Юпитер - грозный гигант
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Гигант Юпитер
Каллисто - спутник Юпитера

Космические исследования

    Из всех известных к настоящему времени спутников, которые имеют планеты Солнечной системы, почти половина вращается вокруг Юпитера – самой большой планеты. Каллисто – четвертый из спутников, открытых великим Галилеем – замыкает группу внутренних спутников планеты-гиганта и отличается большими размерами: он имеет 4800 км в диаметре и весит 1,08х1023 кг.

    Его орбита пролегает на расстоянии 1 883 000 км от поверхности планеты. Этот спутник Юпитера по размерам почти равен Меркурию (4880 км) и является третьим по величине спутником в Солнечной системе (после Ганимеда и Титана, спутника Сатурна). Как и остальные галилеевы спутники, он всегда повернут к «материнской» планете одной стороной. Период его обращения – 16,689 суток.
    Каллисто состоит в основном из камня и льда. Уточненные оценки дают такое распределение: 40% льда и 60% силикатов и железа. По всей видимости, его ближайший аналог по составу и структуре - спутник Нептуна Тритон. Поверхность спутника очень древняя. Ее формирование закончилось примерно 4 млрд. лет назад. Дальнейшие изменения элементов рельефа в основном были связаны с интенсивной метеоритной бомбардировкой. Над водно-ледяной мантией Каллисто имеется силикатно-ледяная кора толщиной около 75 км. У спутника есть очень разреженная атмосфера, состоящая из углекислого газа.
    Хотя первые посланцы Земли – Pioneer-10 и Pioneer-11 – сблизились с Юпитером и его спутниками в 1973 и 1974 годах, самые ранние крупномасштабные фотографии поверхности галилеевых спутников были сделаны космическим аппаратом Voyager-2, посетившем окрестности планеты в марте 1979 г. Снимки, полученные с борта этой станции, оказались весьма информативными: впервые была выявлена «отличительная индивидуальность» каждого из галилеевых спутников, не исключая Каллисто. С еще более высоким разрешением фотографии их поверхности были получены КА Galileo в рамках беспрецедентной и
Каллисто
На снимке запечатлен сильно кратеризиро-ванный район возле экватора Каллисто. 50-километровый кратер с двойным валом в центре снимка получил название Хар (Har). На его дне расположен нео-бычный округлый холм непонятного происхождения.
Необычная поверхность спутника Каллисто
одной из наиболее успешных миссий NASA по изучению Юпитера и его спутников, длившуюся с декабря 1995 г. по сентябрь 2003 г. (разрушение аппарата в верхних слоях атмосферы Юпитера).
    Эта станция, пролетая на расстояниях от 300 до 700 км от поверхности Каллисто, определила, что если в местный полдень температура поверхности на экваторе достигает 140-150 К (около минус 130 градусов по шкале Цельсия), то после захода Солнца она быстро опускается примерно до 100 К. На стороне, обращенной к Юпитеру, ночные температуры на 5-10 градусов выше. Поверхность Каллисто характеризуется относительно небольшими перепадами высот и не несет следов вулканической активности. Вся она плотно покрыта хребтами и ударными кратерами. Эти поверхностные образования хорошо видны на фотографиях, полученных Voyager-1, Voyager-2, аппаратами Galileo и Cassini.
    По насыщенности кратерами Каллисто превосходит Луну и Меркурий. В основном размеры кратеров составляют десятки километров. Самые крупные из них окружены сериями концентрических валов, которые напоминают огромные трещины, сглаженные за многие века медленным движением льда. Наиболее заметны три огромнейших многокольцевых ударных бассейна: Валхалла (Valhalla, диаметр 4000 км), Асгард (Asgard, 1700 км) и Адлинда (Adlinda, 800 км). Первый из них является самым большим из всех известных метеоритных кратеров. Примеры подобных многокольцевых бассейнов (multi-ring basin), появившихся в результате столкновения с массивными телами, кроме Каллисто, имеются и на других телах Солнечной системы: это Море Востока на Луне и бассейн Caloris на Меркурии. Крупномасштабные фотографии показывают, что большая часть поверхности Каллисто покрыта реголитом. Как и на Ганимеде, древние кратеры на Каллисто сильно сглажены. У них отсутствуют высокие кольцевые валы, радиальные лучи и центральное углубление, типичное для кратеров на Луне и Меркурии. Детальные изображения поверхности, переданные зондом Galileo, показывают, что в отдельных районах большинство мелких кратеров стерты. Это позволяет предположить, что некоторые подвижки поверхности произошли совсем недавно.
    Другая интересная деталь – Gipul Catena – представляет собой длинную серию ударных кратеров, расположенных на одной линии. Возможно, это следы падения на Каллисто частей объекта, который был разрушен приливными силами при близком пролете около Юпитера (как это случилось с кометой Shoemaker-Levy 9 в 1993 г.). В отличие от Ганимеда с его сложным ландшафтом, на Каллисто мало свидетельств тектонической активности. Несмотря на то, что оба спутника очень похожи, Каллисто, вероятно, имел более простую историю формирования. Эти различия в эволюции спутников являются важной проблемой планетологии (возможно, они связаны с более сильными приливными воздействиями, которые испытывает Ганимед). «Простой» по своему строению Каллисто является хорошей точкой отсчета для сравнения с другими, более сложными мирами, и позволяет понять, как выглядели остальные галилеевы спутники на заре их существования.
    Поверхность спутника старая и имеет самую большую плотность ударных кратеров во всей Солнечной системе. Она представляет собой один ледяной материк со множеством трещин и кратеров, которые образовались миллиарды лет назад в результате столкновений с протопланетными телами. Однако даже самые крупные ударные образования не имеют «проекций» на противоположную сторону спутника, в то время как на Луне и Меркурии такие «антиподы» известны: они вызваны действием сейсмических волн, передавшихся через весь объем небесного тела сквозь плотные материалы, из которых эти тела состоят. Такая особенность Каллисто могла быть объяснена наличием под его ледяной корой огромного океана из жидкой воды. Это предположение было подтверждено, когда из непосредственных измерений стало известно о магнитном поле спутника, меняющемся в зависимости от окружающего юпитерианского магнитного поля. Следовательно, на Каллисто присутствуют большие массы электропроводящей жидкости – очевидно, воды с растворенными в ней солями.

