Επί του παρόντος, ένα σημαντικό μέρος της έρευνας για την πλανητολογία του ηλιακού συστήματος είναι αφιερωμένο στους δορυφόρους των γιγάντιων πλανητών. Το ενδιαφέρον γι' αυτά αυξήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του εβδομήντα και του ογδόντα, αφού οι πρώτες εικόνες από το διαστημόπλοιο Voyager αποκάλυψαν στους επιστήμονες την εκπληκτική ποικιλομορφία και πολυπλοκότητα αυτών των απομακρυσμένων κόσμων. Ένα από τα πολλά υποσχόμενα αντικείμενα μελέτης είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Δία - ο Γανυμήδης.
Σύστημα Δία εν συντομία
Μιλώντας για δορυφόρους, κατά κανόνα, δεν λαμβάνουν υπόψη τη διαφορά στον αριθμό των μικρών αντικειμένων που αποτελούν τα συστήματα δακτυλίων - τεράστια στον Κρόνο και πολύ πιο μέτρια στον Δία. Λαμβάνοντας υπόψη αυτό το σκεπτικό, ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος έχει επίσης την πιο πολυάριθμη, σύμφωνα με τα σύγχρονα δεδομένα, ακολουθία.
Ο αριθμός των γνωστών δορυφόρων αυξάνεται συνεχώς. Έτσι, μέχρι το 2017, ήταν γνωστό ότι ο Δίας έχει 67 δορυφόρους, οι μεγαλύτεροι από τους οποίους είναι συγκρίσιμοι με πλανήτες, καιτα μικρά έχουν μέγεθος περίπου ένα χιλιόμετρο. Στις αρχές του 2019, ο αριθμός των ανοιχτών δορυφόρων έχει ήδη φτάσει τους 79.
Δορυφόροι της Γαλιλαίας
Τα τέσσερα μεγαλύτερα, εκτός από τον ίδιο τον πλανήτη, σώματα στο σύστημα του Δία ανακαλύφθηκαν το 1610 από τον Galileo Galilei. Προς τιμήν του έλαβαν το συλλογικό τους όνομα. Οι μεγαλύτεροι δορυφόροι του Δία έχουν πάρει το όνομά τους από τον αγαπημένο της υπέρτατης θεότητας του ελληνορωμαϊκού πάνθεον: Ιώ, Ευρώπη, Γανυμήδη και Καλλιστώ. Είναι εύκολα ορατά με ένα μικρό τηλεσκόπιο ή κιάλια. Καθένας από αυτούς τους δορυφόρους παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τους πλανητικούς επιστήμονες.
Το Io - το πλησιέστερο στον πλανήτη - είναι αξιοσημείωτο στο ότι είναι το πιο ενεργό αντικείμενο στο ηλιακό σύστημα. Λόγω της παλιρροιακής επιρροής του Δία, καθώς και της Ευρώπης και του Γανυμήδη, περισσότερα από τετρακόσια ηφαίστεια δρουν στην Ιώ. Ολόκληρη η επιφάνεια του δορυφόρου, η οποία είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τη Σελήνη σε διάμετρο, καλύπτεται από εκπομπές θείου και των ενώσεων του.
Η Ευρώπη είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος δορυφόρος, κάπως μικρότερος από τη Σελήνη. Καλύπτεται με παγωμένη κρούστα που διασχίζεται από ρήγματα και ρωγμές. Υπάρχουν σημάδια ενός ωκεανού υγρού νερού κάτω από αυτόν τον φλοιό. Η Ευρώπη είναι ένας από τους κορυφαίους υποψηφίους για την εύρεση εξωγήινης ζωής.
Το τρίτο μεγαλύτερο φεγγάρι είναι ο Γανυμήδης. Τα χαρακτηριστικά του θα συζητηθούν με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω.
Ο Callisto είναι ο δορυφόρος του Γαλιλαίου που βρίσκεται πιο μακριά από τον Δία. Σε διάμετρο, είναι πολύ κοντά στον πλανήτη Ερμή. Η επιφάνεια της Καλλιστώ είναι εξαιρετικά αρχαία, χαρακτηρίζεται από τεράστιο αριθμό κρατήρων πρόσκρουσης, γεγονός που υποδεικνύειγια την απουσία γεωλογικής δραστηριότητας. Ορισμένα μοντέλα της δομής επιτρέπουν την ύπαρξη ενός υγρού ωκεανού κάτω από την επιφάνεια του Callisto.
Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει τα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία κατά σειρά απόστασης από αυτόν και σε σύγκριση με το μέγεθος της Γης και της Σελήνης.
Γανυμήδης: μέγεθος και τροχιά
Η διάμετρος του Γανυμήδη είναι 5268 km, δηλαδή σχεδόν 400 km μεγαλύτερη από αυτή του Ερμή. Δεν είναι μόνο το μεγαλύτερο φεγγάρι του Δία, αλλά και το μεγαλύτερο και πιο ογκώδες φεγγάρι στο ηλιακό σύστημα. Ο Γανυμήδης είναι μιάμιση φορά μεγαλύτερος και διπλάσιος από τη Σελήνη.
Ο δορυφόρος απέχει λίγο περισσότερο από ένα εκατομμύριο χιλιόμετρα από τον Δία, κινείται σε μια σχεδόν κυκλική τροχιά, κάνοντας μια πλήρη επανάσταση σε 7,15 γήινες ημέρες. Η περιστροφή του ίδιου του Γανυμήδη συμβαίνει σε συγχρονισμό με την επανάσταση γύρω από τον πλανήτη, έτσι ώστε να στρέφεται πάντα προς τον Δία με το ίδιο ημισφαίριο - ακριβώς όπως η Σελήνη προς τη Γη.
Σύνθεση και δομή του δορυφόρου
Εκτός από πετρώματα και σίδηρο, ο Γανυμήδης περιέχει μεγάλη ποσότητα νερού (κυρίως σε μορφή πάγου) με ανάμειξη πτητικών ουσιών, όπως η αμμωνία. Τα δεδομένα φασματικής ανάλυσης υποδεικνύουν επίσης την παρουσία διοξειδίου του άνθρακα, ενώσεων θείου και, πιθανώς, οργανικών ουσιών με τη μορφή μείγματος (τα λεγόμενα θολίνες) στην επιφάνειά του.
Το μοντέλο της δομής του Γανυμήδη βασίζεται στα αποτελέσματα της μελέτης των χαρακτηριστικών της περιστροφής και του μαγνητικού πεδίου του. Υποτίθεται ότι ο δορυφόρος αποτελείται από τα ακόλουθα έντονα επίπεδα:
- πυρήνας εμπλουτισμένος με σίδηρο;
- εσωτερικός μανδύας από πυρίτιο;
- εξωτερικός κυρίως παγωμένος μανδύας;
- υπόγειος αλμυρός ωκεανός με πάγο;
- φλοιός πολύπλοκης σύνθεσης και δομής.
χαρακτηριστικά επιφάνειας
Εικόνες του μεγαλύτερου δορυφόρου του πλανήτη Δία, που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια των αποστολών Voyager και ιδιαίτερα του Galileo, καταδεικνύουν την ποικιλομορφία και την πολύπλοκη δομή της επιφάνειας. Περίπου το ένα τρίτο της περιοχής του Γανυμήδη καταλαμβάνεται από σκοτεινές, προφανώς αρχαίες περιοχές με μεγάλο αριθμό κρατήρων. Οι ελαφρύτερες περιοχές είναι κάπως νεότερες, καθώς υπάρχουν σημαντικά λιγότεροι σχηματισμοί κρούσης εκεί. Έχουν αυλακωτό χαρακτήρα, καλυμμένο με πολλές ρωγμές και ραβδώσεις.
Αυτές οι ελαφρά ρυτιδωμένες περιοχές πιστεύεται ότι είναι αποτέλεσμα προηγούμενης τεκτονικής δραστηριότητας. Πιθανώς, αυτές οι διαδικασίες προκλήθηκαν από διάφορους παράγοντες. Πρώτον, κατά τη διάρκεια της βαρυτικής διαφοροποίησης του εσωτερικού του δορυφόρου και του σχηματισμού του πυρήνα και άλλων στρωμάτων του, απελευθερώθηκε θερμότητα και η επιφάνεια παραμορφώθηκε. Επιπλέον, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η επίδραση των παλιρροϊκών δυνάμεων κατά την αστάθεια των τροχιών στο πρώιμο σύστημα του Δία.
