Hopp til innhold

Ganymedes (måne)

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Ganymedes

Bilde av Ganymedes anti-jovianske halvkule.
Foto: Galileo
Oppdagelse
Oppdaget avGalileo Galilei
Oppdaget7. januar 1610. [1][2][3]
Baneparametre
Periapsis1 069 200 km[a]
Apoapsis1 071 600 km[b]
Store halvakse1 070 400 km
0,00716 AE[4]
Eksentrisitet0,0013[4]
Omløpstid7,15455296 jorddøgn[4]
Inklinasjon0,2°[c]
ModerplanetJupiter
Fysiske egenskaper
Gjennomsnittlig radius2 634,1 ± 0,3 km[S 1]
0,41345 × jordens
Overflatens areal87 000 000 km²[d]
0,17056 × jordens
Volum76 000 000 000 km³[e]
0,07016 × jordens
Masse148 190 000 000 000 000 000 000 kg[S 1]
0,02481 × jordens
Middeltetthet1,936 g/cm³[S 1]
Gravitasjon ved ekvator1,428 m/s²
0,146 g[f]
Unnslipningshastighet2,741 km/s[g]
RotasjonBundet
Aksehelning 0–0.33 °[S 2]
Overflaterefleksjon 0.43 ± 0.02 [5]
Overflatetemperatur min snitt max
Kelvin 70[S 3] 110[S 3] 152[S 4]


Tilsynelatende størrelsesklasse4,61[h]
Atmosfæriske egenskaper
Sammensetningoksygen[S 5]

Ganymedes, eller Jupiter III, er en av Jupiters måner. Den er den syvende månen og den tredje galileiske månen utover fra Jupiter.[7] Månen fullfører et omløp på 7,15 jorddager og har 1:2:4-baneresonans med månene Europa og Io. Diameteren på 5 268 km gjør Ganymedes til den største månen i solsystemet; 2 % større enn Saturns største måne Titan, som er nest størst. Massen er 2,02 ganger massen til månen.[8] Ganymedes er 8 % større enn planeten Merkur, men massen er kun 45 % av Merkurs.[9]

Ganymedes er sammensatt av omtrent like mengder av silikatstein og vann i en fase av is. Månen er fullt differensiert med en jernrik flytende kjerne. Et saltvannshav antas å eksistere nær 200 km under overflaten, klemt mellom lag av is.[10] Overflaten er sammensatt av to hovedtyper av terreng. Mørke regioner mettet med nedslagskratre er datert til fire milliarder år siden og dekker ca. en tredjedel av overflaten. Litt yngre, lysere regioner med avskjærende fordypninger og åsrygger dekker den resterende overflaten. Det lyse terrengets geologi skyldes trolig tektonisk aktivitet forårsaket av tidevannsoppvarming.[S 1]

Ganymedes er den eneste kjente satellitten i solsystemet med en magnetosfære, sannsynligvis dannet gjennom konveksjon i den flytende jernkjernen.[S 6] Magnetosfæren er begravd i Jupiters mye større magnetfelt og er koblet til det gjennom åpne feltlinjer. En tynn atmosfære av oksygen inkluderer O, O2 og muligens O3 (ozon)[S 5] og en mindre bestanddel av hydrogen. Det er ukjent om en ionosfære er forbundet til atmosfæren.[S 7]

Ganymedes kan ha blitt observert av den kinesiske astronomen Gān Dé (甘德) sommeren 365 f.Kr.[S 8] Den første sikre observasjonen ble gjort av Galileo Galilei den 7. januar 1610.[1][2][3] Månens navn ble raskt foreslått av astronomen Simon Marius, og hentyder til den mytologiske Ganymedes, munnskjenken for de greske gudene og Zevs elsker i Olympos.[11] Pioneer 10 var i 1973 det første romfartøyet som undersøkte Ganymedes i detalj,[12] og det er blitt etterfulgt av seks andre romsonder.

Ganymedes deler navn med nærjordsasteroiden 1036 Ganymed.

Nomenklatur

[rediger | rediger kilde]

Gallileo Gallilei hevdet retten til å navngi de galileiske månene. Han vurderte benevnelsen «kosmiske stjerner», men landet på de «medicianske stjernene».[11] Den franske astronomen Nicolas-Claude Fabri de Peiresc foreslo personnavn fra Medici-familien, men forslaget ble ikke tatt opp.[11]

Simon Marius hevdet også å ha funnet de galileiske månene.[13] Selv om han ikke ble kreditert oppdagelsen, ble hans navn på månene tatt i bruk. I publikasjonen Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici fra 1614 foreslo han navnene «Jupiters Merkur» (Io), «Jupiters Venus» (Europa), «Jupiters Jupiter» (Ganymedes) og «Jupiters Saturn» (Callisto), eller den første, andre, tredje og fjerde av de «jovianske planetene».[S 9][i]

Nomenklaturen slo ikke an. Basert på forslag fra Johannes Kepler i oktober 1613, utarbeidet han et skjema hvor månene var oppkalt etter elskerinnene til Zevs fra gresk mytologi eller hans ekvivalent Jupiter fra romersk mytologi.[11][S 9][14] Den tredje av de største månene ble oppkalt etter skikkelsen Ganymedes fra gresk mytologi, munnskjenken for de greske gudene og Zevs elsker i Olympos:[11]

Så var det Ganymedes, Kong Tros staute sønn, som Jupiter – i ørneskikkelse, førte med til himmelen på sin rygg, slik poeter så eventyrlig har fortalt ... den tredje, på grunn av sitt majestetiske lys, Ganymedes ...[15]

Navnene til Marius ble lenge tatt ut av bruk, men ble vanlige i midten av det 20. århundre.[S 10] Tidligere astronomisk litteratur brukte ofte romertall (et system introdusert av Galileo): Io ble kalt Jupiter I eller «Jupiters første måne», Europa ble kalt Jupiter II eller «Jupiters andre måne», Ganymedes ble kalt Jupiter III eller «Jupiters tredje måne» og Callisto ble kalt Jupiter IV eller «Jupiters fjerde måne».[S 10] Etter oppdagelsen av Saturns måner ble det foreslåtte navnesystemet til Kepler og Marius brukt for Jupiters måner.[11] Ganymedes er den eneste galileiske måne som er oppkalt etter en mannsperson – som Io, Europa og Callisto var han en av Zevs elskere.

