https://postnauka.ru/video/62479 Спутники Юпитера
Астроном о галилеевых спутниках, возможности зарождения внеземной жизни и истории формирования Юпитера
04 апреля
Спутники Юпитера — важная тема, поскольку к спутникам Юпитера и Сатурна большой интерес. Некоторые спутники этих планет рассматриваются как потенциальные обители внеземной жизни. Сегодня известно по крайней мере 67 спутников Юпитера. Буквально до нескольких последних лет было известно о двух десятках спутников. Такое лавинообразное обнаружение новых спутников произошло благодаря развитию наблюдательной техники — телескопов и очень чувствительных приборов наблюдения. Это, как правило, малые спутники.
Также существуют четыре больших спутника — их называют галилеевыми. Они были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Будем рассматривать спутники в порядке удаления от Юпитера. Четыре спутника находятся достаточно близко к Юпитеру. Установлено, что плотность галилеевых спутников убывает с увеличением расстояния от планеты. Самый плотный — спутник Ио, который находится на расстоянии 3 радиусов Юпитера. Радиус планеты составляет 71 500 км. Дальше в порядке удаления идет Европа, которая находится на расстоянии 9 радиусов. Далее Ганимед с 15 радиусами Юпитера и Каллисто с 26 радиусами. Примерно на таких расстояниях находятся галилеевы спутники.
Считается, что эти стационарные спутники движутся по правильным круговым орбитам. Они сформировались из субпланетного диска, который существовал после образования прото-Юпитера в его окрестностях. В этом субпланетном диске произошла дифференциация вещества, то есть более тяжелые элементы в этом субпланетном диске оказались ближе к Юпитеру, а более легкие элементы — на периферии этого диска. Так субпланетный диск повлиял на плотность этих спутников.
Но наибольший интерес вызывает Европа. Этот спутник, а также Ганимед и Каллисто называются ледяными спутниками, потому что они состоят преимущественно из льдов. У спутника Ио, который ближе всего к Юпитеру, и высокая плотность, и несколько другой состав вещества, а также вулканическая активность. Это было обнаружено с помощью космических аппаратов, в том числе «Галилея» — он сделал множество снимков Юпитера и его системы спутников. Также у Ио разноцветная поверхность, так как вулканы выносят множество соединений серы, которые при разных температурах имеют разные цвета. У веществ, которые выносятся на поверхность и имеют высокую температуру, один цвет, у тех, которые остыли, другой цвет. Получается широкая цветовая гамма, от красного до черного.
Вулканическая активность Ио объясняется близостью к Юпитеру. Спутник постоянно подвергается приливным гравитационным воздействиям. Тело спутника деформируется. В результате этих деформаций внутри спутника выделяется значительная тепловая энергия, и получается магматическая и вулканическая активность.
Следующие три спутника ледяные. Европа также подвергается воздействию приливных сил. Она покрыта толстой ледяной корой, толщина которой достигает 10 км. Под этой ледяной корой может находиться водный океан, температура которого может достигать десятков градусов. То есть это благоприятная среда, в которой могла возникнуть внеземная жизнь, если проводить аналогии с какими-то земными условиями. Например, известно, что бактерии могут существовать при низких температурах и выживать. Похожие условия могут существовать в океане на Европе. Этот водный океан может быть достаточно соленым. Поверхность Европы подвергается мощному воздействию корпускулярного излучения. Происходит интенсивный поток заряженных частиц. Даже сера с Ио может переноситься на Европу, поэтому здесь тоже есть цветовые оттенки. Трещины в ледяной коре Европы имеют другой цвет, и через них вода проникает на поверхность. На ней мало кратеров, что говорит о сравнительно молодой коре.
Поверхность Ио тоже достаточно молодая. В результате постоянной вулканической активности и излияния лавовых потоков тоже происходит постоянное обновление поверхности. В отличие от Ио и Европы поверхность Ганимеда и Каллисто достаточно плотно кратерирована. Это свидетельствует о том, что процессов, связанных с криовулканизмом и тектонической активностью, нет и там достаточно древняя поверхность.
Рекомендуем по этой теме:
Есть ли жизнь на других планетах?
Ганимед — самый крупный галилеев спутник не только среди спутников Юпитера, но и во всей Солнечной системе. Его радиус составляет примерно 2650 км. Размер Каллисто несколько меньше. Ио, Ганимед и Европа — это тела, у которых дифференцированная внутренняя структура, из-за приливных сил Юпитера внутреннее вещество претерпело дифференциацию. У Каллисто может быть недифференцированный внутренний состав и наиболее древняя поверхность, поскольку количество кратеров является показателем возраста.