Исследование поверхности луны Каллисто аппаратами Galileo и Voyager - 2
 
Поверхность Каллисто Поверхность Каллисто
Яркие шрамы на темной поверхности указывают на длительную историю ударных воздействий при формировании Каллисто. Поверхность спутника, равномерно усеянная кратерами, имеет неоднородное цветовое распределение. Ученые полагают, что яркие участки - это лед, темные - сильно эродированная древняя поверхность, с малым содержанием ледяных пород. Это единственное цветное изображение полного диска спутника получено космическим аппаратом Galileo в мае 2001 года.
На иллюстрации представлена модель внутреннего строения Каллисто. Под его тонкой корой находится ледяной слой толщиной около 200 км. Кора Каллисто очень древняя, образовавшаяся около 4 млрд. лет назад, когда Солнечная система была молодой. Ниже ледяного слоя находится океан глубиной более 10 км. Данные, полученныу Galileo, позволяют заключить, что этот океан - соленый. Под слоем жидкой воды структура спутника сравнительно однородна (смесь льда и каменистых пород).
Структура Валхалла (центральня область - 300 км)
Область внутри Валхаллы (обрыв кольцевой структуры)
Поверхность Каллисто Поверхность Каллисто
Структура Валхалла (центральня область - 300 км)
Область внутри Валхаллы (обрыв кольцевой структуры)
Куполообразный кратер До (Doh) диаметром 55 кмрасположен в светлой центральной области Асгарда. Кратеры этого типа имеют центральную сглаженную возвышенность вместо компактной депрессии или пика, обычно присутствующих в более крупных образованиях. Такие кратеры могут возникать вследствие того, что ударное воздействие достигает подповерхностного слоя, содержащего жидкие фракции (подтаевшие ледяные породы). Правый снимок - 111 900 км, левый - 9500 км.
Интереснейшая область поверхности Каллисто, показывающая переход от внутренней части ударного бассейна Асгард к внешним "окружающим ранинам". Хребет, пересекающий по диаганали нижний левый угол снимка - одно из многих гигантских концентрических колец, раскинувшихся на сотни километров от центра кратера Асгард. Близко расположенные яркие небольшие ударные кратеры внутри кольца иимеют отчетливые светлые очертания, благодаря чему центр Асгарда кажется ярче.
Поверхность Каллисто Поверхность Каллисто
 
Исследование поверхности луны Каллисто аппаратами Galileo и Voyager - 2

    Многие фотографии поверхности Каллисто показывают необычные заостренные холмы. Откуда они на спутнике Юпитера? Эта загадка впервые была обнаружена КА Galileo, когда он в ноябре 1996 года пролетел вблизи спутника. В ходе последующих пролетов были получены снимки поверхности с высоким разрешением, на которых различимы детали размером около трех метров. На снимках виден фантастический ландшафт, усеянный остроконечными вершинами высотой до 80 м, отбрасывающими длинные тени в лучах далекого Солнца. Одна из гипотез объясняет их возникновение выбросами, произошедшими миллиарды лет назад, в момент одного из катастрофических столкновений.

