JWST исследует спутник Юпитера Ганимед

Космический телескоп "Джеймс Уэбб" (JWST) рассмотрел луну Юпитера Ганимед, чтобы лучше изучить ее поверхность. Если бы Ганимед вращался вокруг Солнца, а не вокруг Юпитера, его было бы невозможно отличить от планеты. Он имеет дифференцированную внутреннюю структуру с расплавленной сердцевиной, которая создает магнитное поле. У него кремниевая мантия, очень похожая на земную, и сложная ледяная кора, под которой находится глубокий океан. Здесь есть атмосфера, хотя и разреженная. Он почти такой же большой, как Марс. По мнению авторов нового исследования, это архетип водного мира. Однако у ученых остаются некоторые вопросы относительно поверхности Ганимеда. Группа исследователей из США, Европы и Японии исследовала поверхность Ганимеда с помощью приборов NIRSpec и MIRI JWST. Их результаты представлены в статье под названием "Состав и тепловые свойства поверхности Ганимеда по данным наблюдений JWST NIRSpec и MIRI". Она будет опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. На поверхности Ганимеда преобладают два типа рельефа: светлые ледяные участки с бороздками и более темные области. Светлые области занимают около двух третей поверхности, а темные - остальную часть. Оба типа рельефа являются древними, но более темные области старше. Они также сильно изрыты кратерами. Эти два типа поверхности смешаны, причем более светлый рельеф прорезает полосы на темном рельефе.

На Ганимеде есть водяной лед, но он кажется аморфным. JWST нанес на карту распределение и свойства льда. На Ганимеде также недавно обнаружена полоса поглощения с длиной волны 5,9 мкм, и JWST может помочь определить ее происхождение.

Температурный диапазон Ганимеда означает, что чистого CO2-льда на поверхности луны нет. Наблюдения JWST показывают, что некоторое количество CO2 задерживается в водяном льду, хотя и составляет всего около 1% по массе. Остальное содержится в различных минералах и солях.

JWST обнаружил, что водяного льда больше в полярных регионах. Именно в этих областях энергичные ионы Юпитера облучают поверхность Ганимеда.

Наблюдения показали, что полоса поглощения при 5,9 мкм широко распространена на Ганимеде, но с локальными вариациями. Исследователи допустили возможность того, что это происходит из-за нерастворимого органического материала, доставляемого углеродистыми хондритами или кометами, но в конечном счете исключили это объяснение. "Гидраты серной кислоты H2SO4 + H2O, по-видимому, являются хорошими кандидатами для объяснения полосы 5,9 мкм", - пишут авторы.

Ученые также обнаружили некоторые общие различия между полюсами Ганимеда и передним и задним краями. «Спектральные свойства полярных областей сильно различаются для передней и задней сторон», - пишут они. - «Причины этих различий еще предстоит изучить». Отчасти это объясняется мощным воздействием Юпитера на его спутники.

Отношения между Юпитером и Ганимедом в некотором роде подобны отношениям между Солнцем и Землей. Солнечный ветер воздействует на магнитосферу Земли таким же образом, как плазма Юпитера воздействует на Ганимед. Магнитное поле Ганимеда взаимодействует с магнитным полем Юпитера, помогая создавать полярные сияния на планете.

Ганимед и Юпитер находятся в сложных отношениях, и отчасти эти отношения распространяются на химический состав поверхности Ганимеда, где плазма Юпитера ударяется о полюса луны и облучает лед. Хотя это исследование продвинуло наше понимание этого и других аспектов, оно не дало тех однозначных ответов, которые искали ученые.

Забудьте про телескоп Уэбба: аппарат JUICE скоро будет у всех на слуху, и вот почему

Европейский космических аппарат должен будет сказать точно, есть ли на ледяных спутниках Юпитера подповерхностные океаны. Уже через год все будут говорить о новом космическом аппарате Европейского космического агентства (ЕКА) под названием JUpiter ICy moons Explorer или JUICE. Благодаря этой уникальной миссии ученые смогут подробно изучить спутники Юпитера Европу, Каллисто и Ганимед. Но что самое важное, аппарат выйдет на орбиту Ганимеда для его более подробного изучения, сообщает Forbes. По планам ЕКA, космический аппарат отправится в космос на ракете Ariane 5 с космодрома Куру в Южной Америке в период с 5 по 25 апреля 2023 года. Он прилетит к Юпитеру в 2031 году и станет первым европейским космическим аппаратом, который туда отправится. Потом в течение 3,5 лет JUICE будет проводить исследование ледяных спутников Юпитера — Ганимед, Европу и Каллисто. Если последние два спутника аппарат будет изучать только во время облетов этих объектов, то Ганимеду повезло больше. JUICE выйдет на его орбиту в сентябре 2032 года. Это будет первый космический аппарат, который вышел на орбиту спутника другой планеты в Солнечной системе.

Что из себя представляют три спутника Юпитера?

- Европа — это самый маленький из так называемых галилеевых спутников. Считается, что под ледяной оболочкой Европы есть океан, который, возможно, существует с момента зарождения Солнечной системы. Фокус уже писал о том, что ученые предполагают, что в этом океане может быть столько же кислорода, сколько и в океанах на Земле, а значит там потенциально может быть жизнь

Спутники Юпитера по сравнению с планетой гигантом: Европа (вверху), Ганимед, Каллисто (внизу)

- Каллисто – это второй по величине спутник Юпитера после Ганимеда. Он имеет безжизненный вид, но ученые считают, что там тоже может быть подповерхностный океан.

- Ганимед — это самый большой из известных спутников. По размеру он больше Меркурия и Плутона, у него есть магнитное поле и атмосфера. И у него также под поверхностью может находиться океан с соленой водой.

Ганимед gо размеру больше Меркурия и Плутона

JUICE и Ганимед

Этот спутник Юпитера представляет особый интерес для аппарата JUICE. Под ледяной корой у этого спутника на глубине в 100 км может скрываться жидкий океан. Космический аппарат JUICE должен найти все океаны на трех спутниках, но учитывая то, что он выйдет на орбиту именно Ганимеда, то этому спутнику он уделит самое пристальное внимание. То, что у Ганимеда есть магнитное поле говорит о том, что у него имеется железное ядро, которое окружено металлическими компонентами. Они, как и на Земле создают и поддерживают это магнитное поле.

Внутренне строение Ганимеда: железное ядро, каменистая мантия, ледяная мантия, океан из соленой воды, ледяная кора

 Во время близкого пролета возле этого спутника Юпитера, космическому аппарату NASA "Юнона" удалось получить уникальные данные. Благодаря этому ученые сделали несколько впечатляющих открытий касательно самых холодных мест на спутнике и полярных сияний.

До "Юноны" и будущей миссии JUICE, единственным аппаратом, который сделал близкие пролеты в 1995–2003 годах возле Ганимеда, Европы и Каллисто был аппарат NASA "Галилео".

Кстати в 2030 году, за год до прибытия к Юпитеру аппарата JUICE, вокруг Европы уже совершит 32 оборота аппарат NASA Europa Clipper.

Космический зонд NASA сделает снимки спутника Юпитера — Ганимеда с кратчайшего расстояния

Сегодня космический зонд Juno, запущенный NASA несколько лет назад и находящийся на орбите Юпитера с 2016 года, впервые за долгое время получит возможность исследовать поверхность местной луны — Ганимеда с кратчайшей дистанции. Ганимед является крупнейшей из лун Юпитера. До этого облёт спутника совершался в 1995-2000 годах аппаратом Galileo, его исследованиями занимались и более ранние космические миссии. Впервые для себя Juno окажется от объекта на расстоянии всего чуть более 1000 километров, очень близкого по космическим масштабам. Полученные данные позволят получить информацию о составе пород и ледяной оболочке спутника, а также собрать сведения для дальнейших миссий к Юпитеру. «На Juno находится набор чувствительных инструментов, позволяющих видеть Ганимед способами, ранее недоступными», — заявил представитель Юго-западного исследовательского института (Сан-Антонио) Скотт Болтон (Scott Bolton). — «Пролетая так близко, мы выведем исследование Ганимеда на уровень 21 века, как дополняя данные будущих миссий с помощью наших уникальных сенсоров, так и помогая подготовиться к полётам в систему Юпитера в дальнейшем».

