Momenteel is een aanzienlijk deel van het onderzoek naar de planetologie van het zonnestelsel gewijd aan de satellieten van de reuzenplaneten. De belangstelling voor hen nam toe aan het begin van de jaren zeventig en tachtig, nadat de allereerste beelden van het Voyager-ruimtevaartuig aan wetenschappers de verbazingwekkende diversiteit en complexiteit van deze afgelegen werelden onthulden. Een van de veelbelovende studieobjecten is de grootste satelliet van Jupiter - Ganymedes.
Jupiter-systeem in het kort
Over satellieten gesproken, ze houden in de regel geen rekening met het verschil in het aantal kleine objecten waaruit de ringsystemen bestaan - enorm op Saturnus en veel bescheidener op Jupiter. Gezien deze overweging heeft de grootste planeet in het zonnestelsel ook de meest talrijke, volgens moderne gegevens, gevolg.
Het aantal bekende satellieten neemt voortdurend toe. Dus in 2017 was bekend dat Jupiter 67 satellieten heeft, waarvan de grootste vergelijkbaar zijn met planeten, enkleintjes zijn ongeveer een kilometer groot. Begin 2019 heeft het aantal open satellieten al 79 bereikt.
Galilese satellieten
De vier grootste, naast de planeet zelf, lichamen in het Jupiter-systeem werden in 1610 ontdekt door Galileo Galilei. Ter ere van hem kregen ze hun verzamelnaam. De grootste satellieten van Jupiter zijn vernoemd naar de geliefde van de oppergod van het Grieks-Romeinse pantheon: Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Ze zijn gemakkelijk te zien met een kleine telescoop of verrekijker. Elk van deze satellieten is van groot belang voor planetaire wetenschappers.
Io - het dichtst bij de planeet - is opmerkelijk omdat het het meest actieve object in het zonnestelsel is. Door de getijde-invloed van Jupiter, evenals van Europa en Ganymedes, werken meer dan vierhonderd vulkanen op Io. Het hele oppervlak van de satelliet, dat iets groter is dan de maan in diameter, is bedekt met emissies van zwavel en zijn verbindingen.
Europa is de op één na grootste satelliet, iets kleiner dan de maan. Het is bedekt met een ijzige korst die wordt doorkruist door fouten en scheuren. Er zijn tekenen van een oceaan van vloeibaar water onder deze korst. Europa is een van de topkandidaten voor het vinden van buitenaards leven.
De derde grootste maan is Ganymedes. De functies worden hieronder in meer detail besproken.
Callisto is de Galileïsche satelliet die het verst van Jupiter verwijderd is. In diameter is het zeer dicht bij de planeet Mercurius. Het oppervlak van Callisto is extreem oud en wordt gekenmerkt door een groot aantal inslagkraters, wat erop wijst:over de afwezigheid van geologische activiteit. Sommige modellen van de structuur laten het bestaan van een vloeibare oceaan onder het oppervlak van Callisto toe.
De onderstaande foto toont de grootste manen van Jupiter in volgorde van afstand en in vergelijking met de grootte van de aarde en de maan.
Ganymedes: grootte en baan
De diameter van Ganymedes is 5268 km, wat bijna 400 km meer is dan die van Mercurius. Het is niet alleen de grootste maan van Jupiter, maar ook de grootste en meest massieve maan in het zonnestelsel. Ganymedes is anderhalf keer groter en twee keer zo massief als de maan.
De satelliet is iets meer dan een miljoen kilometer verwijderd van Jupiter, beweegt zich in een bijna cirkelvormige baan en maakt een volledige omwenteling in 7,15 aardse dagen. Ganymedes eigen rotatie vindt synchroon plaats met de omwenteling rond de planeet, zodat hij altijd met dezelfde halve bol naar Jupiter draait - net als de maan naar de aarde.
Samenstelling en structuur van de satelliet
Naast stenen en ijzer bevat Ganymedes een grote hoeveelheid water (voornamelijk in de vorm van ijs) met een mengsel van vluchtige stoffen, zoals ammoniak. Spectrale analysegegevens wijzen ook op de aanwezigheid van koolstofdioxide, zwavelverbindingen en, waarschijnlijk, organische stoffen in de vorm van een mengsel (zogenaamde tholinen) op het oppervlak.
