Каллисто (спутник Юпитера)

Каллисто

Каллисто (снимок Вояджер-2)

Орбитальные характеристики:

Орбитальный период:

16,6890184 сут

Орбитальная скорость:

8,204 км/сек

Эксцентриситет орбиты:

0,0074

Наклон орбиты к экв. Юпитера:

0,192° (к локальной плоскости Лапласа)

Является Спутником:

Юпитера

Физические характеристики:

Экваториальный радиус:

2410,3 ± 1,5 км (Диаметр ~4820,6 км)(0,378 диаметра Земли)

Объём:

5,9×10¹⁰ км³ (0,0541 объёма Земли)

Масса:

1,075938 ± 0,000137×10²³ кг (0,018 массы Земли)

Плотность:

1.8344 ± 0.0034 г/см³

Площадь поверхности:

73 000 000 км² (0,143 площади Земли, 0,487 площади земной суши.)

Гравитация в зоне Экватора:

1.235 м/с², 0,126 земного

Вторая космическая скорость:

2,440 км/с

Экваториальная скорость вращения:

синхронизирован

Экваториальный наклон к орбите:

0 (нулевой)

Альбедо (отражательная способность):

0,22

Солнечная постоянная на поверхности:

50,3 Вт/м² (в 27,17 раз меньше чем на Земле)

Температура поверхности:

мин. — 80 ± 5 K (−193 ± 5 °C);
средн. — 134 ± 11 K (−139 ± 11 °C);
макс. — 165 ± 5 K (-108 ± 5 °C)

Атмосферное давление:

7,5 пикобар (0,0000000000075 атм, в 133333333333 раз меньше земного)

Состав атмосферы:

Углекислый газ:

2 % (~4×10⁸ cm^-3)

Кислород:

98 % (2×10¹⁰ cm^-3)

Аргон, Азот, Озон, и др.:

следовое присутствие)

Калли́сто́ (греч. Καλλιστώ) — один из галилеевых спутников Юпитера. Третий по величине спутник в Солнечной системе после Ганимеда и Титана, размером немного меньше планеты Меркурий (в то же время значительно уступает этой планете по массе). Назван в честь превращенной в медведицу нимфы Каллисто.

История открытия

Каллисто был открыт Галилео Галилеем в 1610 с помощью изобретённого и сооруженного им самим телескопа.

Атмосфера

Обнаруженная над поверхностью Каллисто атмосфера в основном состоит из кислорода (98%) и диоксида углерода (2%), весьма разряжена (почти в два миллиона раз слабее атмосферы Плутона), полёт летательных аппаратов с использованием подъёмной силы крыла в ней невозможен. При этом в ней присутствуют очень слабые ветровые течения. Утечка этой чрезвычайно слабой атмосферы в результате диссипации заставляет предполагать её постоянное пополнение из недр Каллисто. При этом общие параметры диссипации на данном спутнике Юпитера таковы что он способен удерживать достаточно мощную атмосферу. В этой связи решающее значение играет малая плотность Каллисто, состоящего преимущественно из воды, именно в составе которой в условиях низких господствующих температур поглощены потенциально огромные количества газов, прежде всего аргона и азота, в меньшей степени диоксида углерода и др. газов. Аргон в недрах Каллисто накопился и накапливается в результате радиоактивного распада калия, основного местного источника радиогенного тепла. В будущем, в перспективе через 2 млрд. лет и более, вследствие расширения Солнца и разогрева верхней криолитосферы Каллисто, растворённые в ней в составе клатратов и газогидратов газы смогут образовать мощную (километры) и плотную атмосферу на какой-то длительный промежуток времени (десятки-сотни миллионов лет) до её рассеяния солнечным ветром. Так же обнаружено что в современной атмосфере Каллисто нет заряженных частиц способных образовать ионосферный слой. Химический состав атмосферы Каллисто указывает на ее образование за счет разложения углекислого газа и водяного льда солнечным ветром, ее преимущественно окислительный характер, и присутствие кислородсодержащих свободных радикалов (гидроксил, атомарный кислород, пероксиды и т. п.) на поверхности. В течении 4,5 миллиардов лет такая разряженная окислительная среда должна способствовать возможному накоплению на Каллисто минералов в высших степенях окисления, хлоратов, перхлоратов, пероксидов и т. п., в составе поверхностного льда и реголита, которые могут стать основой для выработки кислорода для дыхания и работы ракетных двигателей будущих экспедиций.

Внутреннее строение

В настоящее время существует несколько теорий внутреннего строения Каллисто, но на основании более подробного изучения этого небесного тела в последние годы сформировалась наиболее вероятная схема внутреннего строения Каллисто. Низкая (1,8344 г/см³) плотность Каллисто показывает что этот спутник Юпитера состоит преимущественно из водного льда, силикатных, гидрат-силикатных пород и небольшого ядра из сульфида железа и тяжёлых минералов. Кроме того тщательное изучение Каллисто показало что в его недрах обязательно должен находиться обширный и мощный океан из солёной воды. В пользу этого вывода говорят данные о магнитном поле Каллисто полученные с борта зонда «Галилео». Обнаруженное магнитное поле подвергается возмущениям вызванным конвективным движением солёной воды в подлёдном океане Каллисто. Расчёт теплового потока из недр Каллисто даёт примерную величину 3,3-3,7 мВ/м², и таким образом динамика его недр в значительной степени определяется радиогенным теплом. В настоящее время наиболее точная и удовлетворяющая наблюдениям модель внутреннего строения Каллисто выглядит следующим образом: Строение Каллисто шестислойное, и предполагает наличие коры из водного льда толщиной 135—150 км, подстилающего кору солёного водного океана толщиной 120—180 км, трёхслойной силикатно-ледяной мантии и железокаменного ядра состоящего преимущественно из сульфида железа толщиной 500—600 км.

Поверхность

Возраст поверхности Каллисто измеряется миллиардами лет; на ней практически отсутствуют следы вулканической деятельности. По своим размерам Каллисто совсем незначительно уступает Ганимеду и ввиду незначительно сжатия имеет форму правильного шара. Древняя поверхность Каллисто сохранила свой рельеф со времени образования системы Юпитера и покрыта огромным количеством метеоритных кратеров. Каллисто, считается, наиболее густо кратерированным спутником в Солнечной системе. Темный цвет поверхности определяется силикатными и другими примесями. Кратеры отличаются небольшой глубиной, однако некоторые более глубокие и молодые кратеры обнажают сверкающий белизной лёд практически без примесей. Температура на поверхности Каллисто поднимается до 150 К в полдень на экваторе и значительно опускается после захода Солнца. Так как Каллисто расположен вне радиационного пояса Юпитера, на его поверхность возможна безопасная в отношении радиации высадка экипажа, и какая-либо активная деятельность с участием человека.

Магнитное поле

Магнитометр, установленный на КА «Галилео» с целью изучения магнитного поля Юпитера и его спутников, обнаружил, что магнитное поле Каллисто, так же как на Европе, подвержено переменным возмущениям. Предположительно это вызвано переменными электрическими токами, текущими вдоль поверхности Каллисто в соответствии с изменениями магнитного поля на поверхности из-за вращения Юпитера. Так как атмосфера Каллисто очень разрежена, и не имеет заряженных частиц, то она не может внести свой вклад в формирование магнитного поля на Каллисто. Ледяная кора Каллисто является плохим проводником, и тоже не способна участвовать в образовании заметного магнитного поля. Единственной причиной обнаруженного поля предположительно является жидкий океан солёной воды, который подобно земному, мог бы создать достаточно сильные теллурические токи, чтобы образовать магнитное поле. Продолжая изучать возможность существования океана под поверхностью, ученые обнаружили, что электрические токи текут в разных направлениях в разное время. Это согласуется с идеей соленого океана, так как Каллисто также вращается синхронно с вращением Юпитера, как и Европа. Наличие океана на Каллисто также ставит вопрос о возможности жизни и в этом уголке солнечной системы. Недавно на Земле ученые обнаружили новый класс микроорганизмов, так называемые археобактерии, которые могут существовать при экстремальных условиях — в вулканических выбросах и в замороженном состоянии более 5 млн лет.

Будущее

В следствие расширения Солнца в процессе звёздной эволюции, его светимость в будущем возрастёт, и в системе Юпитера примерно через 2 млрд. лет достигнет значений солнечной постоянной близких к нынешним на современной Земле. По разным оценкам моделей будущего развития Солнца, Каллисто (как и все остальные Галилеевы спутники) будет иметь относительно долгий период нахождения в обитаемой зоне Солнца, и этот период времени оценивается от 220 млн. до 1 млрд. лет. В процессе таяния поверхностных льдов Каллисто, установления конвективной циркуляции воды с более глубокими недрами, на Каллисто интенсифицируется и продолжится гравитационная и химическая дифференциация недр, в следствие чего Каллисто будет представлять собой планету-океан с отсутствием суши, глубоким глобальным океаном, толстой атмосферой со значительной долей аргона, который в настоящее время растворен в теле Каллисто в форме клатратов. Вероятно в такой же форме ныне находится и азот, углекислый и сернистый газы, которые в будущем пополнят плотную атмосферу Каллисто, насыщенную и мощным слоем водяного пара в виде кучевых облаков. Вопрос присутствия свободного кислорода в будущей плотной атмосфере Каллисто спорный, его появление в заметной мере возможно лишь с присутствием океанской биосферы, прежде всего водорослей с высокой фотосинтезирующей способностью, которые за несколько миллионов лет "накачают" атмосферу, и насытят океан кислородом. Вероятно на определённом этапе изменения климата Каллисто, на его поверхности сформируются плавучие полярные шапки из водяного льда и углекислоты, а всю поверхность океана займут устойчивые течения с циркуляцией на ней айсбергов. Затем, с увеличением светимости Солнца, и на Каллисто наступит нестерпимая жара, подобная той что ныне установилась на поверхности Венеры и Меркурия, а обитаемая зона сместится к Титану и Урану, и далее на относительно небольшой отрезок времени к Нептуну и Плутону.

Фото галерея

• 

  Каллисто (предположительное внутреннее строение)

См.также

• Ио (спутник Юпитера)

Ссылки

• Гравитационное поле Каллисто
• Каллисто, спутник Юпитера
• Каллисто имеет солёный океан под своей поверхностью
• Кислород на поверхности Каллисто
• Исследования плазмы у Каллисто
• Внутренние океаны спутников Юпитера