Первая близкая встреча КА "Галилео" с Европой (E4)
В ночь с 18 на 19 декабря 1996 г. американская АМС “Галилео” впервые выполнила исследования с близкого расстояния Европы, самого интересного
из галилеевых спутников Юпитера.
После первой встречи с Ганимедом 27 июня 1996 г. “Галилео” примерно раз в два месяца стал проходить перицентр свой орбиты и вблизи него
встречаться с тем или иным спутником Юпитера. Уже состоялись вторая встреча с Ганимедом на 2-м витке (событие G2, как его называют в проекте), пролет Каллисто
(событие С3), и вот теперь пролет Европы на 4-м витке (событие Е4).
Кратер Пуйл (Pwyll) на Европе
Цветное изображение области вокруг молодого ударного кратера Pwyll на спутнике Юпитера Европе было получено при объединении
снимков, полученных 19 декабря 1996 года. Регион расположен на заднем полушарии Европы. Центр с координатами 11 градусов ю.ш. и 276 градусов з.д. Снимок в
поперечнике охватывает область в 1240 км. Север сверху, а Солнце освещает поверхность с востока. Кратер Pwyll 26 км в диаметре, он считается самым
молодым на поверхности Европы. Диаметр центрального темного пятна, состоящего из пород выброшенных взрывов, составляет 40 км, а яркие белые лучи простираются
на тысячи километров во всех направлениях от места взрыва. Лучи пересекают множество топографических образований на поверхности Европы, что указывает на их
небольшой возраст. Их яркий белый окрас свидетельствует о том, что они состоят из свежих, мелких частик водяного льда.
КА "GALILEO": ВСТРЕЧА С ЕВРОПОЙ
Ледяная поверхность Европы
Обзор небольшой изрезанной трещинами и наледью области Conamara на Европе демонстрирует взаимосвязь цвета поверхности
с ледяными структурами. Белые и синие цвета выделяют области, которые укрыты тонким слоем ледяного крошева, выброшенного при взрывном образовании
большого кратера Pwyll (26 км в диаметре). Сам кратер расположился в 1000 км к югу. На представленном обзоре также можно рассмотреть несколько
совсем небольших кратеров, в диаметре достигающих 500 метров. Они, вероятно, образовались в то же время, когда крошево накрыло регион, а взрыв,
образовавший кратер Pwyll, разбросал большие глыбы льда вокруг. Поверхность, не закрытая этим крошевом, имеет красновато-коричневый оттенок, который
появился из-за минерального загрязнителя, оставшегося на поверхности после того как его вынесло из-под коры Европы водяным паром. Настоящий цвет
ледяной корки Европы, скорее всего, синий, как это хорошо видно на других районах Европы. Цвета на снимке усилены для лучшего восприятия. Север сверху,
а Солнце освещает поверхность справа. Центр снимка с координатами 9 градусов с.ш. и 274 градуса з.д., область в кадре 70 на 30 км. Для получения
результирующего изображения были объединены данные полученные КА "Галилео" в сентябре и декабре 1996 года.
КА "GALILEO": ВСТРЕЧА С ЕВРОПОЙ
Главные встречи основной части миссии КА "Галилео"
Орбита
Основная цель
Дата пролета
G1
Ганимед
27 июня 1996
G2
Ганимед
6 сентября 1996
C3
Каллисто
4 ноября 1996
E4
Европа
19 декабря 1996
J5
Промежуточная
Нет
E6
Европа
20 февраля 1997
G7
Ганимед
5 апреля 1997
G8
Ганимед
7 мая 1997
C9
Каллисто
25 июня 1997
C10
Каллисто
17 сентября 1997
E11
Европа
6 ноября 1997
Главные встречи основной части миссии КА "Галилео"
Европа имеет диаметр 3138 км (на 10% меньше диаметра Луны) и наиболее ровную поверхность среди всех объектов Солнечной системы.
Американские КА “Вояджер”, исследовавшие систему Юпитера в 1979 г., отсняли 75% площади Европы с низким разрешением - порядка 12-23 км на пиксель.
