Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Посетите ASTRONET.RU Обратите внимание!
 
  Наука >> Астрономия >> Космонавтика, исследование космоса | Популярные заметки
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

НовостиЕсть ли жизнь в Европе?

Популярные статьи150 лет ГАИШ: 150 лет Московской университетской обсерватории - Государственному Астрономическому институту имени П.К.Штернберга

Внутренние океаны спутников Юпитера Внутренние океаны спутников Юпитера
2.01.2002 16:53 | Журнал Природа
    Опубликовано в журнале "Природа", N 6, 1999 г.

7 декабря 1995 г. космическая станция Галилео вышла на орбиту Юпитера, что позволило начать уникальные исследования его четырех спутников: Ио, Ганимеда, Европы и Каллисто. Магнитометрические измерения показали существенные возмущения магнитного поля Юпитера вблизи Европы и Каллисто. Одно из возможных объяснений возбуждение в оболочках планет вихревых электрических токов, магнитное поле которых искажает поле планеты-гиганта. Эти токи могут распространяться в проводящей жидкости, например соленой воде океана, лежащего под поверхностью небесного тела; его существование на Европе уже почти доказано.

Магнитосфера Юпитера удерживает окружающую плазму в узком слое, полутолщина которого около двух радиусов планеты вблизи экватора эквивалентного магнитного диполя. Плазма вращается вместе с Юпитером, периодически накрывая его спутники. В системах отсчета, связанных со спутниками, магнитное поле пульсирует с амплитудами 220 нТл (Европа) и 40 нТл (Каллисто), наводя вихревые токи в проводящих слоях спутников. Эти токи генерируют вихревые магнитные поля также дипольной конфигурации, которые накладываются на собственные поля этих спутников. Периоды изменения магнитных полей составляют 11.1 и 10.1 ч для Европы и Каллисто соответственно. Возмущения полей, вызываемые взаимодействием спутников с магнитосферой Юпитера, значительно усложняют интерпретацию полученных результатов. В связи с этим основное внимание было сосредоточено на анализе данных, полученных во время нахождения спутников вне области плотной юпитерианской плазмы.

Известно, что периодическое магнитное поле в ходе проникновения в электропроводную среду затухает, ослабевая в e раз на расстоянии от поверхности, называемом глубиной скин-слоя $\delta = (T/\pi \mu \sigma)^{1/2}$, где $\sigma$ проводимость, $\mu$ магнитная проницаемость среды, T период изменения поля. Наблюдаемые вариации магнитного поля могут быть обусловлены токами в ионосфере, если толщина проводящего слоя превышает $0.1 \delta $ при периоде 11 часов. На Европе эти слои могли бы быть созданы плазмой ионосферы или потоками захваченных ионов. Однако оценки показывают, что магнитные волны проникают через ионосферу без заметного ослабления. Более того, глубина скин-слоя в таких конкрециях, как непроводящий лед и горные породы (из которых, вероятно, состоят спутники Юпитера), более 106 км. Объяснить значительную индукцию и наблюдаемые возмущения магнитного поля не позволяет гипотеза о существовании у этих спутников внутреннего ядра из ферромагнитного вещества, поскольку в таком случае магнитное поле, спадая обратно пропорционально кубу расстояния, было бы в восемь раз меньше наблюдаемого.

Разумным объяснением выявленных вариаций магнитного поля у спутников может быть наличие подземного океана с соленостью (37.5), близкой к солености океанов Земли. Проводимость океанской воды примерно 2.8 Ом-1 м-1, поэтому уже в слое толщиной немногим более 10 км создавались бы вихревые токи, обеспечивающие наблюдаемые вариации.
Рисунок 1 Конфигурация внутреннего и внешнего магнитного поля на спутнике, имеющем подземный океан. Наличие электропроводного слоя приводит к вытеснению горизонтальной (экваториальной) компоненты магнитного поля, тогда как вертикальная остается неизменной.

Возможное существование подземного водного океана на Европе дискутируется уже более двух десятилетий. Аккреционные, радиогенные и приливные источники тепла на спутнике достаточно мощны, чтобы стать причиной обезвоживания глубинных слоев и формирования приповерхностного слоя воды толщиной более 100 км. Гравитационные измерения, проведенные аппаратурой станции Галилео, подтвердили дифференциацию тела Европы: металлическое ядро и водно-ледяной покров толщиной около 100 км. Расчеты теплового баланса в приповерхностных слоях планеты пока еще не дают окончательного ответа на вопрос об агрегатном состоянии воды. Значительную неопределенность вносит отсутствие точных данных о реологии льда и зависимости его теплопроводности от температуры. Однако очевидно, что теплоизолирующий ледяной покров мог бы обеспечить стабильность водного океана.

Если наличие океана на Европе можно считать достаточно правдоподобным, то для Каллисто более вероятно обратное. Хотя мощность аккреционных и радиогенных источников тепла на спутнике близка к требуемой для возникновения жидкой фазы, гравитационные измерения с борта Галилео показали, что этот спутник состоит только из металлической оболочки и льда.

Существование воды во внешнем слое Каллисто возможно, однако для стабилизации жидкой фазы необходимо наличие либо приливов, которые, по данным Галилео, отсутствуют, либо растворенной в воде соли. Более вероятно существование внутреннего водного океана у Ганимеда, имеющего дифференцированную структуру. Однако его сильное внутреннее магнитное поле маскирует все наведенные поля.

Источник:
Nature. 1998. V.395. 6704. P.749, 751, 777780 (Великобритания).


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования