ГАЛИЛЕЕВЫ ЛУНЫ

Не будет ошибкой сказать, что галилеевы луны Юпитера – одна из самых таинственных и загадочных спутниковых систем в нашей нынешней Солнечной системе. Напомним вкратце историю открытия этих очень интересных небесных тел. Галилеевы луны — собирательное название 4-х крупнейших спутников Юпитера (из их общего числа в 67): Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Они входят в число крупнейших спутников Солнечной системы и могут наблюдаться в небольшой телескоп, бинокль или подзорную трубу.
В конце 1609 г., в начале 1610 г. Галилей начал первый обзор неба при помощи телескопа. Он обнаружил, что Млечный Путь — не что иное, как огромное скопление звезд. Звезды потеряли свои кажущиеся размеры, и стало понятно, что они действительно очень далеки от Земли, как и предполагал Коперник.
В ночь на 7 января 1610 г. Галилео Галилей обнаружил вблизи Юпитера три звездочки. Во время последующих наблюдений он убедился, что видел спутники, которые остаются возле Юпитера, меняя свое положение относительно него. В марте 1610 г. вышло сочинение Галилея «Звездный вестник, открывающий великие и в высшей степени удивительные зрелища…», оповестившее мир о новых астрономических открытиях. О своих наблюдениях спутников Юпитера Галилей сообщал:
«Хотя я и принял их за неподвижные звезды, меня удивило их расположение в точности на одной прямой линии, параллельной эклиптике… Две звезды располагались к востоку, а одна — к западу… Но когда я по воле Божией повторил наблюдения 8 января, то обнаружил совершенно иное расположение — все три звездочки стояли к западу от Юпитера, ближе к нему и друг к другу…». И далее: «Не может быть сомнения в том, что они совершают свои обороты вокруг Юпитера, а вместе с ним в двенадцать лет — оборот около центра мира…
Мы приобретаем прекрасный аргумент против тех, которые, мирясь в системе Коперника с движением планет вокруг Солнца, настолько смущаются годичным обращением Луны вместе с Землей вокруг Солнца, что отвергают эту мировую систему. Но теперь имеется не только одна планета, обращающаяся вокруг другой и вместе с последней — вокруг Солнца, но целых четыре, путешествующих и вокруг Юпитера, и вместе с ним — вокруг Солнца».
Новое открытие Галилей посвятил своему ученику — Великому герцогу Тосканскому Козимо II Медичи и назвал новые планеты Медичейскими светилами.
Никогда еще научные открытия не производили столь ошеломляющего впечатления на культурный мир того времени. Галилей стал знаменит.

Однако официальный научный мир встретил «Звездный вестник» с недоверием. Галилей отправил экземпляр книги Кеплеру и попросил поддержки. Кеплер написал ответ и опубликовал его, назвав «Разговор со Звездным вестником». В «Разговоре» Кеплер выразил полное доверие тщательности галилеевских наблюдений. Он предложил для «звезд» Юпитера и для луны новое название «спутник», уверенный, что спутники есть и у других планет.

Немецкий астроном Симон Мариус, на протяжении четырех лет оспаривая у Галилея приоритет открытия спутников Юпитера, назвал их с посвящением своим высочайшим патронам: «Sidera Brandenburgica»(«Бранденбургские светила»). И хотя Симон Мариус так и не стал первооткрывателем спутников Юпитера, именно он в 1614 г. дал четырем из них имена: Ио, Европа, Каллисто и Ганимед, которые были приняты астрономической наукой. Более того, эти названия породили традицию, предопределившую мифологические корни имен большинства спутников, открытых позже.