18/19 декабря “Галилео” прошел в 250 раз ближе к Европе, чем любой из “Вояджеров” и в 45 раз ближе, чем во время сближения С3 с “Каллисто”. Снимки Европы получились в 100-500 раз
детальнее “вояджеровских” и в 10-50 раз, чем переданные “Галилео” до этого пролета. Кроме того, во время пролета Е4 проводились наблюдения Ио, Амальтеи, Тебы и Адрастеи.
Официально событие Е4 началось 14 декабря 1996 года в 16:00 PST (15 декабря в 00:00 GMT), когда на “Галилео” началось исполнение
последовательности команд, управляющей работой станции в период до 17 декабря. В соответствии с этими командами были возобновлены измерения магнитосферной обстановки
аппаратурой для регистрации полей и частиц. С каждым проходом вблизи Юпитера эти приборы исследуют другую область вблизи планеты.
К утру 15 декабря УФ-спектрометр UVS закончил дистанционные измерения тора Ио, проводившиеся в последние дни приближения к Юпитеру
и Европе. Позже в этот день прибор провел наблюдения зоны с постоянным местным временем на освещенной стороне Юпитера в течение полного оборота планеты с
целью составления глобальной карты излучаемой Юпитером в УФ-диапазоне энергии.
Вечером 15 декабря станция провела заключительную коррекцию орбиты - маневр ОТМ-16, чтобы обеспечить точный пролет по расчетной трассе.
16 декабря UVS наблюдал полярные сияния в северном полушарии на дневной и ночной стороне и атмосферу на ночной стороне Юпитера на заданной
долготе для получения карты распределения водорода.
В середине дня группа управления отправила на станцию вторую часть командной последовательности, обеспечивающую работу “Галилео” до
22 декабря включительно. Командная последовательность передается в два этапа потому, что не укладывается целиком в памяти бортового компьютера.
Вечером 16 декабря и утром 17 декабря инструмент NIMS выполнил шесть серий измерений для построения карты освещенной стороны Юпитера в пяти
различных цветах. Утром UVS провел наблюдения Ио и Ганимеда - они будут использоваться в комплексе с данными NIMS для определения свойств поверхности.
Важная часть наблюдений атмосферы Юпитера в пролете Е4 (в течение пяти дней) - изучение одного из так называемых “горячих пятен”, расположенное
несколько севернее экватора. Горячее пятно, над которым почти нет облаков, позволило всему приборному комплексу “Галилео” (PPR, NIMS, SSI и UVS) заглянуть на максимально
возможную глубину. При этом камера SSI дала высокое пространственное разрешение, цветное изображение и динамику, NIMS и UVS - спектральную информацию для определения состава
и характеристик частиц, и фотополяриметр-радиометр PPR - информацию по частицам и тепловым свойствам. Как известно, атмосферный зонд станции выполнил 7 декабря 1995 г. спуск
вблизи одного из таких пятен.
Горячее пятно на Юпитере
Четыре снимка камеры NIMS, сделанные в ближнем ИК диапазоне, показывают небольшой участок экваториальной области Юпитера где
в метеорологически активной тропосфере планеты образовался темный провал свободный от облачности. Эта область представляет собой "горячую точку", почти
полностью свободную от густых аммиачных облаков. Такие области, как считается, представляют собой участки сухих нисходящих потоков (низкий уровень аммиака и
низкая влажность). Второе снизу изображение показывает этот регион через фильтр чувствительный к поглощению метана. Контраст этого снимка уменьшился, что
указывает на тонкий слой высотной дымки, который охватывает весь регион. Снимки сделаны 17 декабря 1996 года с расстояния в 1,43 млн км от Юпитера.
Большая темная область в центре снимков в ширину достигает 7000 км, а по высоте 4000 км
КА "GALILEO": ЮПИТЕР
Горячее пятно на Юпитере
Экваториальное "горячее пятно" на Юпитере в естественном и комбинированном цвете. Изображения охватывают область размером
34 000 на 11 000 км. Верхнее изображение сочетает в себе фиолетовый фильтр и ИК фильтр в ближнем диапазоне, это наиболее близкое сочетание к человеческому глазу.
