Амальтея — спутник Юпитера

Амальтея, спутник Юпитера — пятая по величине среди лун газового гиганта: ее площадь на 10 тысяч квадратных километров больше площади Ирландии. При этом она полностью состоит изо льда, являясь одним из самых крупных цельноледяных космических тел Солнечной системы — и почти самым красным.

Характеристики Амальтеи

 

Как мы узнали столько про Амальтею?

Само существование Амальтеи сложно объяснить. Она слишком большая, чтобы образоваться из планетных колец, и слишком ледяная для близости к Юпитеру — в годы молодости газового гиганта, температура на орбите луны достигала 800 °С. Скорее всего, планета-гигант захватила ее извне, как это делает регулярно с кометами. Да и Амальтея не самый обычный ледяной спутник — ее тепло превышает энергию падающих на нее лучей. Она подогревается электромагнитной бомбардировкой со стороны Юпитера.

Все эти загадки — и тем более ответы на них — достались астрономам не так уж просто. Несмотря на близость Юпитера к Земле, его спутники изучены хуже, чем спутники того же Сатурна. Разрешающая способность камер космического аппарата «Галилео», пока что наиболее плодотворного проекта по исследованию Юпитера и его лун, составляла всего 800х800 пикселей. Да и занят «Галилео» был более крупными и приоритетными спутниками, вроде вулканической Ио, или потрескавшейся Европы.

Поэтому полученные данные про Амальтею — это плод ловкости астронавигаторов, находчивости инженеров и программистов, а также недюжинные усилия со стороны астрономов и физиков на Земле. В итоге, известны следующие характеристики спутника:

Амальтея в фактах

• Линейные измерения Амальтеи — 250×146×128 километров, со средним диаметром в 168 км. Форма спутника, в соответствии с цифрами, сильно вытянутая, очертаниями напоминающая картошку. На картофелины, к слову, похожи большинство небольших спутников и астероидов, силы гравитации которых не хватает для самостоятельного преобразования в шар.
• Однако рельеф Амальтеи допускает большие колебания в линейных измерениях. Спутник изрыт очень большими кратерами. Один из них, Гея, доходит до 20 километров в глубину — это около 11% диаметра спутника!
  • Интересный факт — если бы кратер такого масштаба образовался на Земле, его дно было бы в 700 километров глубиной. Температура там будет около 2000 градусов по Цельсию, а снизу станут прибывать потоки магмы из мантии вокруг ядра. Числа, разумеется, чисто теоретические — удар, позволяющий сделать такой кратер, легко разрушит нашу планету. Литосферные плиты на обратной стороне от удара буквально взлетят в воздух на волнах магмы — и одним большим кратером станет вся Земля.
• Как же Амальтея пережила образование таких кратеров? Ответ кроется в составе луны: ее основной породой является замерзшая вода. Несмотря на то, что в условии низких температур безвоздушной поверхности спутника (около –146 °C) водный лед твердый как камень, он остается пластичным. Поэтому сила ударов метеоритов прорывает большие котлованы кратеров, но не разрушает сам спутник.
  

  Амальтея, спутник Юпитера, в представлении художника.

• Масса Амальтеи — 2,06×10¹⁸ килограмм. Итоговая плотность породы спутника получается 0,8-0,9 г/см^3­, что несколько меньше консистенции льда. Недобор плотности является верным признаком наличия пустот — а это свидетельствует о том, что один из метеоритов таки сумел разрушить Амальтею. Ученые считают, что спутник собрался из осколков своего предыдущего тела под влиянием собственной гравитации. Похожую структуру имеют много других спутников и астероидов: астрономы называют такие тела «кучей щебня».
  • Интересный факт — вопреки ледяному составу, поверхность Амальтеи красного цвета. Она краснее Ио, другого спутника Юпитера, и даже Марса. Астрономы считают ее одним из наиболее красных тел Солнечной системы — конкурирует с ней только самая далекая карликовая планета, Седна! Существует несколько теорий необычного окраса луны Юпитера — от оседания серы с вулканов Ио до разложения органических веществ на поверхности под воздействием излучения газового гиганта.
• Амальтея находится очень близко к Юпитеру — планету и спутник разделяют всего 181 тысяча километров. Вокруг планеты луна обращается за 16 часов и 11 минут — при этом своей вытянутой стороной Амальтея всегда повернута в сторону Юпитера. Это последствие синхронного вращения луны — так как скорости вращения вокруг собственной оси и вокруг планеты совпадают, с Юпитера всегда видна только одна сторона Амальтеи. Так же вращается и наша Луна.

