حاليًا ، يتم تخصيص جزء كبير من البحث في علم الكواكب في النظام الشمسي لأقمار الكواكب العملاقة. ازداد الاهتمام بها في مطلع السبعينيات والثمانينيات ، بعد أن كشفت الصور الأولى للمركبة الفضائية فوييجر للعلماء عن التنوع المذهل والتعقيد لهذه العوالم البعيدة. أحد الأهداف الواعدة للدراسة هو أكبر قمر لكوكب المشتري - جانيميد.
نظام كوكب المشتري في سطور
عند الحديث عن الأقمار الصناعية ، كقاعدة عامة ، لا يأخذون في الاعتبار الاختلاف في عدد الأجسام الصغيرة التي تشكل أنظمة الحلقة - ضخمة على زحل وأكثر تواضعًا على كوكب المشتري. بالنظر إلى هذا الاعتبار ، فإن أكبر كوكب في النظام الشمسي لديه أيضًا أكبر عدد ، وفقًا للبيانات الحديثة ، الحاشية.
عدد الأقمار الصناعية المعروفة في تزايد مستمر. لذلك ، بحلول عام 2017 ، كان من المعروف أن كوكب المشتري لديه 67 قمرا صناعيا ، أكبرها يمكن مقارنته بالكواكب ، والصغيرة منها حوالي كيلومتر في الحجم. في بداية عام 2019 ، وصل عدد الأقمار الصناعية المفتوحة بالفعل إلى 79.
الأقمار الصناعية الجليل
تم اكتشاف الأجسام الأربعة الأكبر ، بالإضافة إلى الكوكب نفسه ، في نظام المشتري عام 1610 بواسطة جاليليو جاليلي. تكريما له ، حصلوا على اسمهم الجماعي. تمت تسمية أكبر الأقمار الصناعية لكوكب المشتري باسم محبوب الإله الأعلى للآلهة اليونانية الرومانية: Io و Europa و Ganymede و Callisto. من السهل رؤيتها باستخدام تلسكوب صغير أو منظار. كل من هذه الأقمار الصناعية له أهمية كبيرة لعلماء الكواكب.
Io - الأقرب إلى الكوكب - رائع لأنه أكثر الأشياء نشاطًا في النظام الشمسي. بسبب تأثير المد والجزر لكوكب المشتري ، وكذلك أوروبا وجانيميد ، يعمل أكثر من أربعمائة بركان على Io. سطح القمر الصناعي ، وهو أكبر بقليل من قطر القمر ، مغطى بانبعاثات الكبريت ومركباته.
يوروبا هو ثاني أكبر قمر صناعي ، أصغر إلى حد ما من القمر. وهي مغطاة بقشرة جليدية تتخللها عيوب وشقوق. هناك علامات على وجود محيط من الماء السائل تحت هذه القشرة. يوروبا هو أحد أفضل المرشحين للعثور على حياة خارج كوكب الأرض.
ثالث أكبر قمر هو جانيميد. ستتم مناقشة ميزاته بمزيد من التفصيل أدناه.
كاليستو هو القمر الصناعي الجاليلي الأبعد عن كوكب المشتري. قطرها قريب جدًا من كوكب عطارد. سطح كاليستو قديم للغاية ، يتميز بعدد هائل من الحفر الأثرية ، مما يدل على ذلكحول غياب النشاط الجيولوجي. تسمح بعض نماذج الهيكل بوجود محيط سائل تحت سطح كاليستو.
الصورة أدناه توضح أكبر أقمار كوكب المشتري بترتيب المسافة منه ومقارنة بحجم الأرض والقمر.
جانيميد: الحجم والمدار
يبلغ قطر جانيميد 5268 كم ، وهو ما يزيد بنحو 400 كم عن قطر عطارد. إنه ليس فقط أكبر قمر للمشتري ، ولكنه أيضًا أكبر وأضخم قمر في النظام الشمسي. Ganymede أكبر مرة ونصف وكتلة القمر مرتين.
القمر الصناعي على بعد أكثر بقليل من مليون كيلومتر من كوكب المشتري ، يتحرك في مدار دائري تقريبًا ، محدثًا ثورة كاملة في 7.15 يومًا من أيام الأرض. يحدث دوران جانيميد بالتزامن مع الثورة حول الكوكب ، بحيث يتحول دائمًا إلى كوكب المشتري بنفس نصف الكرة - تمامًا مثل القمر على الأرض.
تكوين وهيكل القمر الصناعي
بالإضافة إلى الصخور والحديد ، يحتوي جانيميد على كمية كبيرة من الماء (بشكل أساسي على شكل جليد) مع خليط من المواد المتطايرة ، مثل الأمونيا. تشير بيانات التحليل الطيفي أيضًا إلى وجود ثاني أكسيد الكربون ومركبات الكبريت ، وربما المواد العضوية في شكل خليط (ما يسمى بالثولين) على سطحه.