Различия в окраске облаков обусловлены их составом и содержанием химических соединений в атмосфере Юпитера. Для создания нижнего изображения были задействованы
три ИК фильтра в ближнем диапазоне с разной длиной волны (соответствие красному, зеленому и синему цвету). Изображение демонстрирует изменения высоты и толщины
облаков. Синие облака располагаются выше всех остальных, и они довольно тонкие. Красные облака самые низкие, а белые располагаются чуть выше, и они гораздо толще.
Темно-синим отмечено "горячее пятно", в центре которого расположилось отверстие в облачном покрове. Сверху его накрывает тонкая дымка. Разноцветная область справа
состоит из пересекающихся слоев облачности различной высоты. КА "Галилео" является пока единственным аппаратом способным различать слои облаков на Юпитере.
Север сверху. Мозаика охватывает широты с 1 по 10 градусы, центр 336 градусов з.д. Снимки сделаны с расстояния в 1,5 млн км от Юпитера 17 декабря 1996 года.
КА "GALILEO": ЮПИТЕР
В середине дня 17 декабря “Галилео” использовал одну из двух возможностей пронаблюдать Ио в тени Юпитера и измерить температуру
поверхности спутника. В тени легче искать горячие области на Ио - области недавней вулканической деятельности. Кроме того, ученые пытались засечь увеличение
яркости “пепельного света” Ио - отражения от его поверхности яркого света Юпитера. Увеличение яркости в тени должно происходить из-за осаждения части газов из
атмосферы Ио в виде твердого вещества.
Вечером 17 декабря SSI и NIMS провели первые на этом витке наблюдения Ио для поиска изменений на его поверхности.
Глобальный обзор Ио в разных цветах
На мозаике демонстрируется полный диск вулканического спутника Юпитера, Ио. Съемка велась, когда фазовый угол был
почти нулевым, т.е. Солнце располагалась позади аппарата. Такой угол освещения лучше всего показывает цветовые вариации на поверхности. Изображение
слева является комбинированным и составлено из снимков, полученных с использованием ИК-фильтра в ближнем диапазоне, зеленого и фиолетового фильтра.
Белые области на изображении покрыты инеем из диоксида серы. Желтые, коричневые и красные области богаты другими серосодержащими соединениями.
Изображение в правом верхнем углу сочетает в себе зеленый, ближний ИК фильтры и фильтр с длиной 1 мкм. Такой вариант поможет ученым разобраться
в вулканических процессах на Ио. Снизу справа показано композитное изображение, которое упрощает выявление изменений цветовой гаммы на поверхности
Ио. Север сверху. Разрешение 6 км на пиксель. Снимки для мозаики сделаны 18 декабря с расстояния в 580 000 км от Ио.
КА "GALILEO": ИО
18 декабря началось с цветной съемки внутренних спутников Адрастеи и Тебы камерой SSI с разрешением 12 и 8 км/пиксел соответственно.
Затем SSI, NIMS и PPR переключились на Ио. Еще до встречи с Европой “Галилео” прошел в 321000 км от Ио - это немного дальше, чем во время события С3 (243000 км), а
затем перицентр на расстоянии 655000 км от Юпитера. И вновь SSI снимала Адрастею через прозрачный фильтр для исследования ее геологии (6 км/пиксел). С помощью
PPR был сделан “разрез” горячего пятна на Юпитере по линии север-юг.
Первое наблюдение Европы было проведено утром, за 11 часов до максимального сближения. Прибор PPR выполнил ее глобальную съемку в
радиометрическом режиме с разрешением 500 км. Съемка Европы различной аппаратурой продолжалась до максимального сближения и после него, 19 декабря.
18 декабря в 22:53 PST бортового времени (19 декабря в 06:53 GMT) “Галилео” прошел на минимальной высоте 692 км над Европой. Через 50 минут
точку максимальной скорости и, следовательно, минимального расстояния до спутника, подтвердили допплеровские измерения принимаемого сигнала. Впервые в ходе полета “Галилео”
произошло радиозатмение станции - в течение 18 минут она находилась позади Европы. Анализ радиосигнала при заходе и выходе позволил провести поиск следов атмосферы спутника,
а также определить его диаметр с точностью до километра. 19 декабря PPR и NIMS вновь исследовали “пепельный свет” Ио.
Ледяная поверхность Европы
Снимок Европы, ледяного спутника Юпитера, был получен с расстояния в 62 089 км КА "Галилео". Область на снимке размером
252 на 393 км, а разрешение изображения 1,6 км на пиксель. Солнце освещает поверхность справа, что позволило обнаружить несколько хребтов, пересекающих
поверхность на снимке. Поскольку на поверхности отсутствуют кратеры, то можно сделать вывод, что она геологически довольно молодая. Некоторые хребты
разделены трещинами, а часть выделяется отсутствующими сегментами, которые, скорее всего, были сметены вулканическими потоками.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
20 декабря приборный комплекс в последний раз наблюдал выбранное горячее пятно на Юпитере, а камера SSI - спутник Ио. Около 06:00 PST (14:00 GMT)
“Галилео” прошел на минимальном расстоянии от Каллисто. Однако это расстояние было настолько большим (около 1.5 млн км), что наблюдения Каллисто вел только спектрометр NIMS.
В середине дня NIMS провел единственное в этом проходе наблюдение кольца Юпитера с расстояния 100000 км. Цель работы - определить размеры индивидуальных частиц кольца.
Дымка вблизи лимба Юпитера
Изображения демонстрируют лимб Юпитера через два фильтра камеры CCD КА "Галилео". Верхний кадр получен с помощью фиолетового
фильтра, а нижний с помощью инфракрасного фильтра (756 нм). Север сверху. Слой дымки над основной атмосферой Юпитера хорошо просматривается на севере лимба
через фиолетовый фильтр. Слой дымки расположился в 40 км над тропопаузой, при давлении около 10 мбар. Тропопауза - область где температура перестает уменьшаться
с высотой (Для Юпитера это 100 мбар, в 20 км над аммиачными облаками).
КА "GALILEO": ЮПИТЕР
Затем на станцию была передана программа работы (последовательность команд) на следующий этап работы - с 22 декабря до начала февраля.
В конце дня спектрометр UVS наблюдал еще один малый спутник - Гималию.
21-22 декабря станция прошла за Юпитером и в его тени. Затмение станции Юпитером было третьим за время полета и позволило зондировать
его атмосферу. “Событие Е4” закончилось 22 декабря в 05:50 PST (13:50 GMT).
22 декабря началась передача научной информации, записанной в бортовом ЗУ, на Землю. С 25 декабря началась передача снимков Европы с
высоким разрешением.
Передача данных продлилась до середины февраля, т.е. до второй встречи с Европой - события Е6.
Результаты (орбита 4)
17 января 1997 года опубликованы первые снимки спутника Юпитера Европы с высоким разрешением, сделанные станцией "Галилео" во время пролета
Европы 18/19 декабря. На них видно, как водяные вулканы и дробящиеся и разрывающиеся тектонические плиты изменяют хаотическую поверхность спутника.
Действующих ледяных вулканов или гейзеров на снимках не оказалось, однако потоки материала на поверхности, по-видимому, порождены ими. Это
первые ледяные потоки, найденные на спутниках Юпитера. Как считает д-р Рональд Грили из Университета штата Аризона, снимки подтверждают, что Европа содержит достаточно тепла,
чтобы “запускать” такие явления. А это значит, что шансы на существование подповерхностного океана достаточно велики.
Потоки на Европе
Область на снимке размером 124 на 186 км. Разрешение изображения 800 метров на пиксель. На снимке хорошо заметны
потоки, в том числе в нижней правой четверти изображения, где поток разделил надвое видимый хребет. Это первые ледяные потоки, найденные на спутниках Юпитера.
Богатая льдом поверхность Европы предполагает, что потоки могут представлять собой вязкую ледяную кашу, возможно, извергающуюся на поверхность из недр.