Амальтея принадлежит к внутренним спутникам Юпитера — «группе Амальтеи».  Эта луна объединяет меньшие спутники не только благодаря самому крупному размеру, но и из-за сочетания свойств, характерных всем внутренним лунам. Спутники группы играют ключевую роль в системе колец планеты. Так, Метида и Адрастея служат «пастухами» главного кольца Юпитера, поддерживая его силой орбитального резонанса — пропорционального времени вращения вокруг планеты. Более крупные Амальтея и Фива поддерживают собственные, «паутинные» кольца Юпитера. Все внутренние спутники питают кольца веществом, которые выбивают из их поверхности метеориты.

История исследования Амальтеи

 

Первичный этап

Амальтея очень примечательна с точки зрения истории астрономии — это пятый и последний спутник Юпитера, который удалось открыть с Земли при помощи живых наблюдений в телескоп. Все остальные луны обнаружили либо на фотографиях, либо с помощью зондов. Открытие было сделано еще в конце XIX века Эдвардом Барнардом. Он увидел Амальтею в Ликской обсерватории США в 1892 году. Инструментом стал 91-сантиметровый телескоп-рефрактор.

Жизненный путь Барнарда служит живой иллюстрацией того, как тяга к звездам преодолевает все препятствия. Он вырос полусиротой в обеднелой семье — Барнард вынужден был работать помощником фотографа с девяти лет. Это было не так уж просто: в те времена реактивы для проявки фотографий были куда более ядовиты, а сама аппаратура для съемки — тяжелой даже для взрослого человека. Однако это не повлияло на любовь Барнарда к фотографии: он стал одним из первых астрофотографов. Использование химических или электронных светочувствительных элементов вместо человеческого глаза — фундаментальный инструмент поиска и наблюдения космических тел сегодня.

Современный этап. Вклад космических зондов

Имя Амальтеи — козы, вырастившей младенца-Зевса в греческой мифологии — было впервые предложено в 1893 году, и официально принято почти 100 лет спустя, 1976. Такая «проволочка» в первую очередь была связана с астрономической традицией — во времена открытия Амальтеи, спутники Юпитера попросту отмечали цифрами, не утруждаясь именованием.

Первые фото Амальтеи, на которых она хоть немного отличалась от небольшой звездочки, были сделаны зондом «Вояджер-1» в 1979 году, а также «Вояджером-2» спустя 4 месяца. Разрешение снимков было не самым лучшим — но астрономы узнали о приблизительных размерах, температуре и ориентировочном составе поверхности Амальтеи.

Пока что самый весомый вклад в исследование спутника внес зонд «Галилео» — впервые он сфотографировал Амальтею в 1996 году, а наиболее подробно — в начале 2000 года. Разрешение снимка составило всего 2,4 километра на пиксель, так как расстояние между «Галилео» и спутником превышало 230 тысяч километров. Еще в аппарате почти сразу сломалась высокомощная антенна, из-за чего на Землю зонд передавал файлы со скоростью 160 бит/сек. Это тоже повлияло на качество снимков.

Наиболее близко зонд подошел к Амальтее в 2002 году: центр луны и зонд разделяло всего 244 километров! Увы, но пролет не принес фотографий — к тому времени «Галилео» исследовал Юпитер уже 7 лет, и его камера вышла со строя. Но регистрация изменения траектории под воздействием притяжения Амальтеи позволила точно вычислить массу спутника.

Последними отметились в истории изучения Амальтеи аппараты «Кассини» и «Новые Горизонты» в 2001 и 2006 годах соответственно. Они уточнили данные орбитальные характеристики Амальтеи.