يعتمد نموذج بنية جانيميد على نتائج دراسة خصائص دورانها ومجالها المغناطيسي. من المفترض أن القمر الصناعي يتكون من الطبقات الواضحة التالية:
- نواة غنية بالحديد ؛
- عباءة سيليكات داخلية ؛
- عباءة خارجية جليدية في الغالب ؛
- محيط مالح تحت السطح متداخل مع الجليد ؛
- لحاء تكوين وبنية معقدة.
ميزات السطح
صور أكبر قمر صناعي لكوكب المشتري ، تم الحصول عليها خلال فوييجر وخاصة بعثات جاليليو ، توضح التنوع والبنية المعقدة للسطح. ما يقرب من ثلث مساحة جانيميد محتلة بمناطق مظلمة وقديمة على ما يبدو بها عدد كبير من الحفر. تكون المناطق الأخف أكثر شبابًا إلى حد ما ، نظرًا لوجود تكوينات تأثير أقل بشكل ملحوظ هناك. لها طابع مجعد ومغطى بالعديد من الشقوق والتلال
يُعتقد أن هذه المناطق ذات التجاعيد الخفيفة هي نتيجة النشاط التكتوني السابق. ربما كانت هذه العمليات ناتجة عن عدد من العوامل. أولاً ، أثناء التمايز الثقالي للجزء الداخلي للقمر الصناعي وتشكيل نواته وطبقاته الأخرى ، تم إطلاق الحرارة وتشوه السطح. بالإضافة إلى ذلك ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار تأثير قوى المد والجزر أثناء عدم استقرار المدارات في النظام المبكر لكوكب المشتري.
أكبر قمر في الكوكب العملاق له أغطية قطبية باهتة يعتقد أنها تتكون من جزيئات صقيع الماء.
الجو الرقيق لغانيميد
بمساعدة تلسكوب هابل الفضائي ، تم اكتشاف غلاف غازي شديد التخلخل من الأكسجين الجزيئي بالقرب من جانيميد. من المرجح أن يرتبط وجودها بالتفككجزيئات الماء في الجليد السطحي تحت تأثير الإشعاع الكوني. بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشاف الهيدروجين الذري في الغلاف الجوي لغانيميد.
تركيز الجزيئات في هذا الجو الباهت يكون في حدود مئات الملايين من الجزيئات لكل سنتيمتر مكعب. هذا يعني أن الضغط على سطح جانيميد يمكن أن يكون أعشار ميكروباسكال ، وهو أقل تريليون مرة من الضغط على الأرض.
المجال المغناطيسي والغلاف المغناطيسي
نتيجة للقياسات التي أجرتها محطة جاليليو ، اتضح أن أكبر قمر صناعي للمشتري له مجال مغناطيسي قوي إلى حد ما. تتراوح قيمة الاستقراء من 720 إلى 1440 nT (للمقارنة ، بالنسبة للأرض 25-65 µT ، أي 40 مرة في المتوسط). كان وجود مجال مغناطيسي بمثابة حجة جادة لصالح النموذج ، والتي بموجبها يتم تمييز اللب الحديدي لـ Ganymede ، مثل كوكبنا ، إلى جزء مركزي صلب وقشرة منصهرة.
يشكل المجال المغناطيسي لغانيميد الغلاف المغناطيسي - المنطقة التي تخضع فيها حركة الجسيمات المشحونة لهذا المجال. تمتد هذه المنطقة لمسافة من 2 إلى 2.5 أقطار جانيميد. يتفاعل بطريقة معقدة مع الغلاف المغناطيسي للمشتري ومع غلافه المتأين الممتد للغاية. تظهر أقطاب جانيميد أحيانًا الشفق.
في مزيد من البحث
بعد جهاز جاليليو ، تمت دراسة أقمار المشتري بشكل أساسي من خلال التلسكوبات. بعض المبلغتم الحصول على الصور أيضًا أثناء التحليق في محطات كاسيني ونيو هورايزونز. في بداية القرن الحادي والعشرين ، كان من المفترض تنفيذ العديد من المشاريع الفضائية الخاصة لدراسة هذه الأجرام السماوية ، ولكن لعدد من الأسباب تم إغلاقها.
المهام المخطط لها الآن مثل EJSM (مهمة نظام المشتري الأوروبي) ، والتي تتضمن إطلاق العديد من المركبات لاستكشاف Io و Europa و Ganymede و Europa Clipper و JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer). في برنامج الأخير ، يتم إيلاء اهتمام كبير بشكل خاص للقمر الصناعي الأكبر لكوكب المشتري.
أي من هذه المشاريع سيتحقق ، سيخبرنا الوقت. إذا حدثت المهمات المعلنة ، فسوف نتعلم الكثير من الأشياء الجديدة والمثيرة حول العوالم البعيدة في نظام المشتري.
