< Меркурий: свежие ямы, водяной лед, элементные аномалии (часть 2)

Как космический телескоп им. Хаббла смог обнаружить подледный океан Ганимеда

Амплитуда смещения овалов полярных сияний указала на наличие подо льдом Ганимеда слоя проводящей жидкости – соленой воды.

---

Владислава Ананьева

Ганимед – крупнейший спутник Юпитера и Солнечной системы в целом, по своим размерам он превышает Меркурий. Ганимед прошел полную гравитационную дифференциацию – он включает в себя железное ядро, силикатную мантию и ледяную кору. Ганимед является единственным спутником, в ядре которого работает механизм гиромагнитного динамо и генерируется собственное магнитное поле с напряженностью на экваторе 750 нТ. Для сравнения, напряженность магнитного поля Юпитера на расстоянии орбиты Ганимеда составляет ~100 нТ. Таким образом, спутник обладает собственной небольшой магнитосферой, внедренной в мощную протяженную магнитосферу Юпитера. 

Ганимед окружен эфемерной атмосферой, состоящей главным образом из молекулярного кислорода. Интегральная плотность атмосферы составляет всего 1-10·10¹⁴ молекул/кв.см. Взаимодействие высокоэнергичных заряженных частиц из магнитосферы Юпитера с атмосферными атомами и молекулами приводит к появлению полярных сияний в линиях кислорода с длиной волны 1356 и 1304 Ангстрем. Благодаря наличию у Ганимеда собственного магнитного поля полярные сияния имеют форму овалов, окружающих северный и южный полюса спутника. 

Точное местоположение овалов полярных сияний непосредственно зависит от магнитной обстановки в окрестностях небесного тела. Магнитное поле в окрестностях Ганимеда имеет сложный характер – оно является суперпозицией собственного магнитного поля спутника, генерируемого динамо-механизмом в ядре, поля, образующегося (возможно) электромагнитной индукцией в проводящем, т.е. соленом, подледном океане, магнитного поля Юпитера и поля, возникающего в результате взаимодействия плазмы, окружающей Ганимед, с плазмой магнитосферы Юпитера. Магнитное поле в окрестностях Ганимеда замерялось непосредственно магнитометром КА «Галилео» и многократно моделировалось в рамках различных численных экспериментов.

Поскольку ось магнитного диполя Юпитера наклонена к его оси вращения  на ~10°, а орбита Ганимеда находится почти точно в плоскости экватора планеты-гиганта, радиальная составляющая магнитного поля Юпитера в окрестностях Ганимеда испытывает колебания с периодом 10.5 часов и полуамплитудой 80 нТ. Если подо льдом Ганимеда находится проводящий (соленый) океан, эти колебания будут наводить в нем электрические токи, приводящие к генерации дополнительного магнитного поля. Это, в свою очередь, приведет к изменению местоположения границы между замкнутыми и незамкнутыми линиями магнитного поля Ганимеда и изменению местоположения овалов полярных сияний. Таким образом, наблюдая, как меняется рисунок полярных сияний на Ганимеде в течение периода вращения Юпитера вокруг своей оси (10.5 часов), можно определить, есть ли подо льдом спутника соленый океан или нет.

---