Omløp og rotasjon

[rediger | rediger kilde]

Ganymedes er den tredje av de galileiske satellittene. Den går i bane rundt Jupiter i en avstand av 1 070 400 km[7] og fullfører én runde på syv dager og tre timer. I likhet med de fleste kjente månene har Ganymedes en bundet rotasjon, hvor den samme siden av månen alltid vender mot planeten.[S 11] Banens svake eksentrisitet og inklinasjon mot den jovianske[i] ekvator endres kvasi-periodisk i skalaene 0,0009–0,0022 og 0,05–0,32°[S 12] over en tidsskala på århundrer på grunn av perturbasjon fra solen og Jupiter. Banevariasjonene fører til at aksehelningen (vinkelen mellom rotasjonsaksen og baneaksen) varierer fra 0 til 0,33°.[S 2]

Laplace-resonansen til Ganymedes, Europa og Io.

Ganymedes har en baneresonans med Europa og Io; for hvert omløp Ganymedes gjør rundt Jupiter gjør Europa to omløp og Io fire omløp.[S 12][16] Den overordnede konjunksjonen med Io forekommer alltid når Io er ved periapsis og Europa ved apoapsis. Den overordnede konjunksjonen med Europa oppstår når Europa er ved periapsis.[S 12] Lengdene til konjunksjonene for Io-Europa og Europa-Ganymedes endres med samme forhold, og gjør tredoble konjunksjoner umulig. Dette kalles en Laplaceresonans.[S 13]

Den nåværende Laplace-resonansen tillater ingen høyere baneeksentrisitet.[S 13] Verdien på ca. 0,0013 er sannsynligvis en rest fra en tidligere epoke da slik økning var mulig.[16] Baneeksentrisiteten er noe gåtefull: Beregninger kan tyde på at hvis den ikke økes nå, skulle den egentlig ha opphørt for lenge siden på grunn av tidevannsdissipasjon i det indre av Ganymedes[S 13] Dette betyr at den siste eksentrisiteteksitasjonen fant sted for flere hundre millioner år siden.[S 13] Siden baneeksentrisiteten bare er 0,0015 i gjennomsnitt,[16] er tidevannsoppvarming ubetydelig.[S 13] I fortiden kan Ganymedes ha gått gjennom en eller flere Laplace-lignende resonanser, hvor lengdene mellom resonansene stod i forhold som var desimaltall i stedet for heltall. Disse resonansene tillot baneeksentrisiteter så høye som 0,01–0,02.[S 1][S 13] Dette kan ha forårsaket en eller flere hendelser med betydelig tidevannsoppvarming, som har dannet det rillede terrenget.[S 1][S 13]

Laplace-resonansen kan ha eksistert siden dannelsen av solsystemet,[S 14] men kan også ha utviklet seg senere. Et mulig hendelsesforløp er at tidevannsoppvarmingen på innsiden av Io forårsaket at Ios bane utvidet seg til den påtraff 2:1-resonans med Europa. Etter det fortsatte utvidelsen, men noe av vinkelmomentet ble overført til Europa, ettersom resonansen forårsaket at også Europas bane utvidet seg. Prosessen fortsatte helt til Europa nådde 2:1-resonans med Ganymedes.[S 13] Til slutt ble bevegelsesforholdet til konjunksjonene mellom alle tre månene synkronisert og låst i Laplace-resonansen.[S 13]

Fysiske egenskaper

[rediger | rediger kilde]

Sammensetning

[rediger | rediger kilde]
En skarp grense deler det eldgamle terrenget i Nicholson Regio fra det yngre og fint tverrspriptete terrenget i Harpagia Sulcus.
Foto: Galileo

Gjennomsnittlig tetthet på 1,936 g/cm³ antyder en sammensetning av omtrent like deler av bergarter og vann – hovedsakelig i form av is.[S 1] Massefraksjonen av is ligger mellom 46 og 50 %, noe lavere enn i Callisto.[S 15] Flyktige iser som ammoniakk kan også være til stede.[S 15][S 16] Den eksakte sammensetningen av bergartene er ukjent, men ligger trolig nær sammensetningen av L/LL-type kondritter som har mindre totalt jern, mindre metallisk jern og mer jernoksider enn H-kondritter. Vektforholdet mellom jern og silisium er 1,05–1,27, mens forholdet på solen er ca. 1,8.[S 15]

Overflatens albedo er ca. 43 %.[S 17] Vann i en fase av is synes å være utbredt på overflaten, med en massefraksjon på 50–90 %,[S 1] betydelig mer enn i Ganymedes som helhet. Nær-infrarød spektroskopi har avslørt sterke absorpsjonsband på bølgelengder av 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 og 3,0 μm.[S 17] Det riflete terrenget er lysere og har en mer isete sammensetning enn det mørke terrenget.[17] Analyser av høyoppløselige bider i det nær-infrarøde og ultrafiolette spektrum tatt fra bakken og Galileo har vist karbondioksid, svoveldioksid og, muligens cyanogen, svovelsyre og ulike organiske forbindelser.[S 1][S 18] Bilder fra Galileo viste også magnesiumsulfat (MgSO4) og muligens natriumsulfat (Na2SO4) på overflaten.[S 11][S 19] Saltene kan komme fra det underjordiske havet.[S 19]

Overflaten er asymmetrisk. Den førende halvkulen – som vender mot fartsretningen[j] – er lysere enn den som vender bort.[S 17] Tilsvarende forhold gjelder for Europa, men for Callisto er det motsatt.[S 17] Den bakerste halvkulen ser ut til å være beriket med svoveldioksid.[S 20][S 21] Fordelingen av karbondioksid viser ingen tegn på halvkuleasymmetri. Det er likevel observert lite eller ingen karbondioksid nær polene.[S 18][S 22] Nedslagskraterene på Ganymedes viser ikke, med unntak av ett, noen berikelse i karbondioksid, noe som også skiller den fra Callisto. Karbondioksiden på Ganymedes gikk trolig tomt i fortiden.[S 22]

Indre struktur

[rediger | rediger kilde]
Modell av en kald og stiv skorpe av is, en ytre varm ismantel, en indre silikatmantel og en metallkjerne.

