ดาวเทียมแกนีมีด: ประวัติการค้นพบลักษณะทางกายภาพ ดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี

แต่โดยรวมแล้ว ระบบสุริยะ. ในขนาด (5268 กม.) มีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ 8% แม้ว่าจะมีมวลน้อยกว่าปรอทก็ตาม มวลของแกนีมีดคือ 1.48 * 10 23 กก. ซึ่งเป็น 2 เท่าของมวลดวงจันทร์ มันโคจรรอบดาวพฤหัสบดีในวงโคจรเป็นวงกลมปกติที่ระยะทาง 1.07 ล้านกิโลเมตร และทำการปฏิวัติหนึ่งครั้งใน 7.155 วันโลก จากระยะนี้ ดาวพฤหัสบดีมีขนาด 15.2 เท่าของดวงจันทร์บนท้องฟ้าโลก
เช่นเดียวกับการหมุนของดวงจันทร์กาลิลีอื่นๆ ของดาวพฤหัสบดี การหมุนของแกนีมีดจะซิงโครไนซ์ตามกระแสน้ำกับการเคลื่อนที่ของวงโคจรของมัน เพื่อให้มันหันไปทางดาวพฤหัสบดีเพียงด้านเดียว

พื้นผิวโบราณของแกนีมีดเกลื่อนไปด้วยหลุมอุกกาบาตจำนวนมาก หลุมอุกกาบาตอายุน้อยเผยให้เห็นน้ำแข็งบริสุทธิ์ของส่วนลึกและดูเป็นสีขาวสว่าง (อัลเบโดของพวกมันเกือบ 100%) อย่างไรก็ตาม พื้นผิวของดาวเทียมยังมีร่องรอยของกระบวนการแปรสัณฐานที่ใช้งานอยู่อย่างชัดเจน ประมาณครึ่งหนึ่งของพื้นผิวของสมัยโบราณ สีเข้มและมีหลุมอุกกาบาตจำนวนมากที่มีลักษณะคล้ายพื้นผิวของคัลลิสโต ซึ่งมีอายุประมาณ 3 พันล้านปี บริเวณที่สว่างกว่านั้นอายุน้อยกว่ามาก อายุของพวกเขาอยู่ที่ประมาณ 0.5–1 พันล้านปี พื้นผิวน้ำแข็งของบริเวณที่มีแสงผ่านสันเขาและรอยเลื่อนจำนวนมาก

พื้นผิวของแกนีมีดมีความคมชัดของอุณหภูมิ ในละติจูดของเส้นศูนย์สูตรในตอนบ่าย อุณหภูมิจะสูงขึ้นถึง 160K (-113C) ลดลงเหลือ 120K เมื่อพระอาทิตย์ตก และลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากพระอาทิตย์ตกดินเป็น 85-90K ที่ขั้วโลกซึ่งดวงอาทิตย์อยู่ในขอบฟ้าต่ำ แม้อุณหภูมิในตอนกลางวันจะไม่สูงกว่า 120K ทั้งกลางวันและกลางคืนบนแกนีมีด 3.6 วันของโลก

พื้นผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ถูกทิ้งระเบิดอย่างต่อเนื่องโดยอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงจากสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี และส่องสว่างด้วยแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ การเคาะออกจากโมเลกุลของไอน้ำและการแยกตัวด้วยแสงภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์ทำให้เกิดบรรยากาศชั่วคราวของแกนีมีด ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ ความหนาแน่นรวมของมันมีเพียง 10 14 - 10 15 โมเลกุลต่อตารางเซนติเมตร สำหรับการเปรียบเทียบ อากาศหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรภายใต้สภาวะปกติ (0С, 1 atm.) มีโมเลกุล 2.68 * 10 19 (เพื่อให้บรรยากาศของแกนีมีดมีความหนาแน่นเทียบเท่ากับอากาศบนบก ทั้งหมดจะต้องถูกบีบอัดเป็น ชั้น ~ 0.4 ไมครอนหนา ). อุณหภูมิของบรรยากาศใกล้เคียงกับ 150K

ความประหลาดใจอีกประการที่ AMS Galileo นำเสนอคือการค้นพบสนามแม่เหล็กใกล้กับแกนีมีดและสนามแม่เหล็กของตัวเอง ซึ่งจมอยู่ในสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสโดยสมบูรณ์ ขนาดของสนามมีขนาดเล็ก เพียง 750 nT ที่เส้นศูนย์สูตรของดาวเทียม แต่สิ่งนี้มากกว่าความแรงของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีในวงโคจรของแกนีมีดเกือบ 6 เท่า (107-118 nT) แกนของไดโพลแม่เหล็กเอียง 10 องศากับแกนหมุนของดาวเทียม สนามแม่เหล็กของแกนีมีดขยายรัศมีแกนีมีดประมาณ 2 รัศมีรอบดาวเทียมดวงนี้ (ดังนั้น ช่องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ~4 รัศมีแกนีมีดจึงก่อตัวขึ้นในสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี)
ขณะนี้มีสมมติฐานสองข้อเกี่ยวกับที่มาของสนามแม่เหล็กของแกนีมีด ตามหนึ่งในนั้น สนามแม่เหล็กถูกเหนี่ยวนำโดยกลไกไดนาโมระหว่างการหมุนของแกนเหล็กหลอมเหลว (หรือผสมกับเหล็กซัลไฟด์) ของแกนีมีด (กลไกเดียวกันนี้มีหน้าที่ในการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กโลก) สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยลักษณะไดโพลที่ "ถูกต้อง" ของสนามแม่เหล็กของดาวเทียม ตามสมมติฐานที่สอง สนามแม่เหล็กของแกนีมีดเกิดขึ้นในมหาสมุทรเค็มที่อยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งหนา (130-150 กม.) เป็นไปได้ว่ากลไกทั้งสองนี้กำลังทำงานอยู่

โครงสร้างภายในของแกนีมีด
ต่างจากคัลลิสโต แกนีมีดได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงและประกอบด้วยหลายชั้น

ที่ศูนย์กลางของดาวเทียมดวงนี้มีแกนหลอมเหลวที่ประกอบด้วยธาตุเหล็กและเหล็กซัลไฟด์ เสื้อคลุมยื่นออกไปด้านบน หินสูงกว่านั้นอีก - เสื้อคลุมน้ำแข็งที่หลอมละลายบางส่วนที่กว้างขวาง 130-150 กม. สุดท้ายประกอบด้วยเปลือกน้ำแข็งที่เป็นของแข็ง

แกนีมีดเป็นตัวเลข:
กึ่งแกนเอกของวงโคจรรอบดาวพฤหัสบดี : 1,070,000 กม.
ความเยื้องศูนย์ของวงโคจร: 0.002
ความเอียงของวงโคจรกับเส้นศูนย์สูตรของดาวพฤหัสบดี: 0.195 องศา
คาบการโคจร: 7.155 วันโลก
รัศมีเส้นศูนย์สูตร: 2634 กม. (รัศมี 1.516 ดวงจันทร์)
มวล: 1.48 * 1023 กก. (มวลดวงจันทร์ 2.014 ดวง)
ความหนาแน่นเฉลี่ย: 1.94 ก./ซีซี
ความเร่งของการตกอย่างอิสระบนพื้นผิว: 1.42 ม./วินาที 2 (น้อยกว่าบนโลกประมาณ 6.9 เท่า)
ความเร็วหลบหนีที่สอง: 2.74 km/s
อัลเบโด้: 0.42
อุณหภูมิพื้นผิว: 85-160K

แผนที่แกนีมีด (ระวัง 4.5 Mb!)

ที่มา:
"การค้นพบสนามแม่เหล็กของแกนีมีดโดยยานอวกาศกาลิเลโอ", Nature, vol. 384 12 ธันวาคม 2539
อัตราการตกหลุมบนดาวเทียมกาลิเลียน

แกนีมีดใน NASA Photojournal
แกนีมีดในคู่มือข้อมูล NATSAT

กานีมีดดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีถูกค้นพบโดยกาลิเลโอ กาลิเลอี เมื่อวันที่ 7 มกราคม ค.ศ. 1610 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ตัวแรกของเขา ในวันนี้ กาลิเลโอเห็น "ดาว" 3 ดวงใกล้ดาวพฤหัสบดี: แกนีมีด คาลลิสโต และ "ดาว" ซึ่งต่อมากลายเป็นดาวเทียมสองดวง - ยูโรปาและไอโอ (เฉพาะคืนถัดไป ระยะห่างเชิงมุมระหว่างพวกมันเพิ่มขึ้นเพียงพอสำหรับการสังเกตแยกจากกัน) . เมื่อวันที่ 15 มกราคม กาลิเลโอได้ข้อสรุปว่าวัตถุเหล่านี้เป็นวัตถุท้องฟ้าที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีจริงๆ กาลิเลโอเรียกดาวเทียมทั้งสี่ดวงที่เขาค้นพบว่า "ดาวเคราะห์เมดิชิ" และให้หมายเลขซีเรียลแก่พวกมัน
นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Nicolas-Claude Fabry de Peyresque เสนอให้ตั้งชื่อดาวเทียมแยกกันหลังจากสมาชิกสี่คนของตระกูล Medici แต่ข้อเสนอของเขาไม่ได้รับการยอมรับ การค้นพบดาวเทียมดังกล่าวยังถูกอ้างสิทธิ์โดยนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ไซมอน มาริอุส ผู้สังเกตการณ์แกนีมีดในปี 1609 แต่ไม่ได้เผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องนี้ทันเวลา Marius พยายามตั้งชื่อให้ดวงจันทร์ว่า "ดาวเสาร์ของดาวพฤหัสบดี", "ดาวพฤหัสบดีของดาวพฤหัสบดี" (คือแกนีมีด), "วีนัสแห่งดาวพฤหัสบดี" และ "ดาวพุธของดาวพฤหัสบดี" ซึ่งก็ไม่เข้าใจเช่นกัน ในปี ค.ศ. 1614 ตามโยฮันเนส เคปเลอร์ เขาได้เสนอชื่อใหม่ให้พวกเขาตามชื่อของผู้ที่ใกล้ชิดกับซุส
อย่างไรก็ตาม ชื่อ "แกนีมีด" เช่นเดียวกับชื่อที่ Marius เสนอให้กับดาวเทียมกาลิเลียนอื่นนั้นแทบจะไม่ได้ใช้เลยจนกระทั่งกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อกลายเป็นเรื่องธรรมดา ในวรรณคดีดาราศาสตร์ยุคก่อนๆ ส่วนใหญ่ แกนีมีดถูกกำหนด (ในระบบที่กาลิเลโอแนะนำ) เป็นดาวพฤหัสบดีที่ 3 หรือ "ดวงจันทร์ที่สามของดาวพฤหัสบดี" หลังจากการค้นพบดาวเทียมของดาวเสาร์ ระบบการกำหนดตามข้อเสนอของเคปเลอร์และมาริอุสก็เริ่มถูกนำมาใช้สำหรับดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี
ปัจจุบันแกนีมีดเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 5262 กม. ซึ่งเกินขนาดของดาวพุธ 8% มวลของมันคือ 1.482 * 10 23 กก. - มากกว่ามวลยุโรปสามเท่าและมวลของดวงจันทร์สองเท่า แต่นี่เป็นเพียง 45% ของมวลของดาวพุธ ความหนาแน่นเฉลี่ยของแกนีมีดน้อยกว่าไอโอและยูโรปา - 1.94 g / cm 3 (เพียงสองเท่าของน้ำ) ซึ่งบ่งชี้ว่ามีปริมาณน้ำแข็งเพิ่มขึ้นในเทห์ฟากฟ้านี้ น้ำแข็งน้ำประมาณอย่างน้อย 50% น้ำหนักรวมดาวเทียม.

เอสซี "กาลิเลโอ": GANIMED

ลักษณะของกานีมีด
ชื่ออื่น	ดาวพฤหัสบดี III
เปิด
ผู้ค้นพบ	กาลิเลโอ กาลิเลอี
วันที่เปิดทำการ	7 มกราคม 1610
ลักษณะการโคจร
เปริโยเวียม	1,069,200 กม.
Apoyovy	1,071,600 กม.
รัศมีวงโคจรเฉลี่ย	1,070,400 กม.
ความเบี้ยวของวงโคจร	0,0013
คาบดาวฤกษ์	7.15455296 วัน
ความเร็วของวงโคจร	10.880 km/s
อารมณ์	0.20° (ถึงเส้นศูนย์สูตรของดาวพฤหัสบดี)
ลักษณะทางกายภาพ
รัศมีปานกลาง	2,634.1 +/- 0.3 กม. (0.413 โลก)
พื้นที่ผิว	87.0 ล้านกม. 2 (0.171 โลก)
ปริมาณ	7.6 * 10 10 กม. 3 (0.0704 โลก)
น้ำหนัก	1.4819 * 10 23 กก. (0.025 ดิน)
ความหนาแน่นเฉลี่ย	1.936 ก./ซม.3
ความเร่งของการตกอย่างอิสระที่เส้นศูนย์สูตร	1.428 ม./วินาที 2 (0.146 ก.)
ความเร็วของอวกาศที่สอง	2.741 กม./วินาที
ระยะเวลาการหมุน	ซิงโครไนซ์ (หันไปทางดาวพฤหัสบดีด้านใดด้านหนึ่ง)
แกนเอียง	0-0.33°
อัลเบโด้	0,43 +/- 0,02
ขนาดที่ชัดเจน	4.61 (ฝ่ายค้าน) / 4.38 (ในปี 1951)
อุณหภูมิ
ผิวเผิน	นาที 70K / เฉลี่ย 110K / สูงสุด 152K
บรรยากาศ
ความกดอากาศ	ติดตาม
องค์ประกอบ:	ออกซิเจน
ลักษณะของกานีมีด

แกนีมีดอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดี 1,070,400 กิโลเมตร ทำให้เป็นดาวเทียมกาลิลีที่ไกลที่สุดเป็นอันดับสาม ใช้เวลาเจ็ดวันสามชั่วโมง (7.155 วันโลก) เพื่อโคจรรอบดาวพฤหัสบดีครบหนึ่งรอบ เช่นเดียวกับดวงจันทร์ที่รู้จักกันดีที่สุด การหมุนของแกนีมีดนั้นสอดคล้องกับดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี และมันมักจะหันไปทางโลกด้านเดียวกันเสมอ วงโคจรของมันมีความโน้มเอียงเล็กน้อยไปยังเส้นศูนย์สูตรของดาวพฤหัสบดีและความเยื้องศูนย์ที่แปรผันเป็นระยะ ๆ เนื่องจากการรบกวนทางโลกจากดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ ความเยื้องศูนย์กลางแตกต่างกันไปในช่วง 0.0009-0.0022 และความเอียง - ในช่วง 0.05 ° -0.32 ° การแกว่งของวงโคจรเหล่านี้ทำให้ความเอียงของแกนหมุน (มุมระหว่างแกนนี้กับแนวตั้งฉากกับระนาบของวงโคจร) เปลี่ยนจาก 0 เป็น 0.33°
ผลของวงโคจรดังกล่าว ทำให้พลังงานความร้อนถูกปลดปล่อยออกมาในลำไส้ของเทห์ฟากฟ้าน้อยกว่าในไอโอและยูโรปา ซึ่งอยู่ใกล้กับดาวพฤหัสบดีมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่กิจกรรมที่ไม่มีนัยสำคัญอย่างยิ่งในเปลือกน้ำแข็งของแกนีมีด ขณะบินรอบวงโคจร แกนีมีดยังมีส่วนร่วมในการสั่นพ้องของวงโคจร 1:2:4 กับยูโรปาและไอโอ

การสั่นพ้องของวงโคจรเกิดขึ้นเมื่อแรงป้องกันไม่ให้วัตถุล็อกเข้าสู่วงโคจรที่มั่นคง Europa และ Io สะท้อนวงโคจรของกันและกันมาจนถึงทุกวันนี้ และบางสิ่งที่คล้ายคลึงกันก็เคยเกิดขึ้นกับแกนีมีดในอดีต ปัจจุบัน ยูโรปาใช้เวลาโคจรรอบดาวพฤหัสบดีนานเป็นสองเท่า ในขณะที่แกนีมีดใช้เวลานานกว่าสี่เท่า
การบรรจบกันสูงสุดของ Io และ Europa เกิดขึ้นเมื่อ Io อยู่ที่ปริมณฑล และ Europa อยู่ที่จุดศูนย์กลาง ยุโรปกำลังเข้าใกล้แกนีมีด อยู่ในภาวะใกล้หมดสติ ดังนั้นการเรียงดาวเทียมทั้งสามดวงในบรรทัดเดียวจึงเป็นไปไม่ได้ เสียงสะท้อนนี้เรียกว่าเสียงสะท้อนของลาปลาซ
เสียงสะท้อนของ Laplace สมัยใหม่ไม่สามารถเพิ่มความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของแกนีมีดได้ ค่าความเยื้องศูนย์กลางปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 0.0013 ซึ่งอาจเกิดจากการเพิ่มขึ้นเนื่องจากการสะท้อนกลับในยุคอดีต แต่ถ้าปัจจุบันยังไม่เพิ่มขึ้น คำถามก็เกิดขึ้นว่าทำไมมันไม่รีเซ็ตเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจายพลังงานคลื่นในส่วนลึกของแกนีมีด บางทีความเยื้องศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้นครั้งล่าสุดอาจเกิดขึ้นเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อน เนื่องจากความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของแกนีมีดค่อนข้างต่ำ ความร้อนจากคลื่นของดาวเทียมดวงนี้จึงแทบไม่มีความสำคัญ อย่างไรก็ตาม ในอดีต แกนีมีดอาจผ่านการสั่นพ้องคล้ายลาปลาซอย่างน้อยหนึ่งครั้ง ซึ่งสามารถเพิ่มความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรเป็นค่า 0.01-0.02 ได้ สิ่งนี้น่าจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นน้ำลงอย่างมีนัยสำคัญภายในของแกนีมีด ซึ่งอาจทำให้การแปรสัณฐานทำให้เกิดภูมิประเทศที่ไม่เรียบ
มีข้อสันนิษฐานสองข้อเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการสั่นพ้องของ Laplacian ของ Io, Europa และ Ganymede: มันมีอยู่ตั้งแต่การปรากฏตัวของระบบสุริยะหรือที่ปรากฏในภายหลัง ในกรณีที่สอง เหตุการณ์ต่อไปนี้มีแนวโน้มว่าจะเกิด: Io ทำให้เกิดกระแสน้ำบนดาวพฤหัสบดี ซึ่งทำให้เธอเคลื่อนห่างจากเขา จนกระทั่งเธอเข้าสู่เสียงสะท้อน 2: 1 กับยูโรปา หลังจากนั้นรัศมีของวงโคจรของไอโอก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่โมเมนตัมเชิงมุมบางส่วนถูกย้ายไปยังยูโรปาและมันเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีด้วย กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งยุโรปเข้าสู่เสียงสะท้อน 2:1 กับแกนีมีด ในที่สุด รัศมีของวงโคจรของดาวเทียมทั้งสามนี้ก็ได้ค่าที่สัมพันธ์กับการสะท้อนของลาปลาซ

รูปแบบที่ทันสมัยของแกนีมีดแสดงให้เห็นว่าเสื้อคลุมน้ำแข็งซิลิเกตขยายออกไปภายใต้เปลือกน้ำแข็งจนถึงแกนโลหะขนาดเล็กที่มีขนาดประมาณ 0.2 แกนีมีดรัศมี ตามรายงานของยานอวกาศกาลิเลโอ ในลำไส้ของแกนีมีด ระหว่างชั้นของน้ำแข็ง อาจมีมหาสมุทรที่เป็นของเหลวขนาดใหญ่ ข้อสรุปเกี่ยวกับการมีอยู่ของแกนเหล็กเกิดขึ้นจากการค้นพบสนามแม่เหล็กของแกนีมีดโดยอุปกรณ์กาลิเลโอในปี 2539-2540 ปรากฎว่าสนามแม่เหล็กไดโพลของดาวเทียมเองมีความแรงประมาณ 750 nT ซึ่งเกินความแรงของสนามแม่เหล็กของดาวพุธ ดังนั้น หลังจากโลกและดาวพุธ แกนีมีดเป็นวัตถุแข็งที่สามในระบบสุริยะที่มีสนามแม่เหล็กของตัวเอง แมกนีโตสเฟียร์ขนาดเล็กของแกนีมีดอยู่ภายในแมกนีโตสเฟียร์ที่มีขนาดใหญ่กว่ามากของดาวพฤหัส และเปลี่ยนรูปเส้นสนามเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
มีทิวทัศน์สองประเภทบนพื้นผิวของแกนีมีด หนึ่งในสามของพื้นผิวดวงจันทร์ถูกครอบครองโดยพื้นที่มืดที่มีหลุมอุกกาบาตประปราย อายุของพวกเขาถึงสี่พันล้านปี พื้นที่ที่เหลือถูกครอบครองโดยพื้นที่แสงอายุน้อยปกคลุมด้วยร่องและสันเขา เหตุผลของธรณีวิทยาที่ซับซ้อนของบริเวณแสงยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อาจเกี่ยวข้องกับกิจกรรมการแปรสัณฐานที่เกิดจากความร้อนจากคลื่น
บนพื้นผิว สีน้ำตาลมีหลุมอุกกาบาตสว่างจำนวนมากล้อมรอบด้วยรัศมีแสงของวัสดุที่พุ่งออกมาระหว่างการกระทบ บริเวณมืดขนาดใหญ่สองแห่งบนพื้นผิวของแกนีมีดมีชื่อว่ากาลิเลโอและไซมอน มาริอุส (เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิจัยที่ค้นพบดาวเทียมกาลิลีของดาวพฤหัสบดีอย่างอิสระและเกือบจะพร้อมกัน) อายุของพื้นผิววัตถุท้องฟ้านั้นพิจารณาจากจำนวนหลุมอุกกาบาตที่ก่อตัวอย่างหนาแน่นในระบบสุริยะเมื่อ 2...3 พันล้านปีก่อน มาตราส่วนอายุสัมบูรณ์นั้นขึ้นอยู่กับดวงจันทร์ซึ่งมีการนัดหมายโดยตรง (ตามผลการศึกษาไอโซโทปรังสีของตัวอย่างดินที่นำมายังโลกจากพื้นที่ลาวา) เมื่อพิจารณาจากจำนวนหลุมอุกกาบาต ส่วนที่เก่าแก่ที่สุดของพื้นผิวแกนีมีดมีอายุ 3-4 พันล้านปี
บนพื้นผิวน้ำแข็งที่เบากว่าของแกนีมีด จะสังเกตเห็นแนวร่องและสันเขาที่ไม่เท่ากันจำนวนมาก ซึ่งชวนให้นึกถึงพื้นผิวของยูโรปา ความลึกของร่องแสงหลายร้อยเมตรความกว้างหลายสิบกิโลเมตรและความยาวถึงหลายพันกิโลเมตร พบร่องบนพื้นผิวที่ค่อนข้างเล็กของพื้นผิว เห็นได้ชัดว่าร่องเกิดขึ้นจากการยืดของเปลือกโลก ลักษณะของพื้นผิวบางส่วนคล้ายกับร่องรอยการหมุนของบล็อกขนาดใหญ่ คล้ายกับกระบวนการแปรสัณฐานบนโลก

สัญลักษณ์ภาคพื้นดินใช้เพื่อกำหนดการก่อตัวของแกนีมีด ชื่อทางภูมิศาสตร์ตลอดจนชื่อตัวละครจากตำนานกรีกโบราณแกนีมีดและตัวละครจากตำนานตะวันออกโบราณ
การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของพื้นผิวโบราณของแกนีมีดที่รอดชีวิตมาได้จนถึงทุกวันนี้ทำให้เราสรุปได้ว่าในช่วงเริ่มต้นของการดำรงอยู่ ดาวพฤหัสบดีรุ่นเยาว์ได้แผ่พลังงานออกสู่พื้นที่โดยรอบมากกว่าตอนนี้มาก การแผ่รังสีของดาวพฤหัสบดีอาจทำให้น้ำแข็งพื้นผิวบางส่วนละลายบนดาวเทียมที่อยู่ใกล้ๆ รวมทั้งแกนีมีด สัณฐานวิทยาของเปลือกโลกดาวเทียมบางส่วนสามารถตีความได้ว่าเป็นร่องรอยของการหลอมละลาย เห็นได้ชัดว่าบริเวณที่มืด (ทะเลประหลาด) นั้นเกิดจากการปะทุของน้ำ
ดาวเทียมมีบรรยากาศบาง ๆ ซึ่งรวมถึงการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic เช่น O (ออกซิเจนอะตอมมิก) O 2 (ออกซิเจน) และอาจเป็น O 3 (โอโซน) ปริมาณของอะตอมไฮโดรเจน (H) ในบรรยากาศมีน้อยมาก แกนีมีดมีไอโอโนสเฟียร์หรือไม่นั้นไม่ชัดเจน
ยานอวกาศลำแรกที่ศึกษาแกนีมีดคือ Pioneer 10 ในปี 1973 ยานอวกาศโวเอเจอร์ (Voyager) ทำการศึกษาอย่างละเอียดมากขึ้นในปี 1979 ยานอวกาศกาลิเลโอซึ่งศึกษาระบบดาวพฤหัสบดีมาตั้งแต่ปี 2538 ได้ค้นพบมหาสมุทรใต้ดินและสนามแม่เหล็กของแกนีมีด

วิวัฒนาการของแกนีมีด

แกนีมีดอาจก่อตัวขึ้นจากจานเพิ่มมวลหรือเนบิวลาก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวพฤหัสบดีหลังจากการก่อตัวของมัน การก่อตัวของแกนีมีดอาจใช้เวลาประมาณ 10,000 ปี (ลำดับความสำคัญน้อยกว่าที่คาลลิสโตประมาณการไว้) เนบิวลาของดาวพฤหัสบดีน่าจะมีก๊าซค่อนข้างน้อยเมื่อเกิดดวงจันทร์กาลิลี ซึ่งอาจอธิบายการก่อตัวของคัลลิสโตได้ช้ามาก แกนีมีดก่อตัวใกล้กับดาวพฤหัสบดีมากขึ้น โดยที่เนบิวลามีความหนาแน่นมากกว่า ซึ่งอธิบายการก่อตัวได้เร็วขึ้น ในที่สุดก็นำไปสู่ความจริงที่ว่าความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการสะสมไม่มีเวลาที่จะกระจายไป นี่อาจทำให้น้ำแข็งละลายและแยกออกจากกัน หิน. ก้อนหินตั้งรกรากอยู่ตรงกลางของดาวเทียมก่อตัวเป็นแกนกลาง ต่างจากแกนีมีด ระหว่างการก่อตัวของคัลลิสโต ความร้อนมีเวลาถูกกำจัดออกไป น้ำแข็งที่ส่วนลึกไม่ละลาย และไม่มีความแตกต่างเกิดขึ้น สมมติฐานนี้อธิบายว่าเหตุใดดวงจันทร์สองดวงของดาวพฤหัสบดีจึงแตกต่างกันมาก ทั้งที่มวลและองค์ประกอบมีความคล้ายคลึงกัน ทฤษฎีทางเลือกระบุว่าอุณหภูมิภายในที่สูงขึ้นของแกนีมีดเป็นความร้อนจากคลื่นหรือการสัมผัสที่รุนแรงมากขึ้นต่อการทิ้งระเบิดอย่างหนักในภายหลัง
แกนกลางของแกนีมีดหลังจากการก่อตัวยังคงอยู่ ที่สุดความร้อนสะสมในระหว่างการสะสมและการแยกตัว มันค่อย ๆ ปล่อยความร้อนนี้ไปยังเสื้อคลุมน้ำแข็ง โดยทำงานเป็นแบตเตอรี่ความร้อนชนิดหนึ่ง ในทางกลับกันเสื้อคลุมจะถ่ายเทความร้อนนี้ไปยังพื้นผิวโดยการพาความร้อน การสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสีในแกนกลางยังคงทำให้ร้อนขึ้น ทำให้เกิดความแตกต่างเพิ่มเติม: แกนในของเหล็กและเหล็กซัลไฟด์และเสื้อคลุมซิลิเกตก่อตัวขึ้น ดังนั้นแกนีมีดจึงกลายเป็นร่างกายที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ในการเปรียบเทียบ การให้ความร้อนด้วยกัมมันตภาพรังสีของ Callisto ที่ไม่แตกต่างกันทำให้เกิดการพาความร้อนภายในที่เป็นน้ำแข็งเท่านั้น ซึ่งทำให้เย็นลงอย่างมีประสิทธิภาพ และป้องกันน้ำแข็งขนาดใหญ่ละลายและสร้างความแตกต่างอย่างรวดเร็ว กระบวนการพาความร้อนบนคัลลิสโตทำให้เกิดการแยกหินออกจากน้ำแข็งเพียงบางส่วน ปัจจุบันแกนีมีดยังคงเย็นลงอย่างช้าๆ ความร้อนที่มาจากแกนกลางและเสื้อคลุมซิลิเกตทำให้มหาสมุทรใต้ดินมีอยู่ได้ และการเย็นตัวช้าของแกนของเหลวของ Fe และ FeS ทำให้เกิดการพาความร้อนและรักษาการสร้างสนามแม่เหล็ก กระแสความร้อนในปัจจุบันจากลำไส้ของแกนีมีดน่าจะสูงกว่าของคัลลิสโต

ลักษณะทางกายภาพ

ความหนาแน่นเฉลี่ยของแกนีมีดคือ 1.936 g/cm3 น่าจะประกอบด้วย ส่วนที่เท่ากันหินและน้ำ (ส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง) เศษส่วนของน้ำแข็งอยู่ในช่วง 46-50% ซึ่งต่ำกว่าของคัลลิสโตเล็กน้อย ก๊าซระเหยบางชนิด เช่น แอมโมเนีย อาจมีอยู่ในน้ำแข็ง ไม่ทราบองค์ประกอบที่แน่นอนของหินแกนีมีด แต่น่าจะใกล้เคียงกับองค์ประกอบของคอนไดรต์สามัญของกลุ่ม L และ LL ซึ่งแตกต่างจาก H-chondrites ในปริมาณธาตุเหล็กรวมที่ต่ำกว่า ปริมาณเหล็กโลหะที่ต่ำกว่า และอื่นๆ เหล็กออกไซด์ อัตราส่วนมวลของเหล็กและซิลิกอนบนแกนีมีดคือ 1.05-1.27 (สำหรับการเปรียบเทียบในดวงอาทิตย์คือ 1.8)
พื้นผิวอัลเบโดของแกนีมีดอยู่ที่ประมาณ 43% น้ำแข็งน้ำมีอยู่บนพื้นผิวเกือบทั้งหมดและ เศษส่วนมวลผันผวนระหว่าง 50-90% ซึ่งสูงกว่าแกนีมีดโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ ใกล้อินฟราเรดสเปกโตรสโคปีแสดงให้เห็นการมีอยู่ของแถบดูดกลืนน้ำแข็งน้ำขนาดใหญ่ที่ความยาวคลื่น 1.04, 1.25, 1.5, 2.0 และ 3.0 ไมโครเมตร พื้นที่แสงน้อยกว่าและมี ปริมาณมากน้ำแข็งเมื่อเทียบกับความมืด การวิเคราะห์สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตความละเอียดสูงและอินฟราเรดใกล้ที่ถ่ายโดยยานอวกาศกาลิเลโอและเครื่องมือบนพื้นดินพบว่ามีสารอื่นๆ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไซยาไนด์ กรดซัลฟิวริก และสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ จากผลของภารกิจกาลิเลโอ สันนิษฐานว่ามีทอลินอยู่บนพื้นผิวจำนวนหนึ่ง ผลลัพธ์ของกาลิเลโอยังแสดงให้เห็นว่ามีแมกนีเซียมซัลเฟต (MgSO 4 ) และอาจเป็นโซเดียมซัลเฟต (Na 2 SO 4 ) บนพื้นผิวของแกนีมีด เกลือเหล่านี้สามารถก่อตัวขึ้นในมหาสมุทรใต้ดินได้
พื้นผิวของแกนีมีดนั้นไม่สมมาตร ซีกโลกชั้นนำ (หันไปทางวงโคจรของดาวเทียม) จะเบากว่าที่ขับเคลื่อนด้วย ในยุโรปสถานการณ์ก็เหมือนเดิม แต่สำหรับคัลลิสโตกลับตรงกันข้าม ซีกโลกข้างท้ายของแกนีมีดดูเหมือนจะมีซัลเฟอร์ไดออกไซด์มากกว่า ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากันในซีกโลกทั้งสอง แต่ไม่ใกล้ขั้ว หลุมอุกกาบาตที่แกนีมีด (ยกเว้นหนึ่ง) ไม่แสดงการเสริมสมรรถนะของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งทำให้ดาวเทียมดวงนี้แตกต่างจากคัลลิสโต สำรองใต้ดินก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บนแกนีมีดอาจจะหมดไปในอดีต

โครงสร้างภายใน
สมมุติว่าแกนีมีดประกอบด้วยสามชั้น: เหล็กหลอมเหลวหรือแกนเหล็กซัลไฟด์ เสื้อคลุมซิลิเกต และชั้นน้ำแข็งชั้นนอกหนา 900-950 กิโลเมตร โมเดลนี้ได้รับการยืนยันโดยโมเมนต์ความเฉื่อยเล็กน้อยซึ่งวัดระหว่างการบินของกานีมีด "กาลิเลโอ" - (0.3105 +/- 0.0028) * mr 2 (โมเมนต์ความเฉื่อยของลูกบอลที่เป็นเนื้อเดียวกันคือ 0.4 * mr 2) แกนีมีดมีค่าสัมประสิทธิ์ต่ำสุดในสูตรนี้ในบรรดาวัตถุแข็งของระบบสุริยะ การมีอยู่ของแกนกลางที่อุดมด้วยเหล็กหลอมเหลวให้คำอธิบายตามธรรมชาติสำหรับสนามแม่เหล็กของแกนีมีด ซึ่งกาลิเลโอค้นพบ การพาความร้อนในเหล็กหลอมเหลวซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูง เป็นคำอธิบายที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับการกำเนิดของสนามแม่เหล็ก
ความหนาที่แน่นอนของชั้นต่างๆ ในลำไส้ของแกนีมีดนั้นขึ้นอยู่กับค่าที่ยอมรับได้ขององค์ประกอบของซิลิเกต (สัดส่วนของโอลิวีนและไพร็อกซีน) เช่นเดียวกับปริมาณของกำมะถันในแกนกลาง ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดของรัศมีแกนกลางคือ 700-900 กม. และความหนาของชั้นน้ำแข็งด้านนอกคือ 800-1,000 กม. ส่วนที่เหลือของรัศมีตกลงบนเสื้อคลุมซิลิเกต ความหนาแน่นของแกนกลางน่าจะอยู่ที่ 5.5-6 g/cm 3 และของเสื้อคลุมซิลิเกตจะอยู่ที่ 3.4-3.6 g/cm 3 การสร้างสนามแม่เหล็กของแกนีมีดบางรุ่นต้องการแกนเหล็กบริสุทธิ์ที่เป็นของแข็งภายในแกนของเหลวของ Fe และ FeS ซึ่งคล้ายกับโครงสร้างของแกนโลก รัศมีของแกนกลางนี้สามารถไปถึง 500 กิโลเมตร อุณหภูมิในแกนกลางของแกนีมีดควรอยู่ที่ 1,500-1700 K และความดันสูงถึง 10 GPa

การศึกษาสนามแม่เหล็กของแกนีมีดบ่งชี้ว่าอาจมีมหาสมุทรที่มีน้ำของเหลวอยู่ใต้พื้นผิวของมัน

หลักฐานสำหรับมหาสมุทรบนแกนีมีดแผนภาพแสดงเข็มขัดออโรร่าคู่หนึ่งบนดวงจันทร์แกนีมีดของดาวพฤหัสบดี การกระจัด / การเคลื่อนไหวทำให้นึกถึงโครงสร้างภายในของแกนีมีด แกนีมีดมีสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแกนเหล็ก เนื่องจากดาวเทียมอยู่ใกล้กับดาวพฤหัสบดี จึงรวมอยู่ในสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ยักษ์โดยสมบูรณ์ ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี แถบแสงออโรร่าบนแกนีมีดจะขยับตัว ความผันผวนจะเด่นชัดน้อยลงหากมีมหาสมุทรของเหลวอยู่ใต้พื้นผิว การสังเกตจำนวนมากได้ยืนยันการดำรงอยู่ภายใต้เปลือกน้ำแข็งของแกนีมีด จำนวนมากน้ำเกลือซึ่งส่งผลต่อสนามแม่เหล็ก

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ฮับเบิลเมื่อสังเกตแถบแสงออโรร่าบนแกนีมีดด้วยแสงอัลตราไวโอเลต ได้ยืนยันการมีอยู่ของมหาสมุทรบนแกนีมีด ตำแหน่งของเข็มขัดถูกกำหนดโดยสนามแม่เหล็กของแกนีมีด และการกระจัดนั้นเกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ของดาวพฤหัสบดี

เอสซี "กาลิเลโอ": GANIMED

แบบจำลองเชิงตัวเลขภายในของดาวเทียมซึ่งดำเนินการในปี 2014 โดยห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA แสดงให้เห็นว่ามหาสมุทรนี้อาจมีหลายชั้น โดยชั้นของเหลวจะถูกคั่นด้วยชั้นน้ำแข็งประเภทต่างๆ (น้ำแข็ง I, III, V, VI) จำนวน interlayers ของเหลวอาจถึง 4; ความเค็มจะเพิ่มขึ้นตามความลึก

แบบแซนด์วิชของโครงสร้างของแกนีมีด (2014) แบบจำลองก่อนหน้าของโครงสร้างของแกนีมีดแสดงให้เห็นมหาสมุทรที่ประกบระหว่างชั้นน้ำแข็งด้านบนและด้านล่าง โมเดลใหม่จากการทดลองในห้องปฏิบัติการจำลองทะเลเค็มและของเหลว แสดงให้เห็นว่ามหาสมุทรและน้ำแข็งของแกนีมีดสามารถก่อตัวได้หลายชั้น น้ำแข็งในชั้นเหล่านี้ขึ้นอยู่กับแรงดัน ที่. "Ice I" เป็นรูปแบบน้ำแข็งที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดและสามารถเปรียบเทียบได้กับส่วนผสมของน้ำแข็งในเครื่องดื่มแช่เย็น เมื่อความดันเพิ่มขึ้น โมเลกุลของน้ำแข็งจะอยู่ใกล้กันมากขึ้น และทำให้ความหนาแน่นเพิ่มขึ้น มหาสมุทรของแกนีมีดมีความลึก 800 กม. ตามลำดับ พวกเขาได้รับแรงกดดันมากกว่าบนโลก ชั้นน้ำแข็งที่ลึกที่สุดและหนาแน่นที่สุดเรียกว่า "Ice VI" เมื่อมีเกลือเพียงพอ ของเหลวอาจมีความหนาแน่นมากพอที่จะจมลงสู่ก้นบึ้งและต่ำกว่าระดับ "Ice VI" นอกจากนี้ แบบจำลองยังแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างแปลกสามารถเกิดขึ้นได้ในชั้นของเหลวบนสุด ของเหลวที่ระบายความร้อนจากชั้นน้ำแข็งด้านบน (เปลือกโลก) ลงมาในรูปของกระแสน้ำเย็นซึ่งก่อตัวเป็นชั้น "Ice III" ในกรณีนี้ เมื่อถูกทำให้เย็นลง เกลือจะตกตะกอนแล้วจมลงไป ในขณะที่ที่ระดับ "Ice III" จะเกิดตะกอนน้ำแข็ง/หิมะขึ้น ตามที่นักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหนึ่งกล่าวว่าโครงสร้างของแกนีมีดนั้นไม่สามารถเสถียรได้ แต่อาจนำหน้าแบบจำลองด้วยมหาสมุทรขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียว

เอสซี "กาลิเลโอ": GANIMED

ภาพ Ganymede ซีกโลกต่อต้าน Jovian ที่ถ่ายโดยยานอวกาศกาลิเลโอ พื้นผิวแสง ร่องรอยของผลกระทบล่าสุด พื้นผิวที่เป็นร่อง และขั้วเหนือสีขาว (บนขวาของภาพ) อุดมไปด้วยน้ำแข็ง

แกนีมีด (กรีกโบราณ Γανυμήδης) เป็นหนึ่งในดาวเทียมกาลิลี ซึ่งอยู่ห่างจากมันเป็นอันดับที่เจ็ดและเป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดในประเทศ เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 5268 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าของ (ดาวเทียมที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะ) 2% และใหญ่กว่าของ 8% ในเวลาเดียวกันมวลของแกนีมีดเป็นเพียง 45% ของมวลของดาวพุธ แต่ในบรรดาดาวเทียมก็มีการบันทึก แกนีมีด เกินมวล 2.02 เท่า แกนีมีดบินรอบวงโคจรในเวลาประมาณเจ็ดวันมีส่วนร่วมในการสั่นพ้องของวงโคจร 1: 2: 4 กับดาวเทียมอีกสองดวงของดาวพฤหัสบดี - และ

แกนีมีดประกอบด้วยหินซิลิเกตและน้ำแข็งในปริมาณที่เท่ากันโดยประมาณ มันเป็นร่างกายที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับแกนของเหลวที่อุดมไปด้วยธาตุเหล็ก สันนิษฐานว่าอยู่ในลำไส้ของมันที่ความลึกประมาณ 200 กม. ระหว่างชั้นน้ำแข็งมีมหาสมุทรที่เป็นของเหลว มีทิวทัศน์สองประเภทบนพื้นผิวของแกนีมีด หนึ่งในสามของพื้นผิวดวงจันทร์ถูกครอบครองโดยพื้นที่มืดที่มีหลุมอุกกาบาตประปราย อายุของพวกเขาถึงสี่พันล้านปี พื้นที่ที่เหลือถูกครอบครองโดยพื้นที่แสงอายุน้อยปกคลุมด้วยร่องและสันเขา เหตุผลของธรณีวิทยาที่ซับซ้อนของบริเวณแสงยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อาจเกี่ยวข้องกับกิจกรรมการแปรสัณฐานที่เกิดจากความร้อนจากคลื่น

แกนีมีดเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีสนามแม่เหล็กเป็นของตัวเอง เป็นไปได้มากว่าเกิดจากการพาความร้อนในแกนของเหลวที่อุดมด้วยธาตุเหล็ก แมกนีโตสเฟียร์ขนาดเล็กของแกนีมีดอยู่ภายในแมกนีโตสเฟียร์ที่มีขนาดใหญ่กว่ามากของดาวพฤหัส และเปลี่ยนรูปเส้นสนามเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดาวเทียมมีบรรยากาศบาง ๆ ซึ่งรวมถึงการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic เช่น O (ออกซิเจนอะตอมมิก), O2 (ออกซิเจน) และอาจเป็น O3 (โอโซน) ปริมาณของอะตอมไฮโดรเจน (H) ในบรรยากาศมีน้อยมาก แกนีมีดมีไอโอโนสเฟียร์หรือไม่นั้นไม่ชัดเจน

แกนีมีดถูกค้นพบโดยกาลิเลโอ กาลิเลอี ซึ่งเห็นมันเมื่อวันที่ 7 มกราคม ค.ศ. 1610 ในไม่ช้า Simon Marius เสนอชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่พ่อบ้านแกนีมีด คนแรกที่ศึกษาแกนีมีดคือ Pioneer 10 ในปี 1973 ยานอวกาศโวเอเจอร์ (Voyager) ทำการศึกษาอย่างละเอียดมากขึ้นในปี 1979 ยานอวกาศที่ศึกษาระบบดาวพฤหัสบดีมาตั้งแต่ปี 2538 ได้ค้นพบมหาสมุทรใต้ดินและสนามแม่เหล็กของแกนีมีด ในปี 2555 องค์การอวกาศยุโรปอนุมัติภารกิจใหม่ในการสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดี JUICE; การเปิดตัวมีการวางแผนสำหรับ 2022 และการมาถึงในระบบดาวพฤหัสบดี - สำหรับปี 2030 ภารกิจระบบ Europa Jupiter มีกำหนดในปี 2020 ส่วนสำคัญซึ่งอาจจะเป็น "Laplace" ของรัสเซีย

ประวัติการค้นพบและการตั้งชื่อ

แกนีมีดถูกค้นพบโดยกาลิเลโอ กาลิเลอีเมื่อวันที่ 7 มกราคม ค.ศ. 1610 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ตัวแรกของเขา ในวันนี้ กาลิเลโอเห็น "ดาว" 3 ดวงใกล้ดาวพฤหัสบดี: แกนีมีด และ "ดาว" ซึ่งต่อมากลายเป็นดาวเทียมสองดวง - ยูโรปาและไอโอ (เฉพาะในคืนถัดไป ระยะห่างเชิงมุมระหว่างพวกมันเพิ่มขึ้นเพียงพอสำหรับการสังเกตแยกกัน) เมื่อวันที่ 15 มกราคม กาลิเลโอได้ข้อสรุปว่าวัตถุเหล่านี้เป็นวัตถุท้องฟ้าที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีจริงๆ กาลิเลโอเรียกดาวเทียมทั้งสี่ดวงที่เขาค้นพบว่า "ดาวเคราะห์เมดิชิ" และให้หมายเลขซีเรียลแก่พวกมัน

นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Nicolas-Claude Fabry de Peyresque เสนอให้ตั้งชื่อดาวเทียมแยกกันหลังจากสมาชิกสี่คนของตระกูล Medici แต่ข้อเสนอของเขาไม่ได้รับการยอมรับ การค้นพบดาวเทียมดังกล่าวยังถูกอ้างสิทธิ์โดยนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ไซมอน มาริอุส ผู้สังเกตการณ์แกนีมีดในปี 1609 แต่ไม่ได้เผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องนี้ทันเวลา Marius พยายามตั้งชื่อให้ดวงจันทร์ว่า "ดาวเสาร์ของดาวพฤหัสบดี", "ดาวพฤหัสบดีของดาวพฤหัสบดี" (คือแกนีมีด), "วีนัสแห่งดาวพฤหัสบดี" และ "ดาวพุธของดาวพฤหัสบดี" ซึ่งก็ไม่เข้าใจเช่นกัน ในปี ค.ศ. 1614 ตามโยฮันเนส เคปเลอร์ เขาได้เสนอชื่อใหม่ให้พวกเขาโดยใช้ชื่อเพื่อนร่วมงานของซุส (รวมถึงแกนีมีด):

... จากนั้นก็มีแกนีมีด ลูกชายคนสวยของกษัตริย์โทรสแห่งทรอย ซึ่งดาวพฤหัสบดีมีรูปร่างเป็นนกอินทรี ถูกลักพาตัวไปสวรรค์โดยจับที่หลังของเขา ตามที่กวีบรรยายอย่างเหลือเชื่อ ... ประการที่สาม เนื่องจากความยิ่งใหญ่ของ แสงสว่าง แกนีมีด ...

อย่างไรก็ตาม ชื่อ "แกนีมีด" เช่นเดียวกับชื่อที่ Marius เสนอให้กับดาวเทียมกาลิเลียนอื่นนั้นแทบจะไม่ได้ใช้เลยจนกระทั่งกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อกลายเป็นเรื่องธรรมดา ในวรรณคดีดาราศาสตร์ยุคก่อนๆ ส่วนใหญ่ แกนีมีดถูกกำหนด (ในระบบที่กาลิเลโอแนะนำ) เป็นดาวพฤหัสบดีที่ 3 หรือ "ดวงจันทร์ที่สามของดาวพฤหัสบดี" หลังจากการค้นพบดาวเทียม ระบบการกำหนดตามข้อเสนอของเคปเลอร์และมาริอุสก็เริ่มถูกนำมาใช้สำหรับดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี แกนีมีดเป็นดวงจันทร์แห่งกาลิลีเพียงดวงเดียวของดาวพฤหัสบดีที่ตั้งชื่อตามร่างชาย - ตามที่ผู้เขียนหลายคนกล่าวว่าเขา (เช่น Io, Europa และ Callisto) เป็นที่รักของ Zeus

ตามบันทึกทางดาราศาสตร์ของจีนใน 365 ปีก่อนคริสตกาล อี Gan Te ค้นพบดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีด้วยตาเปล่า (อาจเป็นแกนีมีด)

กำเนิดและวิวัฒนาการ

เปรียบเทียบขนาดของดวงจันทร์ แกนีมีด และโลก

แกนีมีดอาจก่อตัวขึ้นจากหรือที่ล้อมรอบดาวพฤหัสบดีหลังจากการก่อตัวของมัน การก่อตัวของแกนีมีดอาจใช้เวลาประมาณ 10,000 ปี (ลำดับความสำคัญน้อยกว่าที่คาลลิสโตประมาณการไว้) เนบิวลาของดาวพฤหัสบดีน่าจะมีก๊าซค่อนข้างน้อยเมื่อเกิดดวงจันทร์กาลิลี ซึ่งอาจอธิบายการก่อตัวของคัลลิสโตได้ช้ามาก แกนีมีดก่อตัวใกล้กับดาวพฤหัสบดีมากขึ้น โดยที่เนบิวลามีความหนาแน่นมากกว่า ซึ่งอธิบายการก่อตัวได้เร็วขึ้น ในที่สุดก็นำไปสู่ความจริงที่ว่าความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการสะสมไม่มีเวลาที่จะกระจายไป นี่อาจทำให้น้ำแข็งละลายและหินแยกออกจากกัน ก้อนหินตั้งรกรากอยู่ตรงกลางของดาวเทียมก่อตัวเป็นแกนกลาง ต่างจากแกนีมีด ระหว่างการก่อตัวของคัลลิสโต ความร้อนมีเวลาถูกกำจัดออกไป น้ำแข็งที่ส่วนลึกไม่ละลาย และไม่มีความแตกต่างเกิดขึ้น สมมติฐานนี้อธิบายว่าเหตุใดดวงจันทร์สองดวงของดาวพฤหัสบดีจึงแตกต่างกันมาก ทั้งที่มวลและองค์ประกอบมีความคล้ายคลึงกัน ทฤษฎีทางเลือกระบุว่าอุณหภูมิภายในที่สูงขึ้นของแกนีมีดเป็นความร้อนจากคลื่นหรือการสัมผัสที่รุนแรงมากขึ้นต่อการทิ้งระเบิดอย่างหนักในภายหลัง

แกนกลางของแกนีมีดหลังจากการก่อตัว ยังคงรักษาความร้อนส่วนใหญ่ที่สะสมระหว่างการเพิ่มขึ้นและการแยกตัวออกจากกัน มันค่อย ๆ ปล่อยความร้อนนี้ไปยังเสื้อคลุมน้ำแข็ง โดยทำงานเป็นแบตเตอรี่ความร้อนชนิดหนึ่ง ในทางกลับกันเสื้อคลุมจะถ่ายเทความร้อนนี้ไปยังพื้นผิวโดยการพาความร้อน การสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสีในแกนกลางยังคงทำให้ร้อนขึ้น ทำให้เกิดความแตกต่างเพิ่มเติม: แกนในของเหล็กและเหล็กซัลไฟด์และเสื้อคลุมซิลิเกตก่อตัวขึ้น ดังนั้นแกนีมีดจึงกลายเป็นร่างกายที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ในการเปรียบเทียบ การให้ความร้อนด้วยกัมมันตภาพรังสีของ Callisto ที่ไม่แตกต่างกันทำให้เกิดการพาความร้อนภายในที่เป็นน้ำแข็งเท่านั้น ซึ่งทำให้เย็นลงอย่างมีประสิทธิภาพ และป้องกันน้ำแข็งขนาดใหญ่ละลายและสร้างความแตกต่างอย่างรวดเร็ว กระบวนการพาความร้อนบนคัลลิสโตทำให้เกิดการแยกหินออกจากน้ำแข็งเพียงบางส่วน ปัจจุบันแกนีมีดยังคงเย็นลงอย่างช้าๆ ความร้อนที่มาจากแกนกลางและเสื้อคลุมซิลิเกตทำให้มหาสมุทรใต้ดินมีอยู่ได้ และการเย็นตัวช้าของแกนของเหลวของ Fe และ FeS ทำให้เกิดการพาความร้อนและรักษาการสร้างสนามแม่เหล็ก กระแสความร้อนในปัจจุบันจากลำไส้ของแกนีมีดน่าจะสูงกว่าของคัลลิสโต

วงโคจรและการหมุน

แกนีมีดอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดี 1,070,400 กิโลเมตร ทำให้เป็นดาวเทียมกาลิลีที่ไกลที่สุดเป็นอันดับสาม เขาใช้เวลาเจ็ดวันสามชั่วโมงในการปฏิวัติรอบดาวพฤหัสบดีอย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกับดวงจันทร์ที่รู้จักกันดีที่สุด การหมุนของแกนีมีดนั้นสอดคล้องกับดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี และมันมักจะหันไปทางโลกด้านเดียวกันเสมอ วงโคจรของมันมีความโน้มเอียงเล็กน้อยต่อเส้นศูนย์สูตรและความเยื้องศูนย์กลางของดาวพฤหัสบดี ซึ่งเปลี่ยนกึ่งเป็นระยะเนื่องจากการรบกวนทางโลกและดาวเคราะห์ ความเยื้องศูนย์กลางแตกต่างกันไปในช่วง 0.0009-0.0022 และความเอียง - ในช่วง 0.05 ° -0.32 ° การแกว่งของวงโคจรเหล่านี้ทำให้ความเอียงของแกนหมุน (มุมระหว่างแกนนี้กับแนวตั้งฉากกับระนาบของวงโคจร) เปลี่ยนจาก 0 เป็น 0.33°

Laplace resonance (orbital resonance) ของดาวเทียมแกนีมีด, ยูโรปาและไอโอ

แกนีมีดอยู่ในวงโคจรกับยูโรปาและไอโอ: สำหรับทุกการปฏิวัติของแกนีมีดทั่วโลก จะมียูโรปาสองครั้งและสี่รอบของไอโอ การบรรจบกันสูงสุดของ Io และ Europa เกิดขึ้นเมื่อ Io อยู่ที่ปริมณฑล และ Europa อยู่ที่จุดศูนย์กลาง ยุโรปกำลังเข้าใกล้แกนีมีด อยู่ในภาวะใกล้หมดสติ ดังนั้นการเรียงดาวเทียมทั้งสามดวงในบรรทัดเดียวจึงเป็นไปไม่ได้ เสียงสะท้อนนี้เรียกว่าเสียงสะท้อนของลาปลาซ

เสียงสะท้อนของ Laplace สมัยใหม่ไม่สามารถเพิ่มความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของแกนีมีดได้ ค่าความเยื้องศูนย์กลางปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 0.0013 ซึ่งอาจเกิดจากการเพิ่มขึ้นเนื่องจากการสะท้อนกลับในยุคอดีต แต่ถ้าปัจจุบันยังไม่เพิ่มขึ้น คำถามก็เกิดขึ้นว่าทำไมมันไม่รีเซ็ตเป็นศูนย์เนื่องจากการกระจายพลังงานคลื่นในส่วนลึกของแกนีมีด บางทีความเยื้องศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้นครั้งล่าสุดอาจเกิดขึ้นเมื่อหลายร้อยล้านปีก่อน เนื่องจากความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของแกนีมีดค่อนข้างต่ำ (โดยเฉลี่ย 0.0015) ความร้อนจากคลื่นของดาวเทียมนี้จึงไม่มีความสำคัญ อย่างไรก็ตาม ในอดีต แกนีมีดอาจผ่านการสั่นพ้องคล้ายลาปลาซอย่างน้อยหนึ่งครั้ง ซึ่งสามารถเพิ่มความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรเป็นค่า 0.01-0.02 ได้ สิ่งนี้น่าจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นน้ำลงอย่างมีนัยสำคัญภายในของแกนีมีด ซึ่งอาจทำให้การแปรสัณฐานทำให้เกิดภูมิประเทศที่ไม่เรียบ

มีข้อสันนิษฐานสองข้อเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการสั่นพ้องของ Laplacian ของ Io, Europa และ Ganymede: มันมีอยู่ตั้งแต่การปรากฏตัวของระบบสุริยะหรือที่ปรากฏในภายหลัง ในกรณีที่สอง เหตุการณ์ต่อไปนี้มีแนวโน้มว่าจะเกิด: Io ทำให้เกิดกระแสน้ำบนดาวพฤหัสบดี ซึ่งทำให้เธอเคลื่อนห่างจากเขา จนกระทั่งเธอเข้าสู่เสียงสะท้อน 2: 1 กับยูโรปา หลังจากนั้นรัศมีของวงโคจรของไอโอก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่โมเมนตัมเชิงมุมบางส่วนถูกย้ายไปยังยูโรปาและมันเคลื่อนออกจากดาวพฤหัสบดีด้วย กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกระทั่งยุโรปเข้าสู่เสียงสะท้อน 2:1 กับแกนีมีด ในที่สุด รัศมีของวงโคจรของดาวเทียมทั้งสามนี้ก็ได้ค่าที่สัมพันธ์กับการสะท้อนของลาปลาซ

ลักษณะทางกายภาพ

องค์ประกอบ

เส้นแบ่งที่แหลมคมระหว่างภูมิทัศน์อันมืดมิดในสมัยโบราณของย่านนิโคลสันกับร่องน้ำที่สดใสของอาปาเกีย

ความหนาแน่นเฉลี่ยของแกนีมีดคือ 1.936 g/cm3 สันนิษฐานว่าประกอบด้วยหินและน้ำเท่าๆ กัน (ส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง) เศษส่วนของน้ำแข็งอยู่ในช่วง 46-50% ซึ่งต่ำกว่าของคัลลิสโตเล็กน้อย ก๊าซระเหยบางชนิด เช่น แอมโมเนีย อาจมีอยู่ในน้ำแข็ง ไม่ทราบองค์ประกอบที่แน่นอนของหินแกนีมีด แต่น่าจะใกล้เคียงกับองค์ประกอบของคอนไดรต์สามัญของกลุ่ม L และ LL ซึ่งแตกต่างจาก H-chondrites ในปริมาณธาตุเหล็กรวมที่ต่ำกว่า ปริมาณเหล็กโลหะที่ต่ำกว่า และอื่นๆ เหล็กออกไซด์ อัตราส่วนมวลของเหล็กและซิลิกอนบนแกนีมีดคือ 1.05-1.27 (สำหรับการเปรียบเทียบในดวงอาทิตย์คือ 1.8)

พื้นผิวอัลเบโดของแกนีมีดอยู่ที่ประมาณ 43% มีน้ำแข็งน้ำอยู่เกือบทั่วทั้งพื้นผิว และเศษส่วนของมวลอยู่ในช่วง 50-90% ซึ่งมากกว่าบนแกนีมีดโดยรวมมาก ใกล้อินฟราเรดสเปกโทรสโกปีแสดงให้เห็นแถบการดูดซึมน้ำน้ำแข็งอย่างกว้างขวางที่ความยาวคลื่น 1.04, 1.25, 1.5, 2.0 และ 3.0 ไมโครเมตร พื้นที่สว่างน้อยกว่าและมีน้ำแข็งมากกว่าบริเวณที่มืด การวิเคราะห์สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตความละเอียดสูงและอินฟราเรดใกล้ที่ถ่ายโดยยานอวกาศกาลิเลโอและเครื่องมือบนพื้นดินพบว่ามีสารอื่นๆ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไซยาไนด์ กรดซัลฟิวริก และสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ จากผลของภารกิจกาลิเลโอ สันนิษฐานว่ามีทอลินอยู่บนพื้นผิวจำนวนหนึ่ง ผลลัพธ์ของกาลิเลโอยังแสดงให้เห็นว่ามีแมกนีเซียมซัลเฟต (MgSO4) และโซเดียมซัลเฟต (Na2SO4) อยู่บนพื้นผิวของแกนีมีด เกลือเหล่านี้สามารถก่อตัวขึ้นในมหาสมุทรใต้ดินได้

พื้นผิวของแกนีมีดนั้นไม่สมมาตร ซีกโลกชั้นนำ (หันไปทางวงโคจรของดาวเทียม) จะเบากว่าที่ขับเคลื่อนด้วย ในยุโรปสถานการณ์ก็เหมือนเดิม แต่สำหรับคัลลิสโตกลับตรงกันข้าม ซีกโลกข้างท้ายของแกนีมีดดูเหมือนจะมีซัลเฟอร์ไดออกไซด์มากกว่า ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากันในซีกโลกทั้งสอง แต่ไม่ใกล้ขั้ว หลุมอุกกาบาตที่แกนีมีด (ยกเว้นหนึ่ง) ไม่แสดงการเสริมสมรรถนะของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งทำให้ดาวเทียมดวงนี้แตกต่างจากคัลลิสโต ปริมาณสำรองใต้ดินของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บนแกนีมีดอาจหมดลงแล้วในอดีต

โครงสร้างภายใน

โครงสร้างภายในที่เป็นไปได้ของแกนีมีด

สมมุติว่าแกนีมีดประกอบด้วยสามชั้น: เหล็กหลอมเหลวหรือแกนเหล็กซัลไฟด์ เสื้อคลุมซิลิเกต และชั้นน้ำแข็งชั้นนอกหนา 900-950 กิโลเมตร โมเดลนี้ได้รับการยืนยันโดยโมเมนต์ความเฉื่อยเล็กน้อย ซึ่งวัดระหว่างการบินของแกนีมีด "กาลิเลโอ" - (0.3105 ± 0.0028)×mr2 (โมเมนต์ความเฉื่อยของลูกบอลที่เป็นเนื้อเดียวกันคือ 0.4×mr2) แกนีมีดมีค่าสัมประสิทธิ์ต่ำสุดในสูตรนี้ในบรรดาวัตถุแข็งของระบบสุริยะ การมีอยู่ของแกนกลางที่อุดมด้วยเหล็กหลอมเหลวให้คำอธิบายตามธรรมชาติสำหรับสนามแม่เหล็กของแกนีมีด ซึ่งกาลิเลโอค้นพบ การพาความร้อนในเหล็กหลอมเหลวซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูง เป็นคำอธิบายที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับการกำเนิดของสนามแม่เหล็ก

ความหนาที่แน่นอนของชั้นต่างๆ ในลำไส้ของแกนีมีดนั้นขึ้นอยู่กับค่าที่ยอมรับได้ขององค์ประกอบของซิลิเกต (สัดส่วนของโอลิวีนและไพร็อกซีน) เช่นเดียวกับปริมาณของกำมะถันในแกนกลาง ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดของรัศมีแกนกลางคือ 700-900 กม. และความหนาของชั้นน้ำแข็งด้านนอกคือ 800-1,000 กม. ส่วนที่เหลือของรัศมีตกลงบนเสื้อคลุมซิลิเกต ความหนาแน่นของแกนกลางน่าจะอยู่ที่ 5.5-6 g/cm3 และของเสื้อคลุมซิลิเกตจะอยู่ที่ 3.4-3.6 g/cm3 การสร้างสนามแม่เหล็กของแกนีมีดบางรุ่นต้องการแกนเหล็กบริสุทธิ์ที่เป็นของแข็งภายในแกนของเหลวของ Fe และ FeS ซึ่งคล้ายกับโครงสร้างของแกนโลก รัศมีของแกนกลางนี้สามารถไปถึง 500 กิโลเมตร อุณหภูมิในแกนกลางของแกนีมีดควรอยู่ที่ 1,500-1700 K และความดันสูงถึง 10 GPa

การศึกษาสนามแม่เหล็กของแกนีมีดบ่งชี้ว่าอาจมีมหาสมุทรที่มีน้ำของเหลวอยู่ใต้พื้นผิวของมัน แบบจำลองเชิงตัวเลขภายในของดาวเทียมซึ่งดำเนินการในปี 2014 โดยห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA แสดงให้เห็นว่ามหาสมุทรนี้อาจมีหลายชั้น โดยชั้นของเหลวจะถูกคั่นด้วยชั้นน้ำแข็งประเภทต่างๆ (น้ำแข็ง I, III, V, VI) จำนวน interlayers ของเหลวอาจถึง 4; ความเค็มจะเพิ่มขึ้นตามความลึก

พื้นผิว

โมเสกจากภาพถ่ายของซีกโลกต่อต้าน Jovian ของ Ganymede เขตโบราณมืดที่มุมขวาบนคือแคว้นกาลิลี แยกจากพื้นที่ Marius (พื้นที่มืดขนาดเล็กไปทางซ้าย) โดยหลุมบ่อแสงของอุรุก โครงสร้างที่สว่างสดใสด้านล่างเป็นน้ำแข็งสดที่พุ่งออกมาจากปล่องโอซิริสที่ค่อนข้างเล็ก

พื้นผิวของแกนีมีดเป็นส่วนผสมของรอยปะสองประเภท: พื้นที่มืดที่เก่าแก่มาก มีหลุมอุกกาบาตอย่างหนัก และพื้นที่สว่างที่ค่อนข้างอายุน้อยกว่า (แต่ยังโบราณ) ปกคลุมด้วยร่อง ร่อง และสันเขา พื้นที่มืดของพื้นผิวครอบครองประมาณ 1/3 ของพื้นที่ทั้งหมดและมีดินเหนียวและอินทรียวัตถุ ซึ่งอาจสะท้อนถึงองค์ประกอบที่ดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีก่อตัวขึ้น

ยังไม่ทราบว่าอะไรทำให้เกิดความร้อนที่จำเป็นในการสร้างพื้นผิวร่องของแกนีมีด ตามแนวคิดสมัยใหม่ พื้นผิวดังกล่าวเป็นผลมาจากกระบวนการแปรสัณฐาน เชื่อกันว่า Cryovolcanism มีบทบาทรองลงมา แรงที่สร้างความเครียดอย่างแรงในเปลือกโลกของแกนีมีดซึ่งจำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก อาจเกี่ยวข้องกับความร้อนขึ้นน้ำลงในอดีต ซึ่งอาจเกิดจากการสั่นพ้องของวงโคจรที่ไม่เสถียรที่ดาวเทียมผ่าน ความผิดปกติของกระแสน้ำของน้ำแข็งอาจทำให้ลำไส้ของแกนีมีดร้อนขึ้นและทำให้เกิดความเครียดในเปลือกโลก ซึ่งนำไปสู่ลักษณะของรอยแตก ตัวม้า และตัวเกาะ ในเวลาเดียวกัน พื้นผิวสีเข้มแบบเก่าก็ถูกลบไปบน 70% ของพื้นที่ดาวเทียม การก่อตัวของพื้นผิวที่มีเส้นริ้วสามารถเชื่อมโยงกับการก่อตัวของแกนกลางของดาวเทียมในระยะเริ่มต้นและความร้อนจากคลื่นภายในที่ตามมาซึ่งส่งผลให้แกนีมีดเพิ่มขึ้น 1-6% เนื่องจาก การขยายตัวทางความร้อนและการเปลี่ยนเฟสในน้ำแข็ง เป็นไปได้ว่าในช่วงวิวัฒนาการที่ตามมา ขนนกจากน้ำอุ่นจะลอยขึ้นจากแกนกลางสู่ผิวน้ำ ทำให้เกิดการเสียรูปของเปลือกโลก แหล่งความร้อนที่ทันสมัยที่สุดภายในดาวเทียมคือความร้อนจากกัมมันตภาพรังสี ซึ่งสามารถ (อย่างน้อยบางส่วน) รับรองการมีอยู่ของมหาสมุทรน้ำใต้ผิวดิน แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าถ้าความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของแกนีมีดมีลำดับความสำคัญสูงกว่าปัจจุบัน (และอาจเป็นในอดีต) ความร้อนจากคลื่นอาจรุนแรงกว่ากัมมันตภาพรังสี