Кроме перечисленных есть спутники, которые находятся еще дальше. Это обычно мелкие спутники, которые могут находиться не только в прямом движении вокруг Юпитера, но и в обратном. Считается, что это в основном захваченные тела. Если галилеевы спутники представляют собой стационарные тела, которые возникли в протоспутниковом диске, то эти тела были захвачены Юпитером на разных этапах его истории. У них, как правило, неправильная форма, их вращение может быть синхронным, связанным с вращением по орбите, либо обратное. Эти тела в основном ледяного состава, они могли прийти из разных областей Солнечной системы. Вследствие того, что у Юпитера очень мощное гравитационное поле, это могут быть ядра потухших комет, остатки тел из зоны формирования Юпитера.
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ
Последний раз редактировалось Chugunka; 20.09.2016 в 12:30.
Космический аппарат НАСА «Юнона» (Juno), преодолев путь в 2,8 миллиарда километров, сегодня должен выйти на орбиту вокруг планеты Юпитер и приступить к выполнению своей основной задачи.
В результате маневров «Юнона» в итоге окажется на высокоэллиптической орбите, проходящей над полюсами Юпитера. Она приблизится к планете-гиганту больше, чем любой другой космический аппарат ранее. За два года аппарат должен будет сделать 37 витков вокруг Юпитера, каждый продолжительностью 11 земных дней. Радиосигналы от «Юноны» к специалистам, следящим за ее полетом, будут идти более получаса.
Наиболее чувствительные электронные приборы «Юноны» заключены в титановые корпуса, чтобы их не повредили радиационные пояса Юпитера, которые наиболее сильны в области экватора планеты. Тем не менее, ученые полагают, что некоторые из приборов Юпитер выведет из строя еще до окончания миссии.
Главные задачи «Юноны» состоят в изучении атмосферы Юпитера и протекающих в ней процессов, в частности, выяснении содержания в ней воды и аммиака и наблюдении за ветрами. Также «Юнона» изучит магнитосферу планеты и вызванные ею грандиозные полярные сияния. Наконец, «Юнона» должна проверить, есть ли у Юпитера твердое ядро, и если да, то каких оно размеров.
Для решения всех этих задач «Юнона» снабжена соответствующей аппаратурой. Микроволновый радиометр MWR, настроенный на излучение с длиной волны 1,3 – 50 сантиметров, способен исследовать атмосферу Юпитера на глубину до 550 километров. Он должен определить, каких глубин достигает циркуляция атмосферы, и отыскать воду и аммиак.
Спектрометр JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper) работает в ближней инфракрасной области спектра (от 2 до 5 мкм). Он проводит исследования в верхних слоях атмосферы на глубину от 50 до 70 км и в частности изучит полярные сияния на волне 3,4 мкм, где оно обеспечивается ионизированными атомами водорода. Фактически это камера, делающая снимки атмосферы Юпитера в инфракрасном диапазоне. JIRAM продержится в суровых условиях лишь в течение первых восьми витков по орбите. Составить карту магнитного поля должны магнитометр FGM и специальный компас, определяющий положение аппарата по отношению к линиям магнитного поля Advanced Stellar Compass (ASC).
Прибор GS (Gravity Science) будет измерять силу тяжести с помощью радиоволн, чтобы выявить неравномерное распределение массы внутри Юпитера. Небольшие изменения тяготения Юпитера будут вызывать изменения в скорости обращения «Юноны». Они будут зафиксированы благодаря доплеровскому эффекту в радиоволнах.
Jovian Aurora Distribution Experiment (JADE) – детектор ионов и электронов низких энергий (ионов от 13 эВ до 20 кэВ, электронов от 200 эВ до 40 кэВ), которые присутствуют в полярных сияниях Юпитера. Частицами высоких энергий займется его собрат JEDI (Jovian Energetic Particle Detector Instrument). Его датчики позволяют отображать распределение ионов гелия, водорода, кислорода и серы в магнитном поле. Детектор плазменных и радиоволн Waves тоже будет изучать полярные сияния Юпитера. Выбросы фотонов с ультрафиолетой длиной волны во время полярных сияний зарегистрирует спектрограф ультрафиолетового излучения UVS.
Наконец, камера JunoCam займется съемкой атмосферы Юпитера в высоком разрешении. В моменты наибольшего сближения аппарата с Юпитером разрешение составит до 15 километров на пиксель. После того, как «Юнона» сделает восемь оборотов на орбите, радиация выведет камеру из строя.