Ganymedes ser ut til å være fullt differensiert, bestående av en jernsulfid–jernkjerne, silikatmantel og en ytre ismantel.[S 1][S 23] Modellen støttes av den lave verdien av dens dimensjonsløse[k] treghetsmoment som ble målt under Galileos forbiflyvninger.[S 1][S 23] Faktisk har Ganymedes det laveste treghetsmomentet blant de faste himmellegemene i solsystemet. En flytende, jern-rik kjerne gir en naturlig forklaring på magnetfeltet som ble oppdaget av Galileo.[S 24] Konveksjonen i det flytende jernet, som har en høy elektrisk ledeevne, er den mest fornuftige modellen for generering av et magnetfelt.[S 6]

Den nøyaktige tykkelsen på de ulike lagene avhenger av sammensetningen av silikater (fraksjon av olivin og pyroksen) og mengden med svovel i kjernen.[S 15][S 23] De mest sannsynlige verdiene er 700–900 km for kjerneradien og 800–1 000 km for tykkelsen av den ytre ismantelen, mens resten er en silikatmantel.[S 23][S 24][S 25][S 26] Tettheten av kjernen er 5,5–6 g/cm³ og silikatmantelen er 3,4–3,6 g/cm³.[S 15][S 23][S 24][S 25] Noen modeller av magnetfeltet krever en fast kjerne utelukkende bestående av jern på innsiden av den flytende Fe–FeS-kjernen – tilsvarende strukturen i jordens kjerne. Radiusen på denne kjernen kan være opp til 500 km.[S 24] Temperaturen er sannsynligvis 1 500–1 700 K med et trykk opp til 10 GPa.[S 23][S 24]

Overflateformasjoner

[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikler: Kvadrangler, overflateformasjoner og kratere på Ganymedes

Mosaikkbilde av den anti-jovianske halvkule. Det gamle mørke området Galileo Regio ligger øverst til høyre. Området er delt fra den mindre mørke regionen Marius Regio på venstre side av lysere og yngre striper av Uruk Sulcus. Ny is kastet ut fra den relativt nye Osiris Crater dannet de lyse strålene nederst.
Foto: Voyager 2

Overflaten er en blanding av svært gamle, mørke regioner med mye kratre og noe yngre (men fremdeles eldgamle), lysere regioner markert med et omfattende utvalg av riller og rygger. Det mørke terrenget, som utgjør omtrent én tredjedel av overflaten,[S 27] inneholder leire og mulige organiske materialer som kan indikere sammensetningen til nedslagsobjektene som de jovianske månene akkrerte fra.[S 28]

Fremstilling av Ganymedes sentrert over 45° W. lengdegrad. De øvre og nedre mørke områdene er Perrine- og Nicholson-regionene; de lysstrålende kratrene er Tros (oppe til høyre) og Cisti (nede til venstre).
Foto: Galileo (National Oceanic and Atmospheric Administration)

Varmemekanismen som dannet det rillede terrenget er ukjent, men er trolig hovedsakelig tektonisk.[S 1] Kryovulkanisme antas å ha spilt liten eller ingen rolle.[S 1] De kreftene som forårsaket de sterke spenningene i islitosfæren som er nødvendig for å starte tektonisk aktivitet, kan kobles til tidevannsoppvarminger i fortiden, muligens når satellitten passerte gjennom ustabile baneresonanser.[S 1][S 29]

Tidevannsfleksingen av isen kan ha varmet opp det indre, spent litosfæren, og ført til sprekker og forkastninger som fjernet det gamle, mørke terrenget på 70 % av overflaten.[S 1][S 30] Dannelsen av det riflede terrenget kan også ha sammenheng med tidlig kjernedannelse og påfølgende tidevannsoppvarming av månens indre, som kan ha forårsaket en liten utvidelse av Ganymedes på 1–6 % på grunn av faseoverganger i is og varmeekspansjon.[S 1] Under den påfølgende utviklingen kan dype kolonner av varmt vann ha steget opp fra kjernen til overflaten og ført til tektonisk deformasjon av litsofæren.[S 31] Radiogen oppvarming er den mest relevante nåværende varmekilden, og bidrar for eksempel til havdypet. Modeller viser at hvis baneeksentrisiteten var en størrelsesorden større enn i dag (som den kan ha vært i fortiden), ville tidevannsoppvarmingen ha vært en mer betydelig varmekilde enn radiogen oppvarming.[S 32]

Kratrene Gula og Achelous (nederst) i det rillede terrenget på Ganymedes.
Foto: Galileo 21. februar 2008

Kraterdannelser ses i begge typer av terreng, men er spesielt omfattende i det mørke terrenget som synes å være mettet med kratere og som i stor grad har utviklet seg gjennom nedslagshendelser.[S 1] Det lysere og rillede terrenget inneholder færre nedslagsformasjoner, som her bare har spilt en mindre rolle for terrengets tektoniske utvikling.[S 1] Tettheten av kratre indikerer en alder på 4 milliarder år for det mørke terrenget, tilsvarende høylandene på månen, og en noe yngre alder for det rillede terrenget – hvor mye yngre er imidlertid uvisst.[S 33]

Ganymedes kan ha gjennomgått tunge kraterdannelser for 3,5–4 milliarder år siden liksom månen.[S 33] Dersom dette stemmer, fant de aller fleste nedslagene sted under denne perioden, mens dannelsen av kratre i senere tid har vært mye mindre.[8] Kratrene både dekker og avskjæres av det rillede terrenget, og indikerer at noe av det rillede terrenget er ganske gammelt. Relativt unge kratre med stråler av oppvirvlet materiale er også synlige.[8][18] Kratrene er flatere enn de på månen og Merkur. Dette skyldes sannsynligvis den relativt svake naturen av Ganymedes isete skorpe, som kan (eller kunne) flyte og dermed dempe noe av de oppkastede materialene. Gamle kratre hvor det oppkastede materialet har forsvunnet synes nå bare som et «spøkelseskrater» som kalles et palimpsest.[8]

Den mørke sletten Galileo Regio inneholder en rekke konsentriske riller, eller furer, sannsynligvis dannet under en periode med geologisk aktivitet.[S 34]