ภาพของแกนีมีด (ในเส้นเมอริเดียนกลาง 45°W) พื้นที่มืด - พื้นที่ Perrine (บน) และบริเวณ Nicholson (ล่าง); หลุมอุกกาบาตที่สดใส - Tros (บนขวา) และ Chisti (ล่างซ้าย)

มีหลุมอุกกาบาตกระทบบนพื้นผิวของทั้งสองประเภท แต่ในพื้นที่มืดมีหลุมอุกกาบาตจำนวนมากโดยเฉพาะ: พื้นที่เหล่านี้อิ่มตัวด้วยหลุมอุกกาบาตและเห็นได้ชัดว่าโล่งใจส่วนใหญ่เกิดจากการชนกัน มีหลุมอุกกาบาตน้อยกว่ามากในบริเวณรอยย่นสีสดใส และหลุมอุกกาบาตไม่ได้มีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของภูมิประเทศ ความหนาแน่นของหลุมอุกกาบาตในพื้นที่มืดบ่งบอกอายุ 4 พันล้านปี (คล้ายกับภูมิภาคของดวงจันทร์)

หลุมอุกกาบาต Gula และ Aheloy (ด้านล่าง) ทุกคนมี "เพลา" และ "แท่น" จากการปล่อยมลพิษ

บริเวณที่มีแสงน้อยแต่มากน้อยเพียงใดไม่ชัดเจน หลุมอุกกาบาตของพื้นผิวของแกนีมีด (เช่นเดียวกับดวงจันทร์) มีความรุนแรงเป็นพิเศษเมื่อประมาณ 3.5-4 พันล้านปีก่อน หากข้อมูลเหล่านี้ถูกต้อง หลุมอุกกาบาตส่วนใหญ่จะมาจากยุคนั้น และหลังจากนั้นก็เพิ่มจำนวนขึ้นเพียงเล็กน้อย หลุมอุกกาบาตบางแห่งมีรอยร่องและบางหลุมก่อตัวบนร่อง นี่แสดงให้เห็นว่าร่องบางอันค่อนข้างเก่า ในสถานที่ต่าง ๆ มีหลุมอุกกาบาตที่ค่อนข้างเล็กที่มีรังสีของอีเจ็คตาแผ่ออกมาจากพวกมัน หลุมอุกกาบาตของแกนีมีดนั้นประจบประแจงกว่าหลุมบนดาวพุธหรือดวงจันทร์

อาจเป็นเพราะความเปราะบางของเปลือกน้ำแข็งของแกนีมีด ซึ่งสามารถ (หรืออาจ) แบนราบภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง หลุมอุกกาบาตโบราณที่ราบเรียบเกือบหมด (เป็น "หลุมอุกกาบาต" ชนิดหนึ่ง) เรียกว่า palimpsests ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของแกนีมีดคือเมมฟิส facula ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 360 กม.

ภาพซีกโลกตามหลังของแกนีมีดที่ถ่ายจากยานอวกาศกาลิเลโอ (ปรับปรุงสีสัน) ที่มุมล่างขวามองเห็นรังสีสว่างของปล่อง Tashmet และที่มุมขวาบน - สนามใหญ่ออกจากปล่องเฮอร์เชฟ ส่วนของพื้นที่มืดของนิโคลสันอยู่ที่ด้านล่างซ้าย จากมุมขวาบน พรมแดนติดกับร่อง Harpagia

โครงสร้างทางธรณีวิทยาที่โดดเด่นแห่งหนึ่งของแกนีมีดคือพื้นที่มืดที่เรียกว่าภูมิภาคกาลิลี ซึ่งมองเห็นเครือข่ายของร่องหลายทิศทาง อาจเป็นไปได้ว่าภูมิภาคนี้มีลักษณะเป็นช่วงเวลาของกิจกรรมทางธรณีวิทยาอย่างรวดเร็วของดาวเทียม

แกนีมีดมีแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกซึ่งเชื่อกันว่าทำมาจากน้ำแข็ง ครอบคลุมละติจูดที่สูงกว่า 40° หมวกขั้วโลกถูกพบครั้งแรกระหว่างการบินผ่านยานโวเอเจอร์ พวกมันอาจก่อตัวขึ้นจากโมเลกุลของน้ำที่ถูกกระแทกออกจากพื้นผิวเมื่อถูกทิ้งระเบิดด้วยอนุภาคพลาสม่า โมเลกุลดังกล่าวสามารถย้ายไปยังละติจูดสูงจากละติจูดต่ำเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ หรืออาจเกิดจากบริเวณขั้วโลกเอง ผลการคำนวณและการสังเกตทำให้เราสามารถตัดสินได้ว่าสิ่งหลังเป็นความจริง การปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กของตัวเองในแกนีมีดนำไปสู่ความจริงที่ว่าอนุภาคที่มีประจุจะทิ้งระเบิดอย่างเข้มข้นเฉพาะบริเวณขั้ว - ขั้วที่ได้รับการป้องกันอย่างอ่อน ไอน้ำที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะสะสมในบริเวณที่เย็นที่สุดของพื้นที่เดียวกัน

บรรยากาศและไอโอโนสเฟียร์

ในปี 1972 นักดาราศาสตร์ชาวอินเดีย อังกฤษ และอเมริกันกลุ่มหนึ่งทำงานที่หอดูดาว Bossa ของชาวอินโดนีเซียรายงานการค้นพบบรรยากาศบางๆ รอบดาวเทียมขณะสังเกตการบดบังของดาวฤกษ์ พวกเขาประเมินความดันพื้นผิวของบรรยากาศที่ 0.1 Pa อย่างไรก็ตาม ในปี 1979 ยานโวเอเจอร์ 1 สังเกตเห็นการบดบังดาวของแกนีมีด (κ Centauri) และได้รับผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกัน การสังเกตเหล่านี้เกิดขึ้นในอัลตราไวโอเลตไกลที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 200 นาโนเมตร และมีความไวต่อการปรากฏตัวของก๊าซมากกว่าการวัดในแสงที่มองเห็นในปี 1972 เซนเซอร์ของยานโวเอเจอร์ตรวจไม่พบบรรยากาศ ขีดจำกัดสูงสุดของความเข้มข้นอยู่ที่ระดับ 1.5·10 9 อนุภาค/ซม. 3 ซึ่งสอดคล้องกับความดันพื้นผิวที่น้อยกว่า 2.5 µPa และนี่คือเกือบ 5 คำสั่งของขนาดที่น้อยกว่าที่ประมาณการไว้ในปี 1972

การมีอยู่ของบรรยากาศที่เป็นกลางแสดงถึงการมีอยู่ของบรรยากาศรอบนอกดาวเทียม เนื่องจากโมเลกุลของออกซิเจนจะแตกตัวเป็นไอออนจากการชนกับอิเล็กตรอนเร็วที่มาจากบรรยากาศแมกนีโตสเฟียร์และรังสีอัลตราไวโอเลตแบบแข็งจากแสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติของชั้นบรรยากาศรอบนอกของแกนีมีดนั้นมีความขัดแย้งพอๆ กับธรรมชาติของชั้นบรรยากาศ การตรวจวัดของกาลิเลโอบางส่วนได้แสดงให้เห็นความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ดาวเทียม ซึ่งบ่งชี้ว่ามีไอโอโนสเฟียร์ ขณะที่ความพยายามอื่นๆ ในการแก้ไขล้มเหลว ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนใกล้พื้นผิวตามการประมาณการต่างๆ อยู่ในช่วง 400 ถึง 2500 ซม. 3 . สำหรับปี 2551 ยังไม่ได้กำหนดพารามิเตอร์ของบรรยากาศรอบนอกที่เป็นไปได้ของแกนีมีด

แผนที่อุณหภูมิบนแกนีมีด

ข้อบ่งชี้เพิ่มเติมของการมีอยู่ของบรรยากาศออกซิเจนของแกนีมีดคือการตรวจจับก๊าซที่แช่แข็งเป็นน้ำแข็งบนพื้นผิวของมันจากข้อมูลสเปกตรัม มีรายงานการค้นพบแถบดูดซับโอโซน (O3) ในปี 2539 ในปี 1997 การวิเคราะห์ด้วยสเปกตรัมเผยให้เห็นเส้นการดูดกลืนของออกซิเจนไดเมอร์ (หรือไดอะตอมมิก) เส้นการดูดซึมดังกล่าวสามารถปรากฏได้ก็ต่อเมื่อออกซิเจนอยู่ในเฟสหนาแน่นเท่านั้น คำอธิบายที่ดีที่สุดคือออกซิเจนโมเลกุลถูกแช่แข็งเป็นน้ำแข็ง ความลึกของแถบดูดกลืน dimeric ขึ้นอยู่กับละติจูดและลองจิจูด (แต่ไม่ได้อยู่ที่พื้นผิวอัลเบโด) ซึ่งมีแนวโน้มลดลงตามละติจูด ขณะที่แนวโน้มของ O3 กลับตรงกันข้าม การทดลองในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิ 100 K ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพื้นผิวของแกนีมีด O2 จะละลายในน้ำแข็งและไม่สะสมในฟองอากาศ

เมื่อค้นพบโซเดียมในบรรยากาศของยูโรปาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็เริ่มมองหาโซเดียมในบรรยากาศของแกนีมีด ในปี 1997 เห็นได้ชัดว่าไม่มี (แม่นยำกว่าในยุโรปอย่างน้อย 13 เท่า) อาจเป็นเพราะพื้นผิวขาด หรือความจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กของแกนีมีดป้องกันไม่ให้อนุภาคที่มีประจุพุ่งออกมา เหนือสิ่งอื่นใด พบไฮโดรเจนอะตอมในบรรยากาศของแกนีมีด สังเกตได้จากระยะไกลถึง 3000 กม. จากพื้นผิวดาวเทียม ความเข้มข้นที่พื้นผิวประมาณ 1.5·10 4 ซม. 3

แมกนีโตสเฟียร์

ยานอวกาศกาลิเลโอจากปี 1995 ถึง 2000 ทำการบินผ่านใกล้ ๆ หกครั้งใกล้กับแกนีมีด (G1, G2, G7, G8, G28 และ G29) และพบว่าแกนีมีดมีสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างทรงพลังและแม้แต่แมกนีโตสเฟียร์ของมันเอง โดยไม่ขึ้นกับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี ขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กคือ 1.3×10 13 T m 3 ซึ่งมากกว่าปรอทสามเท่า แกนของไดโพลแม่เหล็กเอียง 176° เทียบกับแกนหมุนของแกนีมีด ซึ่งหมายความว่ามันมุ่งตรงไปปะทะโมเมนต์แม่เหล็กของดาวพฤหัส ขั้วแม่เหล็กเหนือของแกนีมีดอยู่ใต้ระนาบของวงโคจร การเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กไดโพลที่เกิดจากโมเมนต์แม่เหล็กคงที่ที่เส้นศูนย์สูตรของดาวเทียมคือ 719 ± 2 nT (สำหรับการเปรียบเทียบ การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีที่ระยะห่างของแกนีมีดคือ 120 nT) ทิศทางตรงกันข้ามของสนามแม่เหล็กของแกนีมีดและดาวพฤหัสบดีทำให้สามารถเชื่อมต่อด้วยแม่เหล็กใหม่ได้ การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กของแกนีมีดที่ขั้วของมันเองนั้นมากกว่าที่เส้นศูนย์สูตรสองเท่า และมีค่าเท่ากับ 1440 nT

แกนีมีดเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีสนามแม่เหล็กเป็นของตัวเอง มันมีขนาดเล็กมากและแช่อยู่ในสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือประมาณ 2-2.5 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนีมีด (ซึ่งก็คือ 5268 กม.) สนามแม่เหล็กของแกนีมีดมีขอบเขตของเส้นสนามปิดที่ต่ำกว่าละติจูด 30° ซึ่งอนุภาคที่มีประจุ (อิเล็กตรอนและไอออน) ติดอยู่ ทำให้เกิดแถบรังสีชนิดหนึ่ง ไอออนประเภทหลักในแมกนีโตสเฟียร์คือออกซิเจนไอออน O+ ซึ่งสอดคล้องกับบรรยากาศออกซิเจนที่หายากของดาวเทียม ในบริเวณขั้วโลกเหนือที่ละติจูดเหนือ 30° เส้นสนามแม่เหล็กจะไม่ปิดและเชื่อมต่อแกนีมีดกับไอโอโนสเฟียร์ของดาวพฤหัส ในภูมิภาคเหล่านี้ พบอิเล็กตรอนและไอออนที่มีพลังงานสูง (หลายสิบและหลายร้อยกิโลอิเล็กตรอนโวลต์) ซึ่งอาจทำให้เกิดแสงออโรร่าที่สังเกตได้รอบๆ ขั้วของแกนีมีด นอกจากนี้ ไอออนหนักยังถูกสะสมอย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวขั้วของดวงจันทร์ ทำให้น้ำแข็งกลายเป็นผงและทำให้น้ำแข็งมืดลง

สนามแม่เหล็กของแกนีมีดในสนามของดาวพฤหัสบดี เส้นฟิลด์ที่ปิดจะถูกทำเครื่องหมายด้วยสีเขียว