Наземные наблюдения

    Телескопические наблюдения, проводившиеся на протяжении почти 400 лет с поверхности Земли, выявили много закономерностей как в физических свойствах поверхности спутников, так и в движении галилеевых спутников вокруг планеты-гиганта. Наиболее характерная особенность движения Каллисто (как и других трех спутников) – та регулярность, с которой он проходит с видимой стороны (прохождения по диску) или за диском Юпитера (покрытия планетой), а также вхождение в тень и выход из тени. Кроме того, можно наблюдать проекцию тени спутника на планету, которую называют прохождением тени по диску Юпитера. Три ближайших к Юпитеру галилеевых спутника оказываются в его тени (и отбрасывают на него тень) при каждом обороте вокруг планеты. Каллисто это делает не всегда из-за большого радиуса своей орбиты, которого достаточно, чтобы при ее наклоне в 17 угловых минут к плоскости гелиоцентрической орбиты Юпитера спутник удалялся от этой плоскости на расстояние больше радиуса планеты-гиганта. Когда Земля и Солнце находятся в плоскости, близкой к плоскости орбит галилеевых спутников, наблюдаются их покрытия или затмения друг другом. Такие периоды случаются через каждые шесть лет и длятся на протяжении нескольких месяцев. Сами же покрытия/затмения продолжаются от нескольких секунд до нескольких часов. Ближайшим годом когда можно будет наблюдать подобные явления, станет 2009-й (март-сентябрь).
    Благодаря соотношениям орбитальных периодов галилеевы спутники никогда не выстраиваются в прямую линию с одной стороны Юпитера (и даже не приближаются к ней). Например, когда Ганимед и Европа расположены так, что их проекция наблюдается на диске планеты, Ио всегда будет находиться с ее обратной стороны. Только четвертый спутник, Каллисто, является исключением и может изредка находиться в противостоянии Юпитеру с точки зрения сразу двух других его крупных спутников.
    Результаты наблюдения, из которых было установлено закономерное уменьшение плотности и альбедо с увеличением расстояния от Юпитера, позволили провести параллели между строением Солнечной системы и системы спутников самой большой планеты. По аналогии Ио и Европу можно сравнить с планетами земной группы, а Ганимед и Каллисто более близки по своим свойствам к внешним планетам, которые состоят из конденсированных легких компонентов. В системе Сатурна эти особенности выражены слабее. Теперь ученые имеют в своем распоряжении еще и статистику экзопланет, открытых за последнее десятилетие, и она также используется для выведения общих принципов формирования планетных систем. Однако не следует забывать, что в свое время именно открытие Галилео Галилеем спутников Юпитера нанесло решающий удар по геоцентрической картине мира и дало людям возможность увидеть окрестности Солнца такими, какими – с учетом небольших, но существенных дополнений – мы видим их сегодня.
    После открытия Галилеем в 1610 году 4 спутников Юпитера в его окрестностях долго не находили ни каких объектов. Только в 1892 году американский астроном Эдвард Барнард заметил пятый спутник самой большой планеты – Амальтею. К этому времени астрономы успели открыть восемь спутников и кольца Сатурна, Уран и его четыре спутника, Нептун со спутником Тритоном, два спутника Марса и более трехсот астероидов. Для 15 комет была доказана периодичность. Амальтея стала последним спутником какой-либо планеты, открытым визуально. Шестой и седьмой спутник Юпитера (Гималию и Элару) обнаружил Чарльз Перрайн в 1904 и 1905 г. на фотопластинках.
    Проект JIMO. В 2015 году американское Национальное аэрокосмическое агентство (NASA) планирует запустить к Юпитеру космический аппарат JIMO (Jupiter Iey Moon Orbiter) для исследования трех ледяных спутников планеты-гиганта – Европы, Ганимеда, Ио и Каллисто. Эти спутники могут скрывать под своей замерзшей корой глубокие океаны, в которых есть условия и все необходимые составляющие для возникновения жизни. КА JIMO будет выведен на орбиту вокруг Земли с применением обычной ракеты-носителя с химическими двигателями, но, как только он окажется в открытом космическом пространстве, сразу же будет задействована ионная двигательная установка. Она же поможет аппарату маневрировать в системе Юпитера и выходить на орбиты вокруг его спутников, более удобные для их изучения, чем пролетные траектории. Энергию для ионной установки предполагается генерировать с помощью мощного ядерного реактора.

    Задачи миссии пока уточняются; однако уже ясно, что основными ее целями будет изучение современного состояния поверхности галилеевых спутников Юпитера, их внутреннего строения, а также глобальный и детальный анализ взаимодействия между спутниками. Побочной задачей станет отработка конструкции энергетического реактора, который планируют использовать в последующих миссиях.

АНГАРЫ технология СТРОИТЕЛЬСТВА арочных АНГАРОВ.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru