representación de Ganimedes centrada sobre 45° longitud oeste; las áreas oscuras son las regiones Perrine (superior) y Nicholson (inferior); los cráteres prominentes son Tros (superior derecha) y Cisti (inferior izquierda).
Tamañoeditar
Composicióneditar
la densidad media de Ganímedes, 1.936 g / cm3, sugiere una composición de aproximadamente partes iguales de material rocoso y principalmente hielos de agua. Parte del agua es líquida, formando un océano subterráneo., La fracción de masa del CIEM está entre el 46 y el 50%, que es ligeramente inferior a la de Calisto. También pueden estar presentes algunos hielos volátiles adicionales, como el amoníaco. La composición exacta de la roca de Ganímedes no se conoce, pero es probablemente cercana a la composición de las condritas ordinarias de tipo L/LL, que se caracterizan por menos hierro total, menos hierro metálico y más óxido de hierro que las condritas H. La relación de peso del hierro al silicio oscila entre 1,05 y 1,27 en Ganímedes, mientras que la relación solar es de alrededor de 1,8.,
características de Superficieditar
imagen de color mejorado de la nave espacial Galileo del hemisferio posterior de Ganímedes. Los rayos prominentes del cráter tashmetum se encuentran en la parte inferior derecha, y el gran campo de eyecciones de Hershef en la parte superior derecha. Parte de Dark Nicholson Regio está en la parte inferior izquierda, limitada en su parte superior derecha por Harpagia Sulcus.
la superficie de Ganímedes tiene un albedo de aproximadamente 43%., El hielo de agua parece ser ubicuo en su superficie, con una fracción de masa del 50-90%, significativamente más que en Ganímedes en su conjunto. La espectroscopia del infrarrojo cercano ha revelado la presencia de fuertes bandas de absorción de hielo de agua en longitudes de onda de 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 y 3,0 µm. El terreno acanalado es más brillante y tiene una composición más helada que el terreno oscuro., El análisis de los espectros de alta resolución, infrarrojo cercano y UV obtenidos por la nave espacial Galileo y de las observaciones de la Tierra ha revelado diversos materiales distintos del agua: dióxido de carbono, dióxido de azufre y, posiblemente, cianógeno, sulfato de hidrógeno y diversos compuestos orgánicos. Los resultados de Galileo también han mostrado sulfato de magnesio (MgSO4) y, posiblemente, sulfato de sodio (Na2SO4) en la superficie de Ganímedes. Estas sales pueden originarse en el océano subsuperficial.,
Los cráteres Gula y Achelous (parte inferior), en el acanalado terreno de Ganimedes, con eyecta «pedestales» y murallas.
El albedo Superficial Ganimediano es muy asimétrico; el hemisferio delantero es más brillante que el posterior. Esto es similar a Europa, pero al revés para Calisto. El hemisferio posterior de Ganímedes parece estar enriquecido en dióxido de azufre. La distribución del dióxido de carbono no demuestra ninguna asimetría hemisférica, aunque no se observa cerca de los polos., Los cráteres de impacto en Ganimedes (excepto uno) no muestran ningún enriquecimiento en dióxido de carbono, lo que también lo distingue de Calisto. El gas de dióxido de carbono de Ganímedes probablemente se agotó en el pasado.