Все предложенные Мариусом названия для спутников Юпитера — это имена персонажей греческой мифологии, так или иначе связанных с верховным божеством древних греков — Зевсом, который у римлян трансформировался в Юпитера. Царевны Ио и Европа были героинями любовных историй Зевса, а царевич Ганимед, взятый за свою неописуемую красоту на небо, был виночерпием Зевса. В аркадскую нимфу Каллисто Зевс был безумно влюблен, и ревнивая Гера превратила нимфу в медведицу. К тому времени, когда Мариус давал имена спутникам Юпитера, античная мифология уже давно и прочно утвердилась в наименованиях небесных объектов. Удача же Мариуса заключалась в том, что он выбрал имена таких мифологических персонажей, которые были, во-первых, тесно связаны с Зевсом — Юпитером и, во-вторых, по своему мифологическому рангу располагались ниже этого главенствующего бога. Подобный выбор хорошо отражал реальные соотношения планеты и ее спутников
Таким образом, Симон Мариус и определил правила, применявшиеся впоследствии. Новооткрытые спутники получали имена мифологических персонажей, связанных с божеством, имя которого носила сама планета.
Открытие галилеевых спутников убедительно показало, что геоцентрическое восприятие мира неверно, поскольку и другие небесные тела могут быть центрами движения.

Теперь после краткого экскурса в историю открытия и наименования этих лун, познакомимся с ними поближе. Не утомляя читателей многочисленными физическими характеристиками этих спутников Юпитера, рассмотрим вкратце лишь самые интересные. Вначале познакомимся с относительными размерами этих лун – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Все галилеевы луны Юпитера кроме Европы, превосходят своими размерами нашу Матерь Луну. А самый большой из них – Ганимед превосходит даже планету Меркурий. Их размеры (средние диаметры) в порядке возрастания представлены ниже.
Европа – 3138 км;   Луна – 3474 км;   Ио – 3642 км;   Каллисто – 4820 км;   Меркурий – 4880 км; Ганимед – 5262 км.
Следовательно, все галилеевы луны Юпитера могли быть в свое время полноценными планетами в своей системе солнца Юпитер. Следующая иллюстрация наглядно подтверждает тот факт, что размеры галилеевых лун, действительно, сопоставимы с размерами планет нашей Солнечной системы (Марсом и Меркурием).

Рассматривая относительные размеры спутниковых систем разных планет Солнечной системы, нельзя не заметить явное сходство в относительных размерах системы галилеевых лун и системы больших лун Урана. Остановимся на этом моменте чуть подробнее. Ниже приведены иллюстрации, показывающие относительные размеры галилеевых лун и самых больших 4-х лун Урана.

 

 

 

 

 

И в системе спутников Юпитера, и в системе Урана имеются небольшие спутники или астероиды, расположенные еще ближе к своим планетам, нежели ближайшие большие луны. Но в силу малости размеров мы не будем их рассматривать.
Даже поверхностное сравнение представленных на иллюстрациях систем спутников, показывает их некую схожесть в характере изменения размеров. Действительно, в обеих системах 3-й и 4-й спутники являются самым большим. В системе Юпитера это Ганимед (5262 км) и Каллисто (4820 км), а в системе Урана это Титания (1578 км) и Оберон (1523 км).