Polkappene ble oppdaget av Voyager-sonden, og består trolig av frossent vann som strekker seg opp til 40. breddegrad.[S 11] Teorier om dannelsen inkluderer forflytning av vann til høyere breddegrader og plasmabombardement av isen. Data fra Galileo antyder det sistnevnte.[S 35] Magnetfeltet fører til en mer intenst bombardement med ladete partikler av overflaten ved de ubeskyttede polregionene; dette fører så til en omfordeling av vannmolekyler hvor frost forflytter seg til lokalt kaldere områder i polterrenget.[S 35]

Atmosfære og ionosfære

[rediger | rediger kilde]

Den 7. juni 1972 hevdet et lag av indiske, britiske og amerikanske astronomer ved Bosscha-observatoriet i Indonesia å ha oppdaget en tynn atmosfære med et overflatetrykk på ca. 0,1 Pa.[S 36] Det skjedde under en okkultasjon da Jupiter passerte foran stjernen SAO 186800.[S 36]

Under forbiflyvningen i 1979 fant Voyager 1 ingen atmosfære. Sonden observerte en okkultasjon av stjernen κ Centauri[S 37] i det fjern-ultrafiolette spektret ved bølgelengder kortere enn 200 nm. Målingene var mer sensitive for gasser enn målingene i det visuelle spektret i 1972. Den øvre grensen for overflatens nummertetthet var 1,5×109 cm-3, som gir et overflatetrykk på under 2,5 µPa.[S 37]

Temperaturkart i falske farger.
Foto: Galileo

I 1995 fant likevel Hubble-teleskopet (HST) en tynn atmosfære (eksosfære) av oksygen som ligner Europas.[S 5][19] HST observerte airglow av atomisk oksygen i det fjernultrafiolette ved bølgelengdene 130,4 nm og 135,6 nm. Den opplyses når molekylært oksygen dissosieres av elektronnedslag,[S 5] og er bevis for en betydelig nøytral atmosfære sammensatt hovedsakelig av O2. Nummertettheten til overflaten ligger sannsynligvis i området 1,2×108–7×108 cm−3, som tilsvarer overflatetrykket 0,2–1,2 µPa.[S 5][l]

Oksygenet antas å oppstå når vann i en fase av is på overflaten splittes i hydrogen og oksygen av stråling. Hydrogenet forsvinner raskere på grunn av den lave atommassen.[19] Airglowet er ikke romlig homogent som over Europa. HST observerte to lyse flekker i den nordlige og sørlige halvkulen, nær ± 50. breddegrad, som er nøyaktig grensen mellom de åpne og lukkede feltlinjene til magnetosfæren (se under).[S 38] De lyse flekkene er sannsynligvis polare auroraer forårsaket av plasmanedbør langs de åpne feltlinjene.[S 39]

En nøytral atmosfære tilsier at en ionosfære eksisterer, fordi oksygenmolekyler ioniseres av nedslagene av energetiske elektroner som kommer fra magnetosfæren[S 40] og av solens EUV-stråling (ekstrem ultrafiolett stråling).[S 7] Ionosfærens natur er imidlertid kontroversiell. Noen Galileo-målinger fant en forhøyet elektrontetthet nær månen, som antyder en ionosfære, mens andre målinger ikke oppdaget noe.[S 7] Elektrontettheten nær overflaten er av ulike kilder anslått til størrelsesorden 400–2 500 cm−3.[S 7] Per 2013 er ionosfærens parametre lite begrenset.

Spektraloppdagelser av gass fanget i isen på overflaten, er tilleggsbeviser for oksygenatmosfæren. Ozon (O3) ble oppdaget i 1996.[S 41] I 1997 avslørte spektroskopiske analyser diatomiske absorpsjonslinjer av molekylært oksygen – en slik absorpsjon oppstår hvis oksygen er i en tett fase. Den beste kandidaten er molekylært oksygen fanget i is. Dybden av absorpsjonlinjene avhenger av breddegrad og lengdegrad snarere enn overflaterefleksjon – de avtar med økende breddegrader på Ganymedes, mens O3 viser en motsatt trend.[S 42] Laboratorieundersøkelser har vist at O2 ikke vil samles eller boble, men løses i isen på overflaten ved relativt varme temperaturer på 100 K.[S 43]

Da det ble funnet natrium på Europa i 1997, ble det også søkt etter natrium i atmosfæren på Ganymedes. Atmosfæren til Ganymedes inneholder under 1/13 av natrium-mengden rundt Europa, muligens på grunn av en relativ mangel på overflaten eller fordi magnetosfæren absorberer energetiske partikler.[S 44] Hydrogen ble observert så langt unna som 3 000 km fra overflaten. Dens tetthet på overflaten er ca. 1,5×104 cm−3.[S 45]

Magnetosfære

[rediger | rediger kilde]
Forbedret fargebilde av den bakre halvkulen.[20] De fremtredende strålene fra krateret Tashmetum vises nede til høyre, og det store utblåsingsfewltet fra Hershef oppe til høyre. Deler av den mørke Nicholson Regio ligger nedre til venstre, avgrenset oppe til høyre av Harpagia Sulcus.
Foto: Galileo (18. januar 1999)

Galileo foretok seks nærpasseringer i perioden 1995–2000 (G1, G2, G7, G8, G28 og G29)[S 6] og oppdaget et permanent (iboende) magnetisk moment uavhengig av det jovianske magnetfeltet.[S 46] Verdien for momentet er ca. 1,3×1013 T×m³,[S 6] som er tre ganger større enn Merkurs magnetiske moment. Den magnetiske dipolen heller i 176° i forhold til rotasjonsaksen, og betyr at det er direkte imot det jovianske momentet.[S 6] Nordpolen ligger over baneplanet. Det dipole magnetiske momentet har en styrke på 719 ± 2 nT ved ekvator,[S 6] som kan sammenlignes med det jovianske magnetfeltet ved Ganymedes' avstand – ca. 120 nT.[S 46] Det ekvatoriale feltet er direkte mot det jovianske feltet, som betyr at omkobling er mulig. Den iboende feltstyrken ved polene er to ganger den ved ekvator: 1440 nT.[S 6]

Det permanente magnetiske momentet skjærer en del av rommet rundt Ganymedes og lager en tynn magnetosfære innebygd i Jupiters – den er eneste kjente måne i solsystemet med magnetosfære.[S 46] Diameteren til magnetosfæren er 4–5 RG (RG = 2 631,2 km).[S 47] Magnetosfæren har en region av lukkede feltlinjer under 30° bredde hvor ladete partikler (elektroner og ioner) fanges og lager et strålingsbelte.[S 47] Den viktigste ionearten er enkeltionisert oksygen – O+[S 7] – som passer godt med den tynne atmosfæren av oksygen. I polkappeområdene, ved breddegrader høyere enn 30°, er feltlinjene åpne og forbinder Ganymedes med Jupiters ionosfære.[S 47] I disse områdene har energetiske elektroner blitt oppdaget (titalls og hundretalls av kiloelektronvolt) som kan forårsake auroraene rundt polene.[S 38] I tillegg faller tunge ioner kontinuerlig ned på poloverflaten og formørker isen.[S 40]

Magnetfeltet til Ganymedes som er innebygd i Jupiters magnetfelt. Lukkede feltlinjer er markert grønne.