Het model van de structuur van Ganymedes is gebaseerd op de resultaten van het bestuderen van de kenmerken van zijn rotatie en magnetisch veld. Aangenomen wordt dat de satelliet uit de volgende uitgesproken lagen bestaat:
- met ijzer verrijkte kern;
- silicaat binnenmantel;
- buitenste overwegend ijzige mantel;
- ondergrondse zoute oceaan vermengd met ijs;
- schors van complexe samenstelling en structuur.
Oppervlaktekenmerken
Beelden van de grootste satelliet van de planeet Jupiter, verkregen tijdens de Voyager- en vooral Galileo-missies, tonen de diversiteit en complexe structuur van het oppervlak. Ongeveer een derde van het gebied van Ganymedes wordt ingenomen door donkere, ogenschijnlijk oude gebieden met een groot aantal kraters. De lichtere gebieden zijn wat jonger, omdat daar beduidend minder inslagformaties zijn. Ze hebben een gegroefd karakter, bedekt met veel scheuren en richels.
Deze lichte gerimpelde gebieden zijn vermoedelijk het resultaat van vroegere tektonische activiteit. Waarschijnlijk werden deze processen veroorzaakt door een aantal factoren. Ten eerste kwam tijdens de zwaartekrachtdifferentiatie van het binnenste van de satelliet en de vorming van de kern en andere lagen warmte vrij en werd het oppervlak vervormd. Bovendien moet men rekening houden met het effect van getijdenkrachten tijdens de instabiliteit van banen in het vroege systeem van Jupiter.
De grootste maan van de reuzenplaneet heeft zwakke poolkappen, vermoedelijk gevormd door deeltjes waterijs.
De ijle atmosfeer van Ganymedes
Met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop werd een uiterst ijle gasvormige omhulling van moleculaire zuurstof ontdekt in de buurt van Ganymedes. De aanwezigheid ervan wordt hoogstwaarschijnlijk geassocieerd met dissociatiewatermoleculen in oppervlakte-ijs onder invloed van kosmische straling. Bovendien is atomaire waterstof gedetecteerd in de atmosfeer van Ganymedes.
De concentratie van deeltjes in deze zwakke atmosfeer is in de orde van honderden miljoenen moleculen per kubieke centimeter. Dit betekent dat de druk aan het oppervlak van Ganymedes tienden van een micropascal kan zijn, wat een biljoen keer minder is dan op aarde.
Magnetisch veld en magnetosfeer
Als resultaat van metingen uitgevoerd door het Galileo-station, bleek dat de grootste satelliet van Jupiter een eigen vrij sterk magnetisch veld heeft. De waarde van zijn inductie varieert van 720 tot 1440 nT (ter vergelijking, voor de aarde is het 25-65 µT, dat is gemiddeld 40 keer meer). De aanwezigheid van een magnetisch veld diende als een serieus argument ten gunste van het model, volgens welke de ijzeren kern van Ganymedes, net als die van onze planeet, wordt gedifferentieerd in een vast centraal deel en een gesmolten omhulsel.
Het magnetische veld van Ganymedes vormt de magnetosfeer - het gebied waarbinnen de beweging van geladen deeltjes dit veld gehoorzaamt. Dit gebied strekt zich uit over een afstand van 2 tot 2,5 Ganymedes-diameters. Het interageert op een complexe manier met de magnetosfeer van Jupiter en met zijn extreem uitgebreide ionosfeer. De polen van Ganymedes tonen af en toe aurora's.
Over verder onderzoek
Na het Galileo-apparaat werden de satellieten van Jupiter voornamelijk door telescopen bestudeerd. Bepaalde hoeveelheidDe beelden werden ook verkregen tijdens de flybys van de Cassini- en New Horizons-stations. Aan het begin van de 21e eeuw zouden verschillende speciale ruimteprojecten worden uitgevoerd om deze hemellichamen te bestuderen, maar om een aantal redenen werden ze gesloten.
Nu geplande missies zoals EJSM (Europa Jupiter System Mission), waarbij verschillende voertuigen worden gelanceerd om Io, Europa en Ganymedes, Europa Clipper en JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) te verkennen. In het programma van laatstgenoemde wordt vooral veel aandacht besteed aan de grootste satelliet van Jupiter.
Welke van deze projecten zal uitkomen, zal de tijd leren. Als de aangekondigde missies plaatsvinden, zullen we veel nieuwe en opwindende dingen leren over de verre werelden in het Jupiter-systeem.