Действительно, в обозримом будущем NASA намерена реализовать проект Europa Clipper (дата старта всё ещё не названа), а Европейское космическое агентство намерено отправить корабль миссии JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) уже в следующем году. Его прибытие к планете планируется в 2029 году.

Ганимед больше «настоящей» планеты Меркурия и единственная луна в Солнечной системе, имеющая собственную магнитосферу — явление, которое NASA описывает, как «пузыреобразный регион заряженных частиц», окружающих космический объект.

Камера JunoCam, уже сделавшая самые потрясающие снимки Юпитера в ходе миссии Juno, сможет снять Ганимед только пять раз, пролетая над его поверхностью — спутник появится и исчезнет в «окне» продолжительностью всего 25 минут. За три часа до того, как Juno достигнет ближайшей точки от Ганимеда, научные инструменты уже начнут собирать всевозможные данные.

«Идёт в расчёт буквально каждая секунда», — заявляет представитель NASA Мэтт Джонсон (Matt Johnson). — «В понедельник мы намерены проскочить Ганимед на скорости почти 19 километров в секунду».

На ближайшем расстоянии от Юпитера зонд Juno окажется в 20:35 по Московскому времени. Положение Juno можно отследить с помощью интерактивного сервиса NASA — Eyes on the Solar System.

Ученые проникают глубже в тайны полярного сияния Ганимеда

Далеко от нас в Солнечной системе, в том месте, откуда Земля кажется «бледной голубой точкой», космический аппарат НАСА Galileo («Галилео») в течение восьми лет работал на орбите вокруг Юпитера. На протяжении этого времени чрезвычайно стойкий к капризам космической погоды аппарат – размером чуть больше взрослого жирафа – передавал на Землю большие объемы научных данных, включая наблюдения магнитного поля вокруг спутника Юпитера Ганимеда, которое отличается от собственного магнитного поля Юпитера. Эта миссия завершилась в 2003 г., однако в новом исследовании ученые повторно проанализировали данные, собранные при первых пролетах зонда Galileo мимо Ганимеда, и сделали новые выводы относительно магнитного поля спутника Юпитера, которое является уникальным среди магнитных полей объектов Солнечной системы. Структура собственного магнитного поля Ганимеда формируется при участии мощного магнитного поля Юпитера. Обычно магнитосферы планет имеют меньшую толщину со стороны Солнца, поскольку им приходится противостоять потокам заряженных частиц, называемым солнечным ветром, однако в случае Ганимеда функцию «щита», укрывающего солнечного ветра, играет магнитосфера Юпитера. 

Собственной магнитосферы Ганимеда при этом достигают лишь медленные потоки плазмы, движущиеся вокруг гигантской планеты. Эти потоки медленной плазмы направляются к полюсам Ганимеда и, достигая поверхности, выбивают из нее вторичные частицы, изучение которых может дать новую информацию о составе тонкой атмосферы этого спутника Юпитера.

В новой работе группа, возглавляемая Глином Коллинсоном (Glyn Collinson) из Центра космических полетов Годдарда НАСА, США, проанализировала данные по магнитному полю Ганимеда, собранные при помощи аппарата Galileo в период с 1996 по 2000 гг. По удачному стечению обстоятельств один из пролетов аппарата Galileo проходил прямо над зоной полярных сияний спутника Юпитера – местом, где медленные потоки плазмы достигают поверхности Ганимеда. Сравнив данные измерений, выполненных при помощи аппарата Galileo с данными наблюдений, проведенных при помощи космического телескопа НАСА Hubble («Хаббл»), команда Коллинсона смогла определить границы зоны полярных сияний на поверхности Ганимеда, что поможет в дальнейшем глубже понять механизмы, в соответствии с которыми происходит формирование этих атмосферных явлений.