ปัจจุบัน ส่วนสำคัญของการวิจัยเกี่ยวกับดาวเคราะห์วิทยาของระบบสุริยะนั้นอุทิศให้กับดาวเทียมของดาวเคราะห์ยักษ์ ความสนใจในพวกมันเพิ่มขึ้นในช่วงเปลี่ยนอายุเจ็ดสิบถึงแปดสิบ หลังจากที่ภาพแรกสุดจากยานอวกาศโวเอเจอร์เปิดเผยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นถึงความหลากหลายและความซับซ้อนอันน่าทึ่งของโลกอันห่างไกลเหล่านี้ หนึ่งในเป้าหมายของการศึกษาที่น่าสนใจคือดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดี - แกนีมีด
สรุประบบดาวพฤหัสบดี
เมื่อพูดถึงดาวเทียม ตามกฎแล้ว ดาวเทียมจะไม่คำนึงถึงความแตกต่างในจำนวนของวัตถุขนาดเล็กที่ประกอบเป็นระบบวงแหวน ซึ่งมีขนาดใหญ่มากบนดาวเสาร์และเจียมเนื้อเจียมตัวมากกว่าบนดาวพฤหัสบดี เมื่อพิจารณาตามนี้ ดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะยังมีจำนวนมากที่สุดตามข้อมูลที่ทันสมัย บริวาร
จำนวนดาวเทียมที่รู้จักเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ภายในปี 2560 เป็นที่ทราบกันว่าดาวพฤหัสบดีมีดาวเทียม 67 ดวง ซึ่งใหญ่ที่สุดเทียบได้กับดาวเคราะห์ และตัวเล็กมีขนาดประมาณหนึ่งกิโลเมตร เมื่อต้นปี 2562 จำนวนดาวเทียมเปิดถึง 79 ดวงแล้ว
ดาวเทียมกาลิเลียน
สี่ที่ใหญ่ที่สุด นอกจากดาวเคราะห์เองแล้ว กาลิเลโอ กาลิเลอียังค้นพบวัตถุในระบบดาวพฤหัสบดีในปี ค.ศ. 1610 เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา พวกเขาได้รับชื่อรวมของพวกเขา ดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีได้รับการตั้งชื่อตามผู้เป็นที่รักของเทพเจ้าสูงสุดแห่งวิหารกรีก - โรมัน: Io, Europa, Ganymede และ Callisto มองเห็นได้ง่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์หรือกล้องส่องทางไกลขนาดเล็ก ดาวเทียมแต่ละดวงเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดาวเคราะห์มาก
Io - ใกล้โลกที่สุด - มีความโดดเด่นตรงที่เป็นวัตถุที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดในระบบสุริยะ เนื่องจากอิทธิพลของกระแสน้ำของดาวพฤหัสบดี เช่นเดียวกับยูโรปาและแกนีมีด ภูเขาไฟมากกว่าสี่ร้อยแห่งจึงกระทำการบนไอโอ พื้นผิวทั้งหมดของดาวเทียมซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์เล็กน้อย ถูกปกคลุมด้วยการปล่อยกำมะถันและสารประกอบของมัน
ยูโรปาเป็นดาวเทียมที่ใหญ่เป็นอันดับสอง ซึ่งเล็กกว่าดวงจันทร์เล็กน้อย มันถูกปกคลุมด้วยเปลือกแข็งที่มีรอยตำหนิและรอยแตก มีสัญญาณของมหาสมุทรน้ำของเหลวภายใต้เปลือกนี้ ยูโรปาเป็นหนึ่งในตัวเลือกอันดับต้นๆ ในการค้นหาชีวิตนอกโลก
ดวงจันทร์ที่ใหญ่เป็นอันดับสามคือแกนีมีด ฟีเจอร์ต่างๆ จะกล่าวถึงในรายละเอียดด้านล่าง
คัลลิสโตเป็นดาวเทียมกาลิลีที่อยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีมากที่สุด มีเส้นผ่านศูนย์กลางใกล้เคียงกับดาวพุธมาก พื้นผิวของคัลลิสโตมีความเก่าแก่มาก โดยมีหลุมอุกกาบาตจำนวนมากซึ่งบ่งบอกว่าเกี่ยวกับการขาดกิจกรรมทางธรณีวิทยา โครงสร้างบางรุ่นช่วยให้มีมหาสมุทรของเหลวอยู่ใต้พื้นผิวของ Callisto
ภาพด้านล่างแสดงดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีโดยเรียงลำดับระยะห่างจากมันและเปรียบเทียบกับขนาดของโลกและดวงจันทร์
แกนีมีด: ขนาดและวงโคจร
เส้นผ่านศูนย์กลางของแกนีมีดคือ 5268 กม. ซึ่งมากกว่าดาวพุธเกือบ 400 กม. มันไม่ได้เป็นเพียงดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดี แต่ยังเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดและใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะด้วย แกนีมีดมีขนาดใหญ่กว่าหนึ่งเท่าครึ่งและใหญ่เป็นสองเท่าของดวงจันทร์
ดาวเทียมอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีมากกว่าหนึ่งล้านกิโลเมตรเล็กน้อย โดยเคลื่อนที่เป็นวงโคจรเกือบเป็นวงกลม ทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างสมบูรณ์ใน 7.15 วันโลก การหมุนของแกนีมีดเกิดขึ้นพร้อมกันกับการปฏิวัติรอบโลก ดังนั้นเขาจึงหันไปหาดาวพฤหัสบดีที่มีซีกโลกเดียวกันเสมอ เช่นเดียวกับดวงจันทร์ที่มายังโลก
องค์ประกอบและโครงสร้างของดาวเทียม
นอกจากหินและเหล็กแล้ว แกนีมีดยังมีน้ำปริมาณมาก (ส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง) ที่มีส่วนผสมของสารระเหย เช่น แอมโมเนีย ข้อมูลการวิเคราะห์สเปกตรัมยังระบุถึงการมีอยู่ของคาร์บอนไดออกไซด์ สารประกอบกำมะถัน และอาจเป็นสารอินทรีย์ในรูปของส่วนผสม (ที่เรียกว่าทอลินส์) บนผิวของมัน
แบบจำลองโครงสร้างของแกนีมีดขึ้นอยู่กับผลการศึกษาคุณสมบัติของการหมุนและสนามแม่เหล็ก สันนิษฐานว่าดาวเทียมประกอบด้วยชั้นที่เด่นชัดดังต่อไปนี้:
- แกนเสริมธาตุเหล็ก;
- ชั้นในซิลิเกต;
- ชั้นนอกส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง
- มหาสมุทรเค็มใต้ผิวน้ำที่ปูด้วยน้ำแข็ง
- เปลือกขององค์ประกอบและโครงสร้างที่ซับซ้อน
คุณสมบัติพื้นผิว
รูปภาพดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีซึ่งได้รับจากยานโวเอเจอร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งภารกิจกาลิเลโอ แสดงให้เห็นถึงความหลากหลายและโครงสร้างที่ซับซ้อนของพื้นผิว ประมาณหนึ่งในสามของพื้นที่ของแกนีมีดถูกครอบครองโดยพื้นที่มืดซึ่งดูโบราณและมีหลุมอุกกาบาตจำนวนมาก บริเวณที่เบากว่านั้นค่อนข้างจะอายุน้อยกว่า เนื่องจากมีการก่อตัวของแรงกระแทกน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด พวกมันมีลักษณะเป็นร่อง มีรอยแตกและสันเขามากมาย
รอยยับบางๆเหล่านี้เชื่อว่าเป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกในอดีต อาจเป็นไปได้ว่ากระบวนการเหล่านี้เกิดจากปัจจัยหลายประการ อย่างแรก ในระหว่างการสร้างความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงภายในดาวเทียมและการก่อตัวของแกนกลางและชั้นอื่นๆ ความร้อนถูกปล่อยออกมาและพื้นผิวถูกเปลี่ยนรูป นอกจากนี้ ควรคำนึงถึงผลกระทบของกระแสน้ำในช่วงความไม่แน่นอนของวงโคจรในระบบต้นของดาวพฤหัสบดี
ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเคราะห์ยักษ์มีฝาครอบขั้วจางๆ ซึ่งเชื่อกันว่าก่อตัวขึ้นจากอนุภาคของน้ำที่แข็งตัว
บรรยากาศบางๆของแกนีมีด
ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล พบซองก๊าซออกซิเจนระดับโมเลกุลที่หายากมากใกล้กับแกนีมีด การปรากฏตัวของมันมักจะเกี่ยวข้องกับความแตกแยกโมเลกุลของน้ำในน้ำแข็งผิวดินภายใต้อิทธิพลของรังสีคอสมิก นอกจากนี้ยังตรวจพบอะตอมไฮโดรเจนในบรรยากาศของแกนีมีด
ความเข้มข้นของอนุภาคในบรรยากาศจางๆ นี้มีระดับโมเลกุลหลายร้อยล้านโมเลกุลต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งหมายความว่าความดันที่พื้นผิวของแกนีมีดสามารถเป็นสิบของไมโครปาสกาล ซึ่งน้อยกว่าบนโลกล้านล้านเท่า
สนามแม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก
จากการวัดโดยสถานีกาลิเลโอ ปรากฎว่าดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีมีสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างแรงในตัวเอง ค่าของการเหนี่ยวนำอยู่ในช่วง 720 ถึง 1440 nT (สำหรับการเปรียบเทียบสำหรับโลกคือ 25–65 µT นั่นคือโดยเฉลี่ยมากกว่า 40 เท่า) การปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กเป็นข้อโต้แย้งที่ร้ายแรงต่อแบบจำลองนี้ โดยแกนเหล็กของแกนีมีดก็เหมือนกับโลกของเรา ที่แยกออกเป็นส่วนกลางที่เป็นของแข็งและเปลือกหลอมเหลว
สนามแม่เหล็กของแกนีมีดก่อตัวเป็นแมกนีโตสเฟียร์ ซึ่งเป็นบริเวณที่อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่เคลื่อนที่ไปตามสนามนี้ ภูมิภาคนี้ขยายเป็นระยะทาง 2 ถึง 2.5 เส้นผ่านศูนย์กลางแกนีมีด มันมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะที่ซับซ้อนกับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสและไอโอโนสเฟียร์ที่ขยายออกไปอย่างมาก เสาแกนีมีดมีแสงออโรร่าเป็นบางครั้ง
ในการวิจัยเพิ่มเติม
หลังจากอุปกรณ์กาลิเลโอ ดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีได้รับการศึกษาผ่านกล้องโทรทรรศน์เป็นหลัก จำนวนบางส่วนภาพถ่ายเหล่านี้ยังได้รับในระหว่างการบินผ่านของสถานี Cassini และ New Horizons ในตอนต้นของศตวรรษที่ 21 ควรจะดำเนินโครงการอวกาศพิเศษหลายโครงการเพื่อศึกษาเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้ แต่ด้วยเหตุผลหลายประการพวกเขาถูกปิด
ตอนนี้วางแผนภารกิจ เช่น EJSM (ภารกิจระบบ Europa Jupiter) ที่เกี่ยวข้องกับการเปิดตัวยานพาหนะหลายคันเพื่อสำรวจ Io, Europa และ Ganymede, Europa Clipper และ JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) ในโครงการหลังนี้ ดาวเทียมดวงที่ใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีให้ความสนใจเป็นพิเศษกับดาวพฤหัสบดี
โครงการไหนจะเป็นจริง เวลาเป็นตัวกำหนด หากภารกิจที่ประกาศเกิดขึ้น เราจะได้เรียนรู้สิ่งใหม่และน่าตื่นเต้นมากมายเกี่ยวกับโลกอันไกลโพ้นในระบบดาวพฤหัสบดี