Vekselvirkningen mellom magnetosfæren og det jovianske plasmaet er på mange måter lik vekselvirkningen mellom solvinden og jordens magnetosfære.[S 47][S 48] Plasmaet som roterer med Jupiter påvirker den bakerste halvkulen mye på samme måte som solvinden påvirker jordens magnetosfære. Hovedforskjellen er hastigheten på plasmastrømmen – supersonisk i tilfellet med jorden og subsonisk i tilfelle med magnetosfæren. På grunn av den subsoniske strømmen er det ingen buesjokk utenfor den bakerste halvkulen.[S 48]

Et indusert dipolt magnetfelt[S 6] er knyttet til variasjoner i det jovianske magnetfeltet nær månen. Det er direkte radielt til eller fra Jupiter og følger retningen til den varierte delen av det planetariske magnetfeltet. Det induserte magnetiske momentet er en størrelsesklasse mindre enn det iboende feltet. Feltstyrken er ca. 60 nT ved den magnetiske ekvator – halvparten av det omgivende jovianske feltet.[S 6] Det induserte magnetfeltet ligner Callistos og Europas, og indikerer at denne månen også har et underjordisk hav med elektrisk kondiktivitet.[S 6]

Gitt at Ganymedes er fullstendig differensiert med en kjerne av metall,[S 1][S 24] er det iboende magnetfeltet sannsynligvis generert liksom jordens – av konduktive materialer som beveger seg i det indre.[S 6][S 24] Magnetfeltet er sannsynligvis forårsaket av en kompositorisk konveksjon i kjernen[S 24] hvis det er produktet av en dynamohendelse eller magnetokonveksjon.[S 6][S 49]

Til tross for jernkjernen er magnetosfæren gåtefull, fordi tilsvarende legemer mangler denne egenskapen.[S 1] Gitt den relative størrelsen, burde kjernen ha blitt tilstrekkelig avkjølt til at flytende bevegelser og et magnetfelt ikke skulle opprettholdes. En forklaring er at de samme baneresonansene som man tror har forstyrret overflaten, også tillater magnetfeltet å vedvare: Eksentrisiteten heves og tidevannsoppvarmingen øker under slike resonanser, og mantelen har isolert kjernen og beskyttet den mot avkjøling.[S 30] En annen forklaring er en rest av magnetisering av silikatbergarter i mantelen som er mulig hvis satellitten hadde et mer betydelig dynamogenerert felt i fortiden.[S 1]

Opprinnelse og utvikling

[rediger | rediger kilde]

Ganymedes ble sannsynligvis dannet av en akkresjon i Jupiters tåke, en skive av gass og støv som omga Jupiter etter dannelsen.[S 50] Akkresjonen av Ganymedes tok sannsynligvis 10 000 år,[S 51] mye kortere enn 100 000 år estimert for Callisto. Den jovianske tåken kan ha vært relativt «gass-utsultet» da de galileiske månene ble dannet, og muliggjort den lange akkresjonsperioden for Callisto.[S 50] Ganymedes ble dannet nærmere Jupiter hvor tåken var tykkere, noe som forklarer den kortere akkresjonstiden.[S 51] Den relativt raske dannelsen hindret at akkresjonsvarmen forsvant, og kan ha ført til issmelting og differensiering – delingen av bergarter og is – der bergartene havnet i midten og dannet kjernen. Callisto feilet tilsynelatende i å smelte og differensiere tildlig på grunn av tap av akkresjonsvarme under den langsomme dannelsen.[S 52] Hypotesen forklarer hvorfor de to månene ser så ulike ut, selv om massen og sammensetningen er foholdsvis like.[S 26][S 52] Andre teorier forklarer den høyere indre varmen med tidevannsfleksing[S 53] eller mer intense nedslag fra nedslagsobjekt under det sene tunge bombardementet.[21][22][S 54]

Etter dannelsen beholdt kjernen stort sett varmen som ble akkumulert under akkresjonen og differensieringen – den ble bare sluppet sakte ut i ismantelen som et slags varmebatteri.[S 52] Mantelen transporterte varmen til overflaten ved konveksjon.[S 26] Snart begynte radioaktive grunnstoffer i kjernen å varme opp kjernen ytterligere og førte til en økt differensiering; det ble dannet en indre jern–jernsulfid-kjerne og en silikatmantel.[S 24][S 52] Med dette ble Ganymedes et fulldifferensiert legeme. Til sammenligning forårsaket den radioaktive oppvarmingen av den udifferensierte Callisto en konveksjon i det isete indre av månen, som effektivt kjølte den ned og forhindret en storstilt smelting av isen og en rask differensiering.[S 55] De konvektive bevegelsene i Callisto har bare delvis skilt bergarter og is fra hverandre.[S 55] I dag fortsetter Ganymedes å avkjøles sakte;[S 24] varmen fra kjernen og silikatmantelene gjør det mulig for det underjordiske havet å eksistere,[S 16] mens den sakte avkjølingen av det flytende Fe–FeS-kjernen forårsaker konveksjon og støtter genereringen av et magnetfelt.[S 24] Den nåværende varmefluksen ut av Ganymedes er sannsynligvis høyere enn den ut av Callisto.[S 52]

Observasjonshistorie

[rediger | rediger kilde]
Sammenligning av størrelsene til jorden, månen og Ganymedes.

Jordbasert forskning

[rediger | rediger kilde]

Det er blitt hevdet at den kinesiske astronomen Gān Dé (甘德, ca 400 f.Kr.–340 f.Kr.) oppdaget en av Jupiters måner, sannsynligvis Ganymedes, med det blotte øye sommeren 365 f.Kr.[S 8] I sin Avhandling om Jupiter (歲星經, suìxïng jīng), gjengitt i Avhandling om astrologi fra Kaiyuanperioden (開元占經, kāiyuán zhānjīng), skrev Gān Dé:

Jupiter var svært stor og lys. Det var helt tydelig en liten rødaktig stjerne som ledsaget planeten ved dens side. Dette blir kalt ‘en allianse’.[23]

At Gān Dés observasjoner var nøyaktige, ser vi av hans observasjoner av 12-års syklusen til Jupiter: «Hvert 12. år vender Jupiter tilbake til den samme posisjonen på himmelen; hver 370. dag forsvinner planeten i ilden fra solen om kvelden i vest, og 30 dager senere kommer den til syne om morgenen i øst».[23][S 56] Idag vet vi at Jupiters omløpstid er 11,86 julianske år.

Ganymedes fotografert 1. juli 1973
Foto: Pioneer 10

Den første sikre observasjonen av Ganymedes ble gjort av Galileo Galilei 7. januar 1610 ved bruk av refraktorteleskop med 20× forstørrelse ved Universitetet i Padova. 13. januar så han alle de fire største månene på en gang. Før 15. januar konkluderte han med at de var legemer i bane rundt Jupiter.[1][2][3] Oppdagelsen av de galileiske månene ble publisert i Galileos Sidereus Nuncius i mars 1610.[S 57] I Mundus Jovialis (1614) hevdet Simon Marius å ha oppdaget månene i 1609, én uke før Galilei. Dette var likevel 29. desember 1609 i den julianske kalenderen, og 8. januar 1610 i den gregorianske kalenderen som Galilei brukte.[24] Galilei publiserte arbeidene først, og er kreditert for oppdagelsene.[25]

På 1800-tallet ble de galileiske månene brukt til bestemmelsen av lengdegrad,[26] validering av Keplers lover for planetenes bevegelser og bestemmelsen av tiden som kreves for lyset å ferdes mellom Jupiter og jorden.[S 57] Basert på efemeridene produsert av astronomen Giovanni Cassini og andre, utarbeidet Pierre-Simon Laplace en matematisk teori om de resonante banene til Io, Europa og Ganymedes.[S 57] Resonansen ble senere funnet å ha en betydelig effekt på månenes geologi.

Ganymedes fotografert av Voyager 1 den 4. mars 1979

Forskning med romsonder

[rediger | rediger kilde]

Så langt har syv romsonder utforsket Ganymedes, mens en er på vei.

Pioneer

[rediger | rediger kilde]

Pioneer 10 ankom i 1973 og Pioneer 11 i 1974,[12] og de returnerte informasjon om satellitten.[27] Dette inkluderte mer spesifikt bestemmelsen av fysiske egenskaper og formasjoner ned til en lengde av 400 km på overflaten.[28] Pioneer 10s minste avstand fra månen var 446 250 km den 3. desember 1973.[29]

Voyager

[rediger | rediger kilde]

Voyager 1 passerte Ganymedes 6. mars 1979 i en avstand av 114 710 km. Voyager 2 passerte månen 9. juli 1979 i en avstand av 62 130 km.[30]. Sondene forbedret størrelsesmålet og avslørte at den var større enn Saturns måne Titan, som tidligere var antatt å være større.[31] Det rillede terrenget ble også oppdaget.[32]

Ganymedes fotografert 26. juni 1996.
Foto: Galileo

Galileo

[rediger | rediger kilde]

I 1995 gikk Galileo-sonden inn i bane rundt Jupiter og foretok mellom 1996 og 2000 seks nære forbiflyvninger for å utforske Ganymedes.[S 11] Disse passeringene er G1, G2, G7, G8, G28 og G29.[S 6] G1 fant sted 6. september 1996 i en avstand av bare 262 km, G2 den 4. november 1996 i en avstand av 1 100  km, G7 den 5. april 1997 i en avstand av 3 065 km, G8 den 7. mai 1997 i en avstand av 1 584 km,[33] G28 den 20. mai 2000 i en avstand av 809 km[34] og G29 den 28. desember 2000.

Under G1-forbiflyvningen i 1996 ble magnetfeltet oppdaget,[35] mens havet ble oppdaget i 2001.[S 6][S 11] En siste forbiflyvning fant sted 21. september 2003.[33] Galileo overførte et stort antall spektralbilder og oppdaget flere forbindelser på overflaten som ikke var is.[S 18]

New Horizons

[rediger | rediger kilde]

På vei mot Pluto passerte New Horizons månen 28. februar 2007 i en avstand av 3 017 099 km, og laget kart over topografien og sammensetningen.[36][S 58]

Juno

[rediger | rediger kilde]

Romsonden Juno ble skutt opp 5. august 2011, og ankom Jupiter 5. juli 2016.

Fremtidige sonder og avbrutte oppdrag

[rediger | rediger kilde]

JUpiter ICy moon Explorer (JUICE) ble foreslått i 2011 og fokuserte på Ganymedes og Callisto.[37] Opprinnelsen til denne sonden er det nedlagte prosjektet Europa Jupiter System Mission med det avbrutte oppdraget Jupiter Ganymede Orbiter.[37]

I 2010 kom det også frem i magasinet Planetary Science Decadal Survey at det var foreslått en omløpssonde for Ganymedes basert på Juno.[38]

Russian Space Research Institute evaluerer for tiden oppdraget Ganymede Lander, med vekt på astrobiologi.[39] Planlagt oppskytning er i 2024.

Den planlagte sonden Jupiter Icy Moons Orbiter, med kjernefysisk fisjon som drivstoff og en ionemotor for fremdrift, var tenkt å studere Ganymedes i større detalj enn tidligere.[40] Oppdraget ble avbrutt i 2005 grunnet budsjettkutt.[S 59] Et annet forslag ble kalt The Grandeur of Ganymedes.[S 28]

Noter

[rediger | rediger kilde]
Type nummerering
  1. ^ Periapsis er avledet fra store halvakse (a) og eksentrisiteten (e): .
  2. ^ Apoapsis er avledet fra store halvakse (a) og eksentrisiteten (e): .
  3. ^ Mot Jupiters ekvator.[4]
  4. ^ Overflatearealet er avledet fra radiusen (r): .
  5. ^ Volumet er avledet fra radiusen (r): .
  6. ^ Overflategravitasjonen er avledet fra massen (m), gravitasjonskonstanten (G) og radiusen (r): .
  7. ^ Unnslipningshastigheten er avldetet fra massen (m), gravitasjonskonstanten (G) og radiusen (r): .
  8. ^ I opposisjon[5] – 4,38 i 1951[6]
  9. ^ a b Joviansk er adjektivformen for guden Jupiter eller planeten Jupiter.
  10. ^ Den førende halvkulen er halvkulen som vender mot fartsretningen i banebevegelsen; den etterfølgende hemisfæren vender bort fra fartsretningen.
  11. ^ Det dimensjonsløse treghetsmomentet referert til er I / (mr²), hvor I er treghetsmomentet, m er massen og r den maksimale radien. Den er 0,4 for et homogent sfærisk legeme, men mindre enn 0,4 hvis tettheten øker med dybden.
  12. ^ Nummertettheten og trykket for overflaten ble kalkulert fra kolonnetettheter rapportert i Hall, et al. 1998, antatt en skalahøyde på 20 km og en temperatur på 120 K.

Referanser

[rediger | rediger kilde]
Sidehenvisningner
  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u Showman (1999), s. 77–84
  2. ^ a b Bills (2005), s. 233–247
  3. ^ a b Delitsky (1998) s. 31,391–31 og 403
  4. ^ Orton (1996), s. 389–391
  5. ^ a b c d e Hall (1998), s. 475–481
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n Kivelson (2002), s. 507–522
  7. ^ a b c d e Eviatar (2001), s 327–336
  8. ^ a b Brecher (1981), s. 793–794
  9. ^ a b Marius (1614), s. 367
  10. ^ a b Marazzini (2005), s. 391–407
  11. ^ a b c d e Miller (2005), s. 108–114
  12. ^ a b c Musotto (2002), s. 500–504
  13. ^ a b c d e f g h i Showman (1997), s. 93–111
  14. ^ Peale (2002), s. 593–597
  15. ^ a b c d e Kuskov (2005), s. 550–369
  16. ^ a b Spohn (2003), s. 456–467
  17. ^ a b c d Calvin (1995), s. 19 041–19 048
  18. ^ a b c McCord (1998), s. 8 603–8 626
  19. ^ a b McCord (2001), s. 1 523–1 525
  20. ^ Domingue (1996), s. 1 070
  21. ^ Domingue (1998), s. 3 117–3 120
  22. ^ a b Hibbitts (2003), s. 5 036
  23. ^ a b c d e f Sohl (2002), s. 104–119
  24. ^ a b c d e f g h i j k Hauck (2006), s. E09008
  25. ^ a b Kuskov (2005), s. 01892
  26. ^ a b c Freeman (2006), s. 2–14
  27. ^ Petterson (2007), s. 1 098
  28. ^ a b Papalardo (2001), s. 4 062
  29. ^ Showman (1997), s. 367–383
  30. ^ a b Bland (2007), s. 2 020
  31. ^ Barr (2001), s. 1 781
  32. ^ Huffmann (2004)
  33. ^ a b Zahnle (1998, s. 202–220
  34. ^ Casacchia (1984), s. B419–B428
  35. ^ a b Krishan (2007), s. 193–202
  36. ^ a b Carlson (1972, s. 53–55
  37. ^ a b Broadfoot (1981), s. 8 259–8 284
  38. ^ a b Feldman (2000), s. 1 085–1 090
  39. ^ Johnson (1997), s. 469–471
  40. ^ a b Paranicas (1999), s. 17 459–17 469
  41. ^ Noll (1996), s. 341–343
  42. ^ Calvin (1997), s. 505–516
  43. ^ Vidal (1997), s. 1 839–1 842
  44. ^ Brown (1997), s. 236–238
  45. ^ Barth (1997), s. 2 147–2 150
  46. ^ a b c Kivelson (1997), s. 2 155–2 158
  47. ^ a b c d Kivelson (1998), s. 19 963–19 972
  48. ^ a b Volwerk (1999), s. 14 729–14 738
  49. ^ Hauck (2002), s. 1 380
  50. ^ a b Canup (2002), s. 3 404–3 423
  51. ^ a b Mosqueira (2003), s. 198–231
  52. ^ a b c d e McKinnon (2006), s. 435–450
  53. ^ Showman (1997), s. 93–111
  54. ^ Barr (2010), s. 164–167
  55. ^ a b Nagel (2004), s. 402–412
  56. ^ Glendenning (2005), s. 126
  57. ^ a b c Cruikshank (2007), s. 5–33
  58. ^ Grundy (2007), s. 234–237
  59. ^ Peplow (2005)
Netthenvisninger
  1. ^ a b c Galilei, Galileo (mars 1610). «Sidereus Nuncius» (PDF) (på engelsk). University of Oklahoma History of Science. Besøkt 8. februar 2012.  oversatt av Edward Carlos og redigert av Peter Barker Siteringsfeil: Ugyldig <ref>-tagg; navnet «SidereusNuncius» er definert flere steder med ulikt innhold
  2. ^ a b c Wright, Ernie. «Galileo's First Observations of Jupiter» (på engelsk). University of Oklahoma History of Science. Arkivert fra originalen 8. februar 2009. Besøkt 8. februar 2012. 
  3. ^ a b c «NASA: Ganymede». Solarsystem.nasa.gov (på engelsk). 29. september 2009. Besøkt 8. februar 2012.  Siteringsfeil: Ugyldig <ref>-tagg; navnet «NASA» er definert flere steder med ulikt innhold
  4. ^ a b c d «Planetary Satellite Mean Orbital Parameters» (på engelsk). Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Besøkt 8. februar 2012. 
  5. ^ a b Yeomans, Donald K. (13. juli 2006). «Planetary Satellite Physical Parameters» (på engelsk). JPL Solar System Dynamics. Besøkt 22. januar 2012. 
  6. ^ Yeomans and Chamberlin. «Horizon Online Ephemeris System for Ganymede (Major Body 503)» (på engelsk). California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratory. Besøkt 22. januar 2012.  (4,38 den 3. oktober 1951)
  7. ^ a b «Jupiter's Moons». The Planetary Society (på engelsk). Arkivert fra originalen 8. februar 2006. Besøkt 8. februar 2012. 
  8. ^ a b c d «Ganymede» (på engelsk). nineplanets.org. 31. oktober 1997. Besøkt 8. februar 2012. 
  9. ^ «Ganymede Fact Sheet» (på engelsk). www2.jpl.nasa.gov. Arkivert fra originalen 8. desember 2009. Besøkt 8. februar 2012. 
  10. ^ «Solar System's largest moon likely has a hidden ocean». Jet Propulsion Laboratory (på engelsk). NASA. 16. desember 2000. Arkivert fra originalen 17. januar 2012. Besøkt 8. februar 2012. 
  11. ^ a b c d e f «Satellites of Jupiter». The Galileo Project (på engelsk). Besøkt 8. februar 2012. 
  12. ^ a b «Pioneer 11». Solar System Exploration (på engelsk). Arkivert fra originalen 2. september 2011. Besøkt 8. februar 2012. 
  13. ^ «Discovery». Cascadia Community College (på engelsk). Arkivert fra originalen 20. september 2006. Besøkt 8. februar 2012. 
  14. ^ Marius, S. (1614). «Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici» (på engelsk). Besøkt 27. februar 2012.  hvor han krediterer forslaget til Johannes Kepler
  15. ^ «The Discovery of the Galilean Satellites». Views of the Solar System (på engelsk). Space Research Institute, Russian Academy of Sciences. Arkivert fra originalen 18. november 2007. Besøkt 8. februar 2012. 
  16. ^ a b c «High Tide on Europa». SPACE.com (på engelsk). Arkivert fra originalen 2. desember 2002. Besøkt 8. februar 2012. 
  17. ^ «Ganymede: the Giant Moon». Wayne RESA (på engelsk). Arkivert fra originalen 2. desember 2007. Besøkt 9. februar 2012. 
  18. ^ «Ganymede». Lunar and Planetary Institute (på engelsk). 1997. Besøkt 11. februar 2012. 
  19. ^ a b «Hubble Finds Thin Oxygen Atmosphere on Ganymede». Jet Propulsion Laboratory (på engelsk). NASA. oktober 1996. Arkivert fra originalen 4. mai 2009. Besøkt 11. februar 2012. 
  20. ^ «Galileo has successful flyby of Ganymede during eclipse». Spaceflight Now (på engelsk). Besøkt 12. februar 2012. 
  21. ^ Baldwin, E. (25. januar 2010). «Comet impacts explain Ganymede-Callisto dichotomy». Astronomy Now Online (på engelsk). Astronomy Now. Arkivert fra originalen 30. januar 2010. Besøkt 12. februar 2012. 
  22. ^ Barr, A.C. (mars 2010). «Origin of the Ganymede/Callisto dichotomy by impacts during an outer solar system late heavy bombardment» (PDF). 41st Lunar and Planetary Science Conference (2010) (på engelsk). Houston. Besøkt 8. februar 2012. 
  23. ^ a b J J O'Connor og E F Robertson: Gan De, The MacTutor History of Mathematics archive
  24. ^ Van Helden, Albert (14. januar 2004). «The Galileo Project / Science / Simon Marius» (på engelsk). Rice University. Besøkt 28. februar 2012. 
  25. ^ Baalke, Ron. «Discovery of the Galilean Satellites» (på engelsk). Jet Propulsion Laboratory. Arkivert fra originalen 25. august 2011. Besøkt 28. februar 2012. 
  26. ^ O'Connor, J.J.; Robertson, E.F. (februar 1997). «Longitude and the Académie Royale» (på engelsk). University of St. Andrews. Besøkt 28. februar 2012. 
  27. ^ «Exploration of Ganymede». Terraformers Society of Canada (på engelsk). Arkivert fra originalen 19. mars 2007. Besøkt 12. februar 2012. 
  28. ^ «PIONEER ODYSSEY, Chapter 6: Results at the New Frontiers» (på engelsk). Besøkt 12. februar 2012. 
  29. ^ «Pioneer 10 Full Mission Timeline» (på engelsk). Besøkt 29. mai 2013. 
  30. ^ «Voyager 2» (på engelsk). Dmuller.net. Arkivert fra originalen 13. oktober 2014. Besøkt 29. mai 2013. 
  31. ^ «Voyager 1 and 2». ThinkQuest (på engelsk). Arkivert fra originalen 26. desember 2007. Besøkt 12. februar 2012. 
  32. ^ «The Voyager Planetary Mission». Views of the Solar System (på engelsk). Besøkt 12. februar 2012. 
  33. ^ a b «Galileo» (på engelsk). Dmuller.net. Arkivert fra originalen 13. oktober 2014. Besøkt 24. juni 2013. 
  34. ^ «SOLAR SYSTEM'S LARGEST MOON LIKELY HAS A HIDDEN OCEAN, December 16, 2000» (på engelsk). NASA, Jet Propulsion Laboratory. Arkivert fra originalen 17. januar 2012. Besøkt 10. mai 2013. 
  35. ^ «New Discoveries From Galileo». Jet Propulsion Laboratory (på engelsk). Arkivert fra originalen 2. juni 2010. Besøkt 8. februar 2012. 
  36. ^ «Pluto-Bound New Horizons Spacecraft Gets A Boost From Jupiter». Space Daily (på engelsk). Besøkt 8. februar 2012. 
  37. ^ a b «Jupiter Icy Moon Explorer» (PDF) (på engelsk). Dougherty and Grasset. 2011. Besøkt 12. februar 2012. 
  38. ^ «Planetary Science Decadal Survey Mission & Technology Studies» (på engelsk). Space Studies Board. Arkivert fra originalen 18. desember 2017. Besøkt 12. februar 2012. 
  39. ^ «International Colloquium and Workshop - "Ganymede Lander: scientific goals and experiments"». Russia Space Research Institute (IKI). Roscosmos. november 2012. Besøkt 20. november 2012. 
  40. ^ «Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO)». The Internet Encyclopedia of Science (på engelsk). Besøkt 12. februar 2012. 

Litteratur

[rediger | rediger kilde]
  • Glendenning, Norman K (2007). Our Place in the Universe. 21. mars 2007. ISBN 9812700692. 

Eksterne lenker

[rediger | rediger kilde]
PortalikonPortal:Astronomi


Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Ganymedes_(måne)&oldid=24603493»