Обратим внимание еще на ряд интересных особенностей этих спутниковых систем. Используя известные справочные данные, рассмотрим отношения диаметров (D) соответствующих лун в обеих системах.
D(Ио) : D(Ариэль) = 3,2;    D(Европа) : D(Умбриэль) = 2,7;
D(Ганимед) : D(Титания) = 3,3;    D(Каллисто) : D(Оберон) = 3,2
Среднее значение отношений диаметров соответствующих лун составляет 3,1.
Теперь аналогичным же образом рассмотрим отношения радиусов орбит (R) этих лун.
R(Ио) : R(Ариэль) = 2,2;     R(Европа) : R(Умбриэль) = 2,5;
R(Ганимед) : R(Титания) = 2,5;     R(Каллисто) : R(Оберон) = 3,2
Среднее значение отношений радиусов орбит соответствующих лун составляет 2,6.
Обращаем внимание наших читателей, что и величина отношения средних диаметров Юпитера и Урана составляет примерно 2,8.
Таким образом, величины отношений радиусов орбит и диаметров соответствующих лун систем Юпитера и Урана близки к 3, и сам Юпитер превышает Уран тоже примерно в 3 раза. Следовательно, можно сказать, что по этим внешним параметрам система галилеевых лун Юпитера является в определенной степени увеличенной втрое копией системы 4-х больших лун Урана. Является ли это сходство случайным? Пока трудно ответить на этот вопрос. Напомним лишь, что есть основания предполагать, что система солнца Юпитер, приняла эстафету Космической Жизни от уже угасшего солнца Уран (см. «Наша Система Миров ч.2»).
Справедливости ради, надо сказать, что на этом сходство этих систем, в общем-то, и заканчивается. Система 4-х больших лун Урана намного старше галилеевых лун Юпитера. Также как и сам Уран намного старше Юпитера, на котором еще сильны бурные процессы остывания. Факт быстрого остывания Юпитера был в свое время подтвержден Махатмами (см. «Письма Махатм», письмо № 92).
В настоящее время известно, что Юпитер излучает (в основном в инфракрасной области спектра) на 60 % больше энергии, чем получает ее от Солнца. Некоторые ученые считают, что за счёт процессов, приводящих к выработке этой энергии, Юпитер уменьшается приблизительно на 2 см в год. По мнению П. Боденхеймера, когда Юпитер только что сформировался, он был в 2 раза больше, и его температура была значительно выше, чем в настоящее время. Все эти факты также косвенным образом указывают на вполне возможное звездное прошлое этого газового гиганта нашей Солнечной системы.
Среди всех планет Солнечной системы Юпитер обладает самым большим количеством спутников, у него их 67. И это обусловлено, по крайней мере, двумя основными причинами. Во-первых, огромной массой этого газового гиганта, которая примерно в 312 раз превышает массу Земли. Вследствие чего гравитационное воздействие Юпитера очень сильно.

И, во-вторых, его соседством с Главным поясом астероидов нашей Солнечной системы и семейством астероидных тел «Кентавры».  И если Главный пояс астероидов сосредоточен в основном на расстояниях  2,2 — 3,2 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, то как показали астрометрические наблюдения, вытянутые орбиты многих «Кентавров» пролегают между орбит Сатурна, Урана, Нептуна и далее. На представленной схеме Главный пояс астероидов обозначен розовым цветом, а семейство «Кентавров» обозначено желтым цветом. В настоящее время к  семейству «Кентавров» относят  почти 150 разных объектов. Среди них есть объекты весьма внушительных размеров (более 100 км). Наиболее известные из них — астероиды  Хирон, Харикло и Фол.  Все «Кентавры» в ближайшей от Солнца точке (перигелии) находятся за орбитой Юпитера — их перигелийные расстояния больше 5 а. е.

Весьма интересна и общая схема орбит всех этих 67-ми спутников Юпитера, которая приведена ниже.

Из схемы орбит видно, что только галилеевы луны и еще несколько наиболее близких к Юпитеру (внутренних) спутников астероидного типа имеют регулярные почти круговые орбиты. Траектории же остальных мелких спутников астероидного типа весьма запутаны и отстоят от орбит галилеевых лун на значительное расстояние. Кроме того, 48 мелких спутников астероидного типа из общего их числа 67 имеют ретроградные орбиты, то есть вращаются в обратную сторону по отношению к вращению Юпитера. Скорее всего, подавляющее большинство этих небольших внешних спутников, могло быть захвачено притяжением Юпитера из Главного пояса астероидов в течение сотен миллионов лет. Значительная масса фрагментов распавшегося Фаэтона и его мощной луны была притянута и поглощена Юпитером – самым массивным небесным телом в этой части космоса. Конечно, некоторые тела из семейства «Кентавров» и распавшиеся их фрагменты также, вероятно, со временем могли стать спутниками Юпитера.

Теперь вкратце рассмотрим основные особенности галилеевых лун. Интересно, что, как и в нашей Солнечной системе, так и в системе галилеевых лун, плотность вещества этих небесных тел уменьшается с их удалением от центрального тела. Так, например, если средняя плотность вещества Ио – самой близкой к Юпитеру луны составляет 3,53 г/куб. см, то плотность вещества самой далекой луны Каллисто уже равна 1,83 г/куб. см. Средняя плотность вещества нашей Луны составляет 3,34 г/куб. см.

Итак, самая близкая к Юпитеру и самая горячая луна это Ио. Согласно расчетам, Ио имеет металлическое ядро, жидкую мантию и кору толщиной 10-40 км. Этот спутник является самым геологически активным телом Солнечной системы. Отличительная особенность Ио – сильная вулканическая деятельность. На его поверхности обнаружено около 400 вулканов. У некоторых вулканов выбросы серы и диоксида серы настолько сильны, что поднимаются на высоту 500 километров. Предполагается, что такая активность вызвана значительными приливными силами со стороны Юпитера и, возможно Ганимеда и Европы. Кора Ио постоянно сжимается и растягивается, что вызывает извержения вулканов и образование гор. На поверхности Ио можно заметить более ста гор, которые выросли благодаря сжатию силикатной коры спутника. Некоторые из этих пиков очень высокие, например, гора Южная Боосавла выше Эвереста вдвое. В отличие от большинства спутников во внешней части Солнечной системы (которые в основном состоят из водяного льда), Ио в основном состоит из силикатных пород, окружающих расплавленное ядро из железа или сернистого железа. На большей части поверхности Ио простираются обширные равнины, покрытые замороженной серой или диоксидом серы. Взаимное трение слоёв коры является и источником внутреннего тепла на Ио.
Вследствие этого, поверхность Ио молодая, без кратеров. Несмотря на вулканизм, температура спокойной поверхности луны минус 100 — 180 градусов Цельсия. Однако в местах извержения температура поверхности может достигать и +1200 градусов Цельсия. Хотя расплавленных озёр лавы на Ио нет, но есть озёра жидкой серы и провалы глубиной в километры… есть и обширные равнины замёрзшей серы. В общем, Ио довольно таки негостепреимное место: вулканы, жидкая сера, землетрясения, ядовитые газы, радиация…
                                                                                                    ***
Следующая галилеева луна — Европа разительно отличается от огненно-серной Ио. Это мир водяного льда и глобального подледного океана. Как уже ранее говорилось, Европа самая маленькая галилеева луна, она несколько меньше нашей Луны. Поверхность Европы состоит из слоя льда толщиной около 10-30 км. Под этим слоем предположительно находится примерно 90-километровый слой воды. Если эти оценки верны, то объём воды на этом спутнике Юпитера превосходит объём мирового океана Земли! Поверхность Европы очень ровная, кратеры почти отсутствуют, что вкупе с высоким альбедо говорит о молодости поверхности — лёд сравнительно чистый. На поверхности наблюдаются разломы льда, протянувшиеся на значительные расстояния. Тёмные пятна и «ржавые полосы», скорее всего, вызваны соединениями железа, магния и серы, содержащимися в воде и проникающими на поверхность льда.
По одной из версий, разогрев воды на Европе может происходить за счёт приливных сил Юпитера. Ведь, во время прилива, поверхность этого спутника Юпитера поднимается на целых 30 метров! При этом огромное количество энергии должно переходить в тепло, которое может растапливать лёд в глубинных слоях Европы. Поверхностный слой льда в таком случае играет роль теплоизолятора. При этом сама ледяная поверхность Европы остаётся очень холодной по земным меркам, около —170°С.
У Европы обнаружено магнитное поле, которое вполне может быть порождено электротоками в водном океане под слоем льда. Скорее всего, это поле образовано именно соленым водным океаном, а не ядром. Это поле довольно мощное для того, чтобы быть образованным небольшим металлическим ядром. Кроме того, оно меняет свою мощность и ориентацию в зависимости от положения относительно Юпитера, что можно объяснить только тем, что оно создано именно токопроводящей жидкостью. Хотя, есть предположение, что роль жидкости может выполнять слой мягкого льда.
Неприятной особенностью Европы является то, что её орбита лежит внутри сильного радиационного пояса Юпитера.
                                                                                                                ***

Третьей, самой большой и самой интересной галилеевой луной является Ганимед. По своим размерам он превышает даже Меркурий. Ганимед состоит из примерно равного количества силикатных пород и водяного льда. Средняя плотность вещества Ганимеда составляет 1,936 г/куб. см. Это полностью дифференцированное тело с жидким ядром, богатым железом. Предположительно в его недрах на глубине около 200 км между слоями льда есть океан жидкой воды. На поверхности Ганимеда наблюдаются два типа ландшафта. Треть поверхности спутника занимают тёмные области, испещрённые ударными кратерами. Их возраст доходит до 4-х миллиардов лет. Остальную площадь занимают более молодые светлые области, покрытые бороздами и хребтами. Светлые участки менее ровные и имеют большее количество льда по сравнению с тёмными. Анализ ультрафиолетового и ближнего инфракрасного спектра с высоким разрешением, полученных космическим аппаратом «Галилео» и наземными инструментами, показал наличие углекислого газа, диоксида серы и различных органических соединений. Причины сложной геологии светлых областей понятны не до конца.
Ганимед — единственный спутник в Солнечной системе, обладающий собственной магнитосферой. Скорее всего, её создаёт конвекция в жидком ядре, богатом железом. Небольшая магнитосфера Ганимеда заключена в пределах намного большей магнитосферы Юпитера и лишь немного деформирует её силовые линии.
У спутника есть тонкая атмосфера, в состав которой входят атомарный и молекулярный кислород и, возможно, озон. Количество атомарного водорода в атмосфере незначительно.
Обратим внимание, что существование собственной магнитосферы может свидетельствовать о наличии еще активных процессов в ядре этой планеты.
                                                                                                                   ***

И наконец, четвертая, самая дальняя галилеева луна – Каллисто. Её диаметр сопоставим с диаметром Меркурия, но Меркурий в три раза тяжелее. Считается, что поверхность Каллисто состоит из слоя льда толщиной около 200 км. Под этим слоем предположительно находится примерно 10-километровый слой воды. Затем идёт своеобразная «мантия» из смеси льда и горных пород, плотность которых должна увеличиваться к центру. Предполагается, что вода подлёдного океана на Каллисто имеет температуру ниже нуля градусов и находится в жидком состоянии благодаря огромному давлению.
Каллисто состоит в основном из камня и льда. Уточненные оценки дают такое распределение: 40% льда и 60% силикатов и железа. Средняя плотность вещества этой луны составляет 1,83 г/куб. см. По всей видимости, его ближайший аналог по составу и структуре — спутник Нептуна Тритон.
Поверхность спутника очень древняя. Ее формирование закончилось примерно 4 млрд. лет назад. Дальнейшие изменения элементов рельефа в основном были связаны с интенсивной метеоритной бомбардировкой. Каллисто является лидером в Солнечной системе по числу кратеров на своей поверхности. Он также имеет старейший ландшафт. Считается, что Каллисто уже очень давно является мертвым миром, с едва заметной геологической активностью на ее поверхности. Возраст Каллисто оценивается около 4,5 млрд. лет.
Тёмный цвет поверхности может говорить о слое космической пыли, в том числе осколков метеоритов, что также говорит в пользу отсутствия собственной активности на поверхности этой луны. У Каллисто также обнаружено магнитное поле, которое вполне может быть порождено электротоками в водном океане под слоем льда. Каллисто окружен чрезвычайно разреженной атмосферой, состоящей из углекислого газа и, возможно, из молекулярного кислорода, а также относительно мощной ионосферой.
Считается, что из-за приливных сил Юпитера, вращение Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто замедлились настолько, что период их обращения вокруг своей оси стал равен периоду обращения вокруг планеты. Они всегда повёрнуты к Юпитеру одной стороной, подобно нашей Луне. Ио, Европа и Ганимед находятся в орбитальном резонансе — их орбитальные периоды относятся как 1:2:4.

Итак, мы очень кратко познакомились с миром галилеевых лун, которые, скорее всего, несколько миллиардов лет тому назад были полноценными небольшими планетами и входили в состав планетной системы солнца Юпитер. Удивительно разнообразие этих древних миров.
Ио – луна буйного вулканического огня и серы, Европа – загадочная луна соленого подледного океана, гигант Ганимед – обладатель магнитосферы и ледяного ландшафта причудливой формы, наконец, Каллисто – древний ледяной мир, запечатлевший на своей поверхности огромное число ударных кратеров, образовавшихся при столкновении с метеоритами.

Интересной особенностью Европы, Ганимеда и Каллисто является наличие большого количества водяного льда. Возможно, когда-то в далеком прошлом, когда еще светило солнце Юпитер, на поверхности этих планет существовали огромные океаны, и могли обитать некоторые формы жизни. Конечно, в ту эпоху все галилеевы луны располагались намного дальше от своего солнца, нежели в настоящее время от Юпитера. Сейчас орбита Ио пролегает всего в 422 000 км от Юпитера, а радиус орбиты крайней луны Каллисто не превышает 2-х миллионов километров. Когда система планет Юпитера вошла составной частью в систему нашего нынешнего Солнца, тогда произошло изменение орбит многих планет. Глобальная перестройка орбит произошла во всей Солнечной системе. Не исключено, что и сам Юпитер, мог существенно изменить свое положение в новой системе. Конечно, подобные перестроечные процессы требовали многих миллионов лет.
Где же в системе Юпитера могла располагаться легендарная погибшая планета Фаэтон?
Скорее всего, Фаэтон и его мощная луна, сопоставимая с Венерой, располагались где-то за орбитой планеты Каллисто. Ведь именно Каллисто наиболее древнее небесное тело, запечатлевшее на своей ледяной поверхности огромное количество столкновений с метеоритами и мелкими астероидами. В настоящее время Каллисто находится вблизи Юпитера и далеко от Главного пояса астероидов – безжизненных фрагментов распавшегося Фаэтона и его луны. Но несколько миллиардов лет тому назад все могло быть иначе, планеты могли находиться на своих первоначальных орбитах. Причем они могли попадать в так называемую зону жизни.
Что это такое? — Речь идет о диапазоне расстояний от звезды, в пределах которого температура на поверхности планеты лежит в пределах от 0 до 100°С. При нормальном давлении атмосферы это открывает возможность существованию жидкой воды, а значит, и неких биологических форм жизни в ее нынешнем научном понимании. Именно этот диапазон расстояний орбиты планеты от звезды и был назван зоной жизни. Например, для нашего Солнца при некоторых значениях параметров Земли зона жизни может составить диапазон расстояний примерно от 0,75 до 1,3 (а.е.).
Есть основание предполагать, что солнце Юпитер имело несколько меньшую светимость, нежели наше нынешнее Солнце. Тогда и зона жизни для Фаэтона в системе солнца Юпитер была, вероятно, несколько меньшей, чем у Земли. Например, где-то в диапазоне от 0,5 до 1,0 а.е. Возможно, и некоторые галилеевы луны могли также находиться в этой зоне жизни.
После катастрофы Фаэтона и угасания солнца Юпитер, планета Каллисто могла быть первым ближайшим крупным небесным телом, принявшим на себя удар огромного потока метеоритов и небольших астероидов, притянутых сильной гравитацией гиганта Юпитера.
Когда это могло произойти? По мнению ученых, формирование рельефа Каллисто закончилось примерно 4 млрд. лет назад. Дальнейшие изменения элементов рельефа поверхности в основном были связаны с очень интенсивной метеоритной бомбардировкой. И если эти данные науки верны, то гибель Фаэтона могла произойти где-то в районе 4-х млрд. лет тому назад. Конечно, этот вопрос требует дополнительных исследований и уточнений.

Завершая наше краткое путешествие по загадочному миру галилеевых лун Юпитера, хотелось бы еще раз напомнить, что миллиарды лет тому назад эти луны вращались вокруг солнца Юпитер совсем по иным орбитам, и на поверхности этих планет, возможно, обитали неизвестные нам формы жизни. В этой же системе Юпитера находилась и прекрасная населенная планета, которая стала космической прародиной будущего человечества Земли («Наследие погибшей планеты»).
В настоящее время гигант Юпитер уже завершает свой 5-й Планетарный Круг. И кто знает, может уже нашла свою орбиту некая неизвестная нам комета – будущее новое солнце, которое через миллиарды лет станет «заместителем» давно угасшего Юпитера и своими лучами возвестит Миру о начале новой Манвантары.