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของแกนีมีดกับพลาสมา Jovian คล้ายกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมสุริยะกับสนามแม่เหล็กของโลกในหลาย ๆ ด้าน พลาสมาหมุนร่วมกับดาวพฤหัสบดีและชนกับสนามแม่เหล็กของแกนีมีดที่ด้านท้ายของมัน เช่นเดียวกับลมสุริยะกับสนามแม่เหล็กของโลก ความแตกต่างที่สำคัญคือความเร็วของการไหลของพลาสมา: เหนือเสียงในกรณีและเปรี้ยงปร้างในกรณีของแกนีมีด นั่นคือเหตุผลที่สนามแม่เหล็กของแกนีมีดไม่มีคลื่นกระแทกจากด้านปัญญาอ่อน

นอกจากโมเมนต์แม่เหล็กแล้ว แกนีมีดยังมีสนามแม่เหล็กไดโพลเหนี่ยวนำด้วย เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีใกล้กับดวงจันทร์ โมเมนต์ไดโพลเหนี่ยวนำจะพุ่งเข้าหาหรือออกจากดาวพฤหัสบดี (ตามกฎของเลนซ์) สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำของแกนีมีดนั้นมีระดับที่อ่อนแอกว่าตัวมันเอง การเหนี่ยวนำของมันที่เส้นศูนย์สูตรแม่เหล็กอยู่ที่ประมาณ 60 nT (ความแรงของสนามครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัสบดีที่นั่น) สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำของแกนีมีดคล้ายกับสนามแม่เหล็กของคัลลิสโตและยูโรปา และบ่งชี้ว่าดาวเทียมดวงนี้มีมหาสมุทรน้ำใต้ผิวดินที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงด้วย

เนื่องจากแกนีมีดมีความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงและมีแกนที่เป็นโลหะ สนามแม่เหล็กถาวรของแกนีมีดจึงอาจเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับของโลก: อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของสารนำไฟฟ้าในลำไส้ หากสนามแม่เหล็กเกิดจากเอฟเฟกต์แมกนีโตไฮโดรไดนามิก นี่อาจเป็นผลจากการเคลื่อนที่แบบพาความร้อนของสารต่างๆ ในแกนกลาง

แม้จะมีแกนเหล็กอยู่ แต่สนามแม่เหล็กของแกนีมีดยังคงเป็นปริศนา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัตถุอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันไม่มี จากการวิจัยบางส่วนพบว่าแกนขนาดเล็กดังกล่าวควรจะเย็นลงจนถึงจุดที่การเคลื่อนที่ของของไหลและการบำรุงรักษาสนามแม่เหล็กเป็นไปไม่ได้ คำอธิบายหนึ่งคือ สนามได้รับการดูแลโดยเรโซแนนซ์โคจรเดียวกันกับที่นำไปสู่ภูมิประเทศพื้นผิวที่ซับซ้อน: เนื่องจากความร้อนจากกระแสน้ำอันเนื่องมาจากเรโซแนนซ์ของวงโคจร เสื้อคลุมจึงปกป้องแกนกลางไม่ให้เย็นลง คำอธิบายอีกประการหนึ่งคือการสะกดจิตที่เหลือของหินซิลิเกตในเสื้อคลุมซึ่งเป็นไปได้หากดาวเทียมมีมากกว่า สนามที่แข็งแกร่งในอดีต.

การศึกษาของ

รูปภาพของแกนีมีดที่ถ่ายโดย Pioneer 10 ในปี 1973

ดาวพฤหัสบดี (เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ก๊าซอื่น ๆ ทั้งหมด) ได้รับการศึกษาอย่างตั้งใจโดยสถานีอวกาศของ NASA หลาย ยานอวกาศสำรวจแกนีมีดอย่างใกล้ชิด รวมถึงเครื่องบินผ่านสี่ลำในปี 1970 และเครื่องบินผ่านหลายลำจากช่วงทศวรรษ 1990 ถึงปี 2000

ภาพถ่ายแรกของแกนีมีดจากอวกาศถ่ายโดย Pioneer 10 ที่บินผ่านดาวพฤหัสบดีในเดือนธันวาคม 2516 และโดย Pioneer 11 ที่บินในปี 2517 ต้องขอบคุณพวกเขาที่ได้รับข้อมูลที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของดาวเทียม (เช่น Pioneer-10 ระบุขนาดและความหนาแน่น) ภาพแสดงรายละเอียดขนาดเล็กถึง 400 กม. Pioneer 10 เข้าใกล้ที่สุดคือ 446,250 กิโลเมตร

ยานอวกาศโวเอเจอร์

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2522 ยานโวเอเจอร์ 1 ผ่านแกนีมีดในระยะทาง 112,000 กม. และในเดือนกรกฎาคม - ยานโวเอเจอร์ 2 ที่ระยะทาง 50,000 กม. พวกเขาส่งภาพคุณภาพสูงของพื้นผิวดาวเทียมและทำการวัดหลายชุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาระบุขนาดของมันและกลายเป็นว่านี่คือที่สุด ดาวเทียมขนาดใหญ่ในระบบสุริยะ (ก่อนหน้านี้ถือเป็นดาวเทียมไททันที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์) สมมติฐานปัจจุบันเกี่ยวกับธรณีวิทยาของดาวเทียมมาจากข้อมูลจากยานโวเอเจอร์

ตั้งแต่ธันวาคม 2538 ถึงกันยายน 2546 ระบบดาวพฤหัสบดีได้รับการศึกษาโดยกาลิเลโอ ในช่วงเวลานี้ เขาเข้าใกล้แกนีมีดถึงหกครั้ง ชื่อช่วงคือ G1, G2, G7, G8, G28 และ G29 ระหว่างการบินผ่าน (G2) ที่ใกล้ที่สุด กาลิเลโอได้ผ่านพื้นผิวของมันไป 264 กิโลเมตร และส่งข้อมูลอันมีค่ามากมายเกี่ยวกับมัน รวมถึงภาพถ่ายที่มีรายละเอียด ระหว่างการบินผ่าน G1 ในปี 1996 กาลิเลโอได้ค้นพบสนามแม่เหล็กใกล้แกนีมีด และในปี 2544 มหาสมุทรใต้ดิน ด้วยข้อมูลของกาลิเลโอ ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองที่ค่อนข้างแม่นยำได้ โครงสร้างภายในดาวเทียม. กาลิเลโอยังส่งสเปกตรัมจำนวนมากและพบสารที่ไม่ใช่น้ำแข็งหลายชนิดบนพื้นผิวของแกนีมีด

ระหว่างทางไปดาวพลูโตในปี 2550 นิวฮอริซอนส์ได้ส่งภาพถ่ายแกนีมีดที่มองเห็นได้และอินฟราเรดกลับมา รวมทั้งข้อมูลภูมิประเทศและองค์ประกอบ

Europa Jupiter System Mission (EJSM) ที่เสนอให้เปิดตัวในปี 2020 เป็นโครงการร่วมของ NASA, ESA และ Roscosmos เพื่อศึกษาดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2552 มีการประกาศว่า ESA และ NASA ให้ความสำคัญกับภารกิจนี้มากกว่าภารกิจ Titan Saturn System สำหรับ ESA เงินทุนสำหรับภารกิจนี้ถูกขัดขวางโดยข้อเท็จจริงที่ว่าหน่วยงานมีโครงการอื่นๆ ที่ต้องใช้เงินทุน จำนวนยานพาหนะที่จะเปิดตัวแตกต่างกันไปตั้งแต่สองถึงสี่คัน: Jupiter Europa Orbiter (NASA), Jupiter Ganymede Orbiter (ESA), Jupiter Magnetospheric Orbiter (JAXA) และ Jupiter Europa Lander (Roskosmos)

หนึ่งในภารกิจที่ถูกยกเลิกในการศึกษา Ganymede คือภารกิจ Jupiter Icy Moons Orbiter สำหรับเที่ยวบิน ยานอวกาศเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกนำมาใช้ ซึ่งจะสะดวกสำหรับการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแกนีมีด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการตัดงบประมาณ ภารกิจจึงถูกยกเลิกในปี 2548 ภารกิจที่เสนออีกประการหนึ่งเรียกว่า "ความยิ่งใหญ่ของแกนีมีด" - "ความงดงามของแกนีมีด"

เมื่อวันที่ 2 พฤษภาคม 2555 องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ได้ประกาศการเริ่มต้นภารกิจ Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) ในปี 2565 โดยเดินทางมาถึงระบบดาวพฤหัสบดีในปี 2573 หนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของภารกิจนี้คือการสำรวจ Ganymede ซึ่งจะเริ่มในปี 2033 รัสเซียด้วยการมีส่วนร่วมของ ESA ยังตั้งใจที่จะส่งคนลงจอดไปที่แกนีมีดเพื่อค้นหาสัญญาณแห่งชีวิตและทำการศึกษาระบบดาวพฤหัสบดีอย่างครอบคลุมในฐานะตัวแทนทั่วไปของก๊าซยักษ์



แกนีมีด ซึ่งเป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดี ถูกค้นพบโดย G. Galileo นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีผู้ยิ่งใหญ่ในปี 1610 พร้อมๆ กับพี่น้องสามคนของเขา ตั้งแต่นั้นมา4 เทห์ฟากฟ้าเรียกว่า "ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ"

นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน S. Mariy ยังทำหน้าที่เป็นผู้แข่งขันในการค้นพบนี้ เขาอ้างว่าได้พบดาวเทียมเมื่อหนึ่งปีก่อนกาลิเลโอ แต่เขาไม่สามารถให้หลักฐานได้

ผู้ค้นพบระบุชื่อดาวเทียมที่ค้นพบด้วยตัวเลข แม้ว่านักดาราศาสตร์คนอื่น ๆ (รวมถึง S. Marius และ I. Kepler) จะแนะนำชื่อ หนึ่งในนั้นเกี่ยวข้องกับชื่อของผู้ที่ใกล้ชิดกับดาวพฤหัสบดี (ในตำนานเทพเจ้ากรีก Zeus) ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการ แต่ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 เท่านั้น

แกนีมีดคือพระจันทร์ดวงเดียวที่มี ชื่อชาย. ตามตำนานเล่าว่าซุสตกหลุมรักลูกชายของกษัตริย์โทรจันแกนีมีดและกลายเป็นนกอินทรีพาเขาไปที่โอลิมปัส

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับแกนีมีด

แกนีมีดเป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดในระบบของเรา เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5270 กม. และมวลของมันคือ 1.45 * 1023 กก.

ดาวเทียมถูกลบออกจากดาวเคราะห์โดยเฉลี่ย 1 ล้านกม. และเลี่ยงผ่านใน 7.1 วันโลก

เทห์ฟากฟ้าประกอบด้วยแกนเหล็กหลอมเหลว เสื้อคลุมแบบภูเขา และเปลือกน้ำแข็งที่หนา (850–950 กม.)

ความหนาแน่นของวัตถุซึ่งเกือบ 2 g/cm3 แสดงว่าสัดส่วนของหินและน้ำแข็งในวัตถุนั้นใกล้เคียงกัน

มีสมมติฐานว่าภายใต้ชั้นน้ำแข็งนั้นมีมหาสมุทร ซึ่งเป็นของเหลวที่คงสภาพไว้เนื่องจากแรงดันมหาศาล

พื้นผิวของแกนีมีดมีอยู่สองประเภท พื้นที่โบราณที่มีสีเข้มปกคลุมไปด้วยหลุมอุกกาบาตลึก (หลุมอุกกาบาต) อันที่อายุน้อยกว่าและเบากว่านั้นเกิดขึ้นจากกระบวนการแปรสัณฐาน

สันนิษฐานว่าเมื่อประมาณ 4 ล้านปีก่อน ดาวเทียมถูกโจมตีอย่างทรงพลังของดาวเคราะห์น้อย

แกนีมีดมีบรรยากาศที่อ่อนแอโดยมีออกซิเจนที่เกิดจากการละลายของน้ำแข็ง

การปล่อยแสงเหนือดาวเทียมนั้นอ่อน แต่ก็มีจุดสว่างที่สร้างเอฟเฟกต์แสงเหนือเช่นกัน

แกนีมีดมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวในการมีสนามแม่เหล็กขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี ในระดับหนึ่งยืนยันสมมติฐานของการมีอยู่ของมหาสมุทรใต้ดิน

ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดเป็นวัตถุที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการค้นหาชีวิต ยานสำรวจหลายลำที่ส่งไปยังดาวพฤหัสบดียังได้ศึกษาคุณสมบัติของแกนีมีดด้วย

เนื่องจากแกนีมีดมีรูปร่างและลักษณะคล้ายดวงจันทร์ในหลาย ๆ ด้าน นักวิทยาศาสตร์จึงพิจารณาว่าดวงจันทร์เป็นวัตถุที่เป็นไปได้สำหรับการล่าอาณานิคม โครงการใหม่หลายโครงการอยู่ระหว่างรอการอนุมัติ

ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดี Ganymede นั้นหาได้ง่ายบนท้องฟ้าเสมือนจริง โดยการซื้อคุณจะได้รับของขวัญล้ำค่าสำหรับตัวคุณเองหรือของขวัญเซอร์ไพรส์สำหรับคนที่คุณรัก

> แกนีมีด

แกนีมีด- ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะจากกลุ่มกาลิเลโอ: ตารางพารามิเตอร์พร้อมภาพถ่าย การตรวจจับ การวิจัย ชื่อ แมกนีโตสเฟียร์ องค์ประกอบ บรรยากาศ

แกนีมีดเป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดไม่เพียงแต่ของระบบดาวพฤหัสบดีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบสุริยะทั้งหมดด้วย

ในปี ค.ศ. 1610 ปีกาลิเลโอกาลิเลโอได้ค้นพบสิ่งที่น่าอัศจรรย์ในขณะที่เขาพบจุดสว่าง 4 แห่งใกล้กับดาวพฤหัสบดียักษ์ ตอนแรกเขาคิดว่ามีดาวอยู่ข้างหน้าเขา แต่แล้วเขาก็รู้ว่าเขากำลังเห็นดาวเทียม

