttimetriä kohden. Tämä tarkoittaa, että paine Ganymeden pinnalla voi olla mikropascalin kymmenesosia, mikä on biljoona kertaa vähemmän kuin maan päällä.
Magneettikenttä ja magnetosfääri
Galileo-aseman suorittamien mittausten tuloksena kävi ilmi, että Jupiterin suurimmalla satelliitilla on oma melko voimakas magneettikenttä. Sen induktion arvo vaihtelee välillä 720-1440 nT (vertailun vuoksi maapallolla se on 25-65 µT, eli keskimäärin 40 kertaa enemmän). Magneettikentän olemassaolo toimi vakavana argumenttina mallin puolesta, jonka mukaan Ganymeden rautasydän, kuten planeettammekin, on erilaistunut kiinteäksi keskusosaksi ja sulaksi kuoreksi.
Ganymeden magneettikenttä muodostaa magnetosfäärin - alueen, jossa varautuneiden hiukkasten liike tottelee tätä kenttää. Tämä alue ulottuu 2-2,5 Ganymeden halkaisijan etäisyydelle. Se on monimutkaisessa vuorovaikutuksessa Jupiterin magnetosfäärin ja sen erittäin laajennetun ionosfäärin kanssa. Ganymeden navoissa näkyy toisinaan revontulia.
Lisätutkimuksesta
Galileo-laitteiston jälkeen Jupiterin satelliitteja tutkittiin pääasiassa teleskooppien kautta. Jonkin verranKuvat saatiin myös Cassinin ja New Horizonsin asemien ohilennoilla. 2000-luvun alussa piti toteuttaa useita erityisiä avaruusprojekteja näiden taivaankappaleiden tutkimiseksi, mutta ne suljettiin useista syistä.
Nyt suunnitellaan tehtäviä, kuten EJSM (Europa Jupiter System Mission), joihin sisältyy useiden ajoneuvojen käynnistäminen Ion, Europan ja Ganymeden, Europa Clipperin ja JUICEn (Jupiter Icy Moons Explorer) tutkimiseksi. Jälkimmäisen ohjelmassa kiinnitetään erityisen paljon huomiota Jupiterin suurimpaan satelliittiin.
Kumpi näistä projekteista toteutuu, aika näyttää. Jos ilmoitetut tehtävät toteutuvat, opimme paljon uutta ja jännittävää Jupiter-järjestelmän kaukaisista maailmoista.