Το μεγαλύτερο φεγγάρι του γιγάντιου πλανήτη έχει αμυδρά πολικά καλύμματα, που πιστεύεται ότι σχηματίζονται από σωματίδια παγετού νερού.
Η αραιή ατμόσφαιρα του Γανυμήδη
Με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, ανακαλύφθηκε ένα εξαιρετικά σπάνιο αέριο περίβλημα μοριακού οξυγόνου κοντά στον Γανυμήδη. Η παρουσία του πιθανότατα συνδέεται με διάσπασημόρια νερού στον επιφανειακό πάγο υπό την επίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας. Επιπλέον, έχει ανιχνευθεί ατομικό υδρογόνο στην ατμόσφαιρα του Γανυμήδη.
Η συγκέντρωση των σωματιδίων σε αυτή την αμυδρή ατμόσφαιρα είναι της τάξης των εκατοντάδων εκατομμυρίων μορίων ανά κυβικό εκατοστό. Αυτό σημαίνει ότι η πίεση στην επιφάνεια του Γανυμήδη μπορεί να είναι δέκατα του μικροπασκάλ, δηλαδή ένα τρισεκατομμύριο φορές μικρότερη από ό,τι στη Γη.
Μαγνητικό πεδίο και μαγνητόσφαιρα
Ως αποτέλεσμα των μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν από τον σταθμό Galileo, αποδείχθηκε ότι ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Δία έχει το δικό του μάλλον ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Η τιμή της επαγωγής του κυμαίνεται από 720 έως 1440 nT (για σύγκριση, για τη Γη είναι 25–65 μT, δηλαδή, κατά μέσο όρο, 40 φορές περισσότερο). Η παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου χρησίμευσε ως σοβαρό επιχείρημα υπέρ του μοντέλου, σύμφωνα με το οποίο ο σιδερένιος πυρήνας του Γανυμήδη, όπως αυτός του πλανήτη μας, διαφοροποιείται σε ένα συμπαγές κεντρικό τμήμα και ένα λιωμένο κέλυφος.
Το μαγνητικό πεδίο του Γανυμήδη σχηματίζει τη μαγνητόσφαιρα - την περιοχή εντός της οποίας η κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων υπακούει σε αυτό το πεδίο. Αυτή η περιοχή εκτείνεται για μια απόσταση από 2 έως 2,5 διαμέτρους Γανυμήδη. Αλληλεπιδρά με πολύπλοκο τρόπο με τη μαγνητόσφαιρα του Δία και με την εξαιρετικά εκτεταμένη ιονόσφαιρά του. Οι πόλοι του Γανυμήδη δείχνουν περιστασιακά σέλας.
Σε περαιτέρω έρευνα
Μετά τη συσκευή Galileo, οι δορυφόροι του Δία μελετήθηκαν κυρίως μέσω τηλεσκοπίων. Κάποιο ποσόΟι εικόνες ελήφθησαν επίσης κατά τη διάρκεια των πτήσεων των σταθμών Cassini και New Horizons. Στις αρχές του 21ου αιώνα, υποτίθεται ότι θα πραγματοποιούνταν πολλά ειδικά διαστημικά έργα για τη μελέτη αυτών των ουράνιων σωμάτων, αλλά για διάφορους λόγους έκλεισαν.
Τώρα προγραμματίζονται αποστολές όπως η EJSM (Europa Jupiter System Mission), που περιλαμβάνει την εκτόξευση πολλών οχημάτων για την εξερεύνηση της Ιώ, της Ευρώπης και του Γανυμήδη, της Europa Clipper και του JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer). Στο πρόγραμμα του τελευταίου δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στον μεγαλύτερο δορυφόρο του Δία.
Ποιο από αυτά τα έργα θα πραγματοποιηθεί, ο χρόνος θα δείξει. Εάν πραγματοποιηθούν οι ανακοινωθείσες αποστολές, θα μάθουμε πολλά νέα και συναρπαστικά πράγματα για τους μακρινούς κόσμους στο σύστημα του Δία.