Снимок сделан камерой CCD КА "Галилео" с расстояния в 63490 км. Центр с координатами 320 градусов з.д. и 5,11 градуса с.ш. Север сверху, а Солнце светит
слева.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Гряды на Европе
Это самый качественный снимок поверхности Европы. Область на снимке размером 9,6 на 16 км. Изображение демонстрирует богатую льдом
поверхность, которая изрезана канавками и сложным узором гребней. Маленькие кратеры на поверхности диаметром примерно от 100 до 400 метров. Снимок сделан камерой CCD
КА "Галилео" с расстояния в 3340 км от Европы. Центр с координатами 325 градусов з.д. и 5,83 градуса с.ш. Север сверху, а Солнце освещает поверхность справа.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Снимки показывают замечательную разницу в геологическом возрасте различных областей поверхности. Некоторые районы относительно молоды
и лишены кратеров в то время как в других, очевидно, более древних, имеются крупные кратеры и углубления.
Ледяная кора, по-видимому, несет следы нарушения движением тектонических плит. По словам Грили, во многих местах плиты расходятся, так
же как это происходит в зонах спрединга вдоль срединно-океанических хребтов Земли. Этим тектонические процессы на Европе отличаются от таковых, к примеру, на
Ганимеде. Поэтому можно предположить, что эти спутники отличаются и по внутреннему строению.
Крупный план Европы
Крупный план ледяной поверхности Европы, спутника Юпитера, был получен 20 декабря 1996 года КА "Галилео" . Область на
снимке размером 11 на 16 км, а разрешение снимка 26 метров на пиксель. Солнце освещает поверхность с востока (справа). Плоская ровная площадка
диаметром 3,2 км (слева) образовалась при затоплении участка поверхности жидкостью, разлившейся на поверхности и похоронившей множество гребней и
впадин. Гладкая область контрастирует с отчетливо пересеченным участком, расположенном дальше на восток, справа от видимой гряды, проходящей по
центру снимка вниз. Пересеченный участок в поперечнике 4 км и представляет собой локальный участок, на котором произошло разрушение сложной сетки
хребтов в этом районе. Извержение пород на поверхность, разрушение участков поверхности и образование сложной сети канав и гребней показывает
насколько Европа активное тело. Хотя небольшой ударный кратер легко просматриваем на гладком участке, он не единственный на снимке.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Коллега Грили, д-р Роберт Салливан, говорил, что Европа испещрена сложнейшей сетью гребней, которые видны при любом разрешении
снимка. Наиболее часто встречаются двойные гребни, и часто одиночный гребень при большем увеличении оказываются двойными. Некоторые из них могли образоваться
в результате напряжения в ледяной коре: когда две плиты слегка расходятся, более теплый материал давит снизу и образует гребень. Другие гребни могли образоваться
вдоль линии сжатия плит.
Макула на Европе
Этот снимок Европы, ледяного спутника Юпитера размером с земную Луну, был сделан с расстояния в 11 933 км КА "Галилео". Область
на снимке размером 48 на 91 км, а разрешение изображения 240 метров на пиксель. Большое округлое образование по центру снимка называется Макуда (темное пятно),
и может быть следом от сильного удара крупного метеорита. Поверхность Европы состоит в основном из водяного льда, так что большие ударные кратеры на Европе сильно
отличаются от больших чашевидных впадин, образующихся при ударе, например, на Луне. На ледяной поверхности Европы ударный кратер был почти стерт пересеченной
местностью, но остались круговые разломы, которые указывают на места напряжения в ледяной коре Европы.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Двойные гребни на Европе
Снимок сделан КА "Галилео" с расстояния в 11 851 км от Европы. Область на снимке размером 48 на 91 км, а разрешение изображения
240 метров на пиксель. Солнце освещает поверхность справа. Большое кольцеобразное образование в верхнем левом углу может быть следом от сильного метеоритного
удара. Кластеры маленьких кратеров, видимые справа, могут указывать на места падения обломков, выброшенных с места первого взрыва. На снимке хорошо видны и
двойные гребни (1,6 км в ширину) пересекающие равнину справа. Молодые гребни перекрывают старые, что указывает на последовательность событий.
КА "GALILEO": ЕВРОПА
Некоторые области на Европе кажутся измененными неизвестным процессом. Одно из ведущих предположений - сублимационная эрозия, то
есть испарение воды и других летучих веществ (аммиак, метан) в вакуум.