ในหมู่พวกเขาคือแกนีมีดซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะซึ่งใหญ่กว่าดาวพุธ นอกจากนี้ยังเป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวที่มีสนามแม่เหล็ก บรรยากาศของออกซิเจน และมหาสมุทรภายใน

การค้นพบและชื่อของดวงจันทร์แกนีมีด

ในบันทึกของจีน สามารถพบบันทึกว่า Gan De ยังคงสามารถสังเกตได้โดย Gan De ใน 365 ปีก่อนคริสตกาล อย่างไรก็ตาม การค้นพบนี้มาจากกาลิเลโอ ซึ่งเมื่อวันที่ 7 มกราคม ค.ศ. 1610 ได้ส่งอุปกรณ์ขึ้นไปบนท้องฟ้าได้สำเร็จ

ในขั้นต้น ดาวเทียมทั้งหมดเรียกว่าเลขโรมัน แต่ไซมอน มาริอุส ซึ่งอ้างว่าพบดวงจันทร์โดยลำพัง ได้เสนอชื่อของตัวเอง ซึ่งเรายังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้

ในตำนานของกรีกโบราณ แกนีมีดเป็นลูกของกษัตริย์ทรอส

ขนาด มวล และโคจรของดวงจันทร์แกนีมีด

ด้วยรัศมี 2634 กม. (0.413 โลก) แกนีมีดเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบของเรา แต่มวลคือ 1.4619 x 10 23 ซึ่งบ่งบอกถึงองค์ประกอบของน้ำน้ำแข็งและซิลิเกต

ดัชนีความเยื้องศูนย์คือ 0.0013 และระยะทางผันผวนระหว่าง 1,069,200 กม. ถึง 1,071,600 กม. (เฉลี่ย 1,070,400 กม.) ใช้เวลา 7 วัน 3 ชั่วโมงในวงโคจร อยู่ในบล็อกโน้มถ่วงกับดาวเคราะห์

ดังนั้น คุณจึงรู้ว่าดาวเคราะห์แกนีมีดเป็นดาวบริวารของดาวดวงใด

วงโคจรเอียงไปทางเส้นศูนย์สูตรของดาวเคราะห์ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรจาก 0 เป็น 0.33° ดาวเทียมได้รับการปรับให้เป็นเรโซแนนซ์ 4:1 กับ Io และเรโซแนนซ์ 2: 1 กับยูโรปา

องค์ประกอบและพื้นผิวของดวงจันทร์แกนีมีด

ดัชนีความหนาแน่น 1.936 g/cm3 บ่งชี้ว่ามีสัดส่วนของหินและน้ำแข็งเท่ากัน น้ำแข็งน้ำถึง 46-50% ของมวลดวงจันทร์ (ต่ำกว่าคัลลิสโต) โดยมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดแอมโมเนีย พื้นผิวอัลเบโด - 43%

จากการสำรวจด้วยรังสีอัลตราอินฟราเรดและยูวีพบว่ามีคาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไซยาโนเจน ไฮโดรซัลเฟตและสารต่างๆ สารประกอบอินทรีย์. การศึกษาในภายหลังพบว่าโซเดียมซัลเฟตและแมกนีเซียมซัลเฟตที่อาจมาจากมหาสมุทรใต้ผิวดิน

ภายในดวงจันทร์แกนีมีดของดาวพฤหัสบดีมีแกน (เหล็ก ชั้นเหล็กเหลว และนอกซัลไฟด์) เสื้อคลุมซิลิเกตและเปลือกน้ำแข็ง เชื่อกันว่าแกนกลางขยายออกไปภายในรัศมี 500 กม. และอุณหภูมิอยู่ที่ 1,500-1700 K ที่ความดัน 10 Pa

การปรากฏตัวของแกนเหล็กเหลวและนิกเกิลนั้นบ่งบอกถึงสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์ สาเหตุส่วนใหญ่มาจากการพาความร้อนในเหล็กเหลวที่มีค่าการนำไฟฟ้าในระดับสูง ดัชนีความหนาแน่นแกนสูงถึง 5.5-6 g/cm3 และสำหรับเสื้อคลุมซิลิเกตจะสูงถึง 3.4-3.6 g/cm 3

เสื้อคลุมถูกแสดงโดย chondrites และเหล็ก เปลือกน้ำแข็งชั้นนอกเป็นชั้นที่ใหญ่ที่สุด (800 กม.) มีความเห็นว่ามหาสมุทรของเหลวตั้งอยู่ระหว่างชั้นต่างๆ ออโรร่าอาจบ่งบอกถึงสิ่งนี้

บนพื้นผิวมีสองประเภทของการบรรเทาทุกข์ เหล่านี้เป็นพื้นที่โบราณ มืด และเป็นหลุมอุกกาบาต เช่นเดียวกับพื้นที่เล็กและสว่างที่มีสันเขาและร่อง

ส่วนที่มืดกินพื้นที่ 1/3 ของพื้นผิวทั้งหมด สีของมันเกิดจากการมีดินเหนียวและสารอินทรีย์ในน้ำแข็ง เชื่อกันว่าสิ่งทั้งปวงอยู่ในรูปปล่องภูเขาไฟ

แนวลูกฟูกมีลักษณะแปรสัณฐานซึ่งเกี่ยวข้องกับการแช่แข็งและความร้อนจากน้ำขึ้นน้ำลง การหักงออาจทำให้อุณหภูมิภายในวัตถุสูงขึ้นและดันไปกระทบกับธรณีภาค ทำให้เกิดรอยเลื่อนและรอยร้าวที่ทำลาย 70% ของภูมิประเทศที่มืดมิด

หลุมอุกกาบาตส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในบริเวณที่มืด แต่สามารถพบได้ทุกที่ เชื่อกันว่าเมื่อ 3.5-4 พันล้านปีก่อนแกนีมีดได้ผ่านช่วงเวลาของการโจมตีดาวเคราะห์น้อยที่ใช้งานอยู่ เปลือกน้ำแข็งอ่อนลง ดังนั้นความกดอากาศจึงราบเรียบ

มีแผ่นน้ำแข็งที่มีน้ำแข็งที่ยานโวเอเจอร์ค้นพบ ข้อมูลจากเครื่องมือกาลิเลโอยืนยันว่าน่าจะเกิดจากการทิ้งระเบิดด้วยพลาสมา

บรรยากาศของดวงจันทร์แกนีมีด

แกนีมีดมีชั้นออกซิเจนบางๆ มันถูกสร้างขึ้นเนื่องจากมีน้ำแข็งบนพื้นผิว ซึ่งแบ่งออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนเมื่อสัมผัสกับรังสียูวี

การปรากฏตัวของบรรยากาศนำไปสู่ผลกระทบของแอร์บรัช - การปล่อยแสงที่อ่อนแอที่เกิดจากอนุภาคออกซิเจนและพลังงาน ไม่มีความสม่ำเสมอ จึงเกิดจุดสว่างขึ้นเหนือดินแดนขั้วโลก

สเปกโตรกราฟพบโอโซนและออกซิเจน สิ่งนี้บ่งบอกถึงการปรากฏตัวของบรรยากาศรอบนอกเนื่องจากโมเลกุลของออกซิเจนถูกแตกตัวเป็นไอออนโดยผลกระทบของอิเล็กตรอน แต่สิ่งนี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน

สนามแม่เหล็กของดวงจันทร์แกนีมีด

แกนีมีดเป็นดาวเทียมที่มีเอกลักษณ์เฉพาะเพราะมีสนามแม่เหล็ก ค่าของโมเมนต์แม่เหล็กคงที่คือ 1.3 x 10 3 T m 3 (สูงกว่าค่าของปรอทสามเท่า) ไดโพลแม่เหล็กตั้งไว้ที่ 176° เทียบกับโมเมนต์แม่เหล็กของดาวเคราะห์

ความแรงของสนามแม่เหล็กถึง 719 เทสลาและเส้นผ่านศูนย์กลางของสนามแม่เหล็กคือ 10.525-13.156 กม. เส้นสนามปิดอยู่ต่ำกว่าละติจูด 30° ซึ่งอนุภาคที่มีประจุถูกดักจับและสร้างแถบรังสี ในบรรดาไอออนนั้น ออกซิเจนที่แตกตัวเป็นไอออนเดี่ยวนั้นพบได้บ่อยที่สุด

การสัมผัสระหว่างสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์กับพลาสมาของดาวเคราะห์คล้ายกับสถานการณ์ของลมสุริยะและสนามแม่เหล็กของโลก สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำบ่งบอกถึงการมีอยู่ของมหาสมุทรใต้ดิน

แต่ความเป็นไปได้ของสนามแม่เหล็กยังคงเป็นปริศนา ดูเหมือนว่ามันเกิดขึ้นจากไดนาโม - การเคลื่อนที่ของวัสดุเข้าสู่แกนกลาง แต่มีไดนาโมอื่นๆ ที่ไม่มีสนามแม่เหล็ก เชื่อกันว่าการสั่นพ้องของวงโคจรอาจเป็นคำตอบ การเพิ่มความร้อนขึ้นน้ำลงสามารถป้องกันแกนกลางและป้องกันไม่ให้เย็นตัวลง หรือสิ่งทั้งหมดอยู่ในแรงดึงดูดที่เหลือของหินซิลิเกต

ความเป็นอยู่ของดวงจันทร์แกนีมีด

Ganymede ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับการค้นหาสิ่งมีชีวิตเนื่องจากมหาสมุทรใต้ผิวดินที่เป็นไปได้ การวิเคราะห์ในปี 2014 ยืนยันว่าอาจมีชั้นมหาสมุทรหลายชั้นคั่นด้วยแผ่นน้ำแข็ง ยิ่งกว่านั้น ส่วนล่างสัมผัสเสื้อคลุมที่เป็นหิน

นี่เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากความร้อนจากการงอของคลื่นสามารถเข้าไปในน้ำเพื่อรองรับรูปแบบชีวิตได้ การมีออกซิเจนเพิ่มโอกาสเท่านั้น

การสำรวจดาวเทียมแกนีมีด

ยานสำรวจหลายลำถูกส่งไปยังดาวพฤหัสบดี ดังนั้นพวกเขาจึงติดตามคุณสมบัติของแกนีมีดด้วย Pioneer 10 (1973) และ Pioneer 11 (1974) เป็นคนแรกที่บิน พวกเขาให้รายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพ ตามมาด้วยยานโวเอเจอร์ 1 และ 2 ในปี 2522 ในปี 2538 กาลิเลโอเข้าสู่วงโคจรโดยศึกษาดาวเทียมตั้งแต่ปี 2539-2543 เขาสามารถตรวจจับสนามแม่เหล็ก มหาสมุทรภายใน และให้ภาพสเปกตรัมจำนวนมาก

การตรวจสอบครั้งล่าสุดเกิดขึ้นในปี 2550 จากยานนิวฮอริซอนส์ที่บินไปยังดาวพลูโต โพรบสร้างแผนที่ภูมิประเทศและองค์ประกอบของยุโรปและแกนีมีด

ขณะนี้มีหลายโครงการที่รอการอนุมัติ ในปี 2565-2567 สามารถเปิด JUICE ที่จะครอบคลุมดวงจันทร์กาลิลีทั้งหมด

ในบรรดาโครงการที่ถูกยกเลิกคือ JIMO ซึ่งกำลังจะศึกษารายละเอียดดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบ สาเหตุของการยกเลิกคือการขาดเงิน

การตั้งรกรากของดวงจันทร์แกนีมีด

แกนีมีดเป็นหนึ่งในผู้สมัครที่ยอดเยี่ยมสำหรับอาณานิคมและการเปลี่ยนแปลง นี่คือวัตถุขนาดใหญ่ที่มีแรงโน้มถ่วง 1.428 m/s 2 (ชวนให้นึกถึงดวงจันทร์) ซึ่งหมายความว่าการปล่อยจรวดจะใช้เชื้อเพลิงน้อยลง

สนามแม่เหล็กจะป้องกัน รังสีคอสมิกและน้ำแข็งในน้ำจะช่วยสร้างออกซิเจน น้ำ และเชื้อเพลิงจรวด แต่ไม่มีปัญหา แมกนีโตสเฟียร์ไม่หนาแน่นเท่าที่เราคุ้นเคย ดังนั้นจึงไม่สามารถป้องกันดาวพฤหัสบดีจากรังสีได้

นอกจากนี้ แมกนีโตสเฟียร์ยังไม่เพียงพอที่จะรักษาชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นและอุณหภูมิที่สบาย ในบรรดาวิธีแก้ปัญหาคือความเป็นไปได้ในการสร้างการตั้งถิ่นฐานใต้ดินใกล้กับแหล่งน้ำแข็ง จากนั้นเราจะไม่ถูกคุกคามจากรังสีและน้ำค้างแข็ง จนถึงตอนนี้ สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงแบบร่างและแบบร่างเท่านั้น แต่แกนีมีดสมควรได้รับความสนใจอย่างใกล้ชิด เพราะวันหนึ่งมันอาจกลายเป็นแหล่งชีวิตหรือบ้านหลังที่สอง แผนที่จะเปิดเผยรายละเอียดพื้นผิวของแกนีมีด

คลิกที่ภาพเพื่อขยาย

กลุ่ม อมัลเธีย	· · ·
กาลิเลียน ดาวเทียม	· · ·
กลุ่ม Themisto
กลุ่ม เทือกเขาหิมาลัย	· · · ·
กลุ่ม Ananke	· · · · · · · · · · · · · · · ·
กลุ่ม กรรม	· · · · · · ·