Питание приборов «Юноны» обеспечат три солнечных батареи, размеры которых 2,7 метра в ширину и 8,9 метра в длину, а общая площадь 60 квадратных метров. Они обеспечат мощность 486 ватт и будут подзаряжать два аккумулятора, необходимые для электропитания в моменты, когда «Юнона» будет скрыта от Солнца. Ранее все космические аппараты, отправляющиеся в далекий космос, использовали радиоизотопные термоэлектрические источники питания, а не солнечные батареи. Но дефицит плутония-238, с которым столкнулось НАСА, а также появление более совершенных технологий солнечных панелей заставили создателей аппарата предпочесть этот вариант. В результате «Юнона» стала самым далеко удалившимся от Земли аппаратом на солнечных батареях. Реактивный двигатель «Юноны» использует в качестве топлива гидразин и тетраоксид диазота и способен развивать тягу в 645 ньютонов. Для контроля ориентации и выполнения маневров коррекции траектории «Юнона» использует реактивную систему управления, состоящую из двенадцати малых двигателей, которые сгруппированы в четыре модуля.
Также на борту «Юноны» к Юпитеру была отправлена мемориальная табличка из авиационного алюминия размером 7,1 на 5,1 см и весом 6 граммов, изготовленная Итальянским космическим агентством. На ней изображен портрет Галилео Галилея и воспроизведен текст записи, сделанной Галилеем в январе 1610 года, где он сообщает об открытии спутников Юпитера. Есть у аппарата и «экипаж» – три фигурки «Лего», изображающие Юпитера, Юнону и Галилея. Хотя обычно фигурки «Лего» делают из пластика, в этот раз в ход пошел алюминий, чтобы они выдержали условия полета.
Анимация создана Эмили Лакдаваллой, сотрудник Планетологического общества (http://www.planetary.org/ ), NASA и Юго-Западного исследовательского института в Боудере (США) и астрономом-любителем Геральдом Айхштедтом (Gerald Eichstaedt).
В основу легли архивные raw-изображения, сделанные камерой JunoCam во время первого витка вокруг Юпитера. Для обработки снимков и их склеивания в единый видеоролик была использована специальная программа, которую разработал Геральд Айхштедт. Ролик ниже включает в себя снимки, которые космический аппарат получал каждые 15 минут с момента прибытия на орбиту. Все данные охватывают период до 11 августа 2016 года.
Также можно лицезреть крупнейшие спутники Юпитера, которые часто мерцают из-за того, что пересекают диск планеты или исчезают с экрана, т.к. расположены весьма далеко от Юноны и выглядят как пиксель или даже меньше. Эмили обещает, что в следующий раз будет чуть лучше.
Напомним, что первые снимки Юпитера в высоком разрешении будут сделаны 27 августа во время максимального сближения с планетой. С пролёта, как ожидают, будут получены первые научные данные. Однако более подробную информацию стоит ожидать в начале сентября.
Данные: NASA / JPL / SwRI / MSSS. Обработка: Геральд Айхштедт.
Исследовательский зонд "Юнона" впервые близко облетел Юпитер
Космический аппарат "Юнона", в июле этого года вышедший на орбиту Юпитера, совершил первый облет планеты и приблизился к ней на рекордно близкое расстояние, сообщает в воскресенье космическое агентство NASA. В ближайшие недели учёные опубликуют снимки Юпитера и его облаков. На фотографиях впервые будут видны северный и южный полюса планеты.
Зонд "Юнона" достиг орбиты Юпитера 5 июля. Космический аппарат поможет учёным установить, есть ли у Юпитера твердое ядро или он полностью состоит из газа. Полученные данные помогут понять происхождение Солнечной системы. Исследования планеты продлятся полтора года.
https://dmgusev.livejournal.com/1986801.html
2018-08-29 17:48:00
Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы, ее масса превышает земную примерно в 300 раз. Механизм ее формирования обсуждается много лет. Еще одну гипотезу предложила группа ученых из Швейцарии.
По их версии, гигант формировался в три этапа. На первом этапе относительно быстрая аккреция мелкого материала примерно за миллион лет сформировала ядро будущей планеты. Затем, в течении примерно двух миллионов лет будущий Юпитер поглощал находящиеся поблизости планетезимали — такие же «зародыши» планет, только меньшего размера. Ученые полагают, что в этот момент среди них преобладали тела километровых размеров. Это постепенно довело массу планеты до 50 земных, попутно разогрев ее за счет столкновений.
После всего этого преобладать стала аккреция газов, в первую очередь — водорода, которая и привела к формированию Юпитера в его нынешнем виде.
Ключевым вопросом здесь являются причины, по которым масса Юпитера на втором этапе его формирования росла так медленно. Авторы работы полагают, что это произошло именно ввиду столкновений с астероидами километровых размеров, которые разогревали атмосферу, не давая начаться аккреции газов. Таковая пошла только после того, как астероиды закончились.
Эта модель согласуется с результатами других исследований, согласно которым Солнечная система в начале своего формирования была в течении примерно двух миллионов лет разделена на две области с разным составом веществ. Ученые полагают, что разграничивающим фактором послужила как раз гравитация Юпитера после того, как его масса превысила двадцать земных.
*4677. Юпитер
Линейный вид