La superficie de Ganímedes es una mezcla de dos tipos de terreno: regiones oscuras muy antiguas, con muchos cráteres, y regiones algo más jóvenes (pero aún antiguas), más claras, marcadas con una amplia gama de surcos y crestas. El terreno oscuro, que comprende alrededor de un tercio de la superficie, contiene arcillas y materiales orgánicos que podrían indicar la composición de los impactadores de los que se acumularon los satélites jovianos.,
el mecanismo de calentamiento requerido para la formación del terreno ranurado en Ganímedes es un problema sin resolver en las ciencias planetarias. La visión moderna es que el terreno acanalado es principalmente de naturaleza tectónica. Se cree que el criovolcanismo solo jugó un papel menor, si es que lo hubo. Las fuerzas que causaron las fuertes tensiones en la litosfera de hielo Ganimediana necesarias para iniciar la actividad tectónica pueden estar conectadas a los eventos de calentamiento de las mareas en el pasado, posiblemente causados cuando el satélite pasó a través de resonancias orbitales inestables., La flexión de la marea del hielo puede haber calentado el interior y tensado la litosfera, lo que llevó al desarrollo de grietas y fallas de horst y graben, que borraron el viejo y oscuro terreno en el 70% de la superficie. La formación del terreno acanalado también puede estar conectada con la formación temprana del núcleo y el posterior calentamiento de las mareas del interior de Ganimedes, que puede haber causado una ligera expansión de Ganimedes en un 1-6% debido a las transiciones de fase en el hielo y la expansión térmica., Durante la posterior evolución profunda, los penachos de agua caliente pueden haberse elevado desde el núcleo hasta la superficie, lo que lleva a la deformación tectónica de la litosfera. El calentamiento radiogénico dentro del satélite es la fuente de calor actual más relevante, contribuyendo, por ejemplo, a la profundidad del Océano. Los modelos de investigación han encontrado que si la excentricidad orbital fuera un orden de magnitud mayor que en la actualidad (como puede haber sido en el pasado), el calentamiento de las mareas sería una fuente de calor más sustancial que el calentamiento radiogénico.,
los cráteres se observan en ambos tipos de terreno, pero es especialmente extenso en el terreno oscuro: parece estar saturado de cráteres de impacto y ha evolucionado en gran medida a través de eventos de impacto. El terreno más brillante y acanalado contiene muchas menos características de impacto, que han sido solo de menor importancia para su evolución tectónica. La densidad de cráteres indica una edad de 4 mil millones de años para el terreno oscuro, similar a las tierras altas de la Luna, y una edad algo más joven para el terreno acanalado (pero cuánto más joven es incierto). Ganímedes pudo haber experimentado un período de fuertes cráteres 3.,Hace 5 a 4 mil millones de años similar a la de la Luna. Si es cierto, la gran mayoría de los impactos ocurrieron en esa época, mientras que la tasa de cráteres ha sido mucho menor desde entonces. Los cráteres se superponen y están cortados en cruz por los sistemas de surcos, lo que indica que algunos de los surcos son bastante antiguos. Cráteres relativamente jóvenes con rayos de material eyectado también son visibles. Los cráteres ganimedianos son más planos que los de la Luna y Mercurio. Esto es probablemente debido a la naturaleza relativamente débil de la corteza helada de Ganímedes, que puede (o podría) fluir y por lo tanto suavizar el relieve., Los cráteres antiguos cuyo relieve ha desaparecido dejan solo un «fantasma» de un cráter conocido como palimpsesto.
una característica significativa en Ganímedes es una llanura oscura llamada Galileo Regio, que contiene una serie de surcos concéntricos, o surcos, probablemente creados durante un período de actividad geológica.
Ganímedes también tiene casquetes polares, probablemente compuestos por heladas de agua. La helada se extiende hasta los 40 ° de latitud. Estos casquetes polares fueron vistos por primera vez por la nave espacial Voyager. Las teorías sobre la formación de las capas incluyen la migración del agua a latitudes más altas y el bombardeo del hielo por plasma., Los datos de Galileo sugieren que este último es correcto. La presencia de un campo magnético en Ganímedes resulta en un bombardeo de partículas cargadas más intenso de su superficie en las regiones polares desprotegidas; la pulverización catódica luego conduce a la redistribución de las moléculas de agua, con la migración de heladas a áreas localmente más frías dentro del terreno polar.
un cráter llamado Anat proporciona el punto de referencia para medir la longitud en Ganímedes. Por definición, Anat está a 128 ° de longitud. La longitud 0° se enfrenta directamente a Júpiter, y a menos que se indique lo contrario la longitud aumenta hacia el oeste.,
Estructura Internaeditar
Ganímedes parece estar completamente diferenciada, con una estructura interna que consiste en un núcleo de hierro-sulfuro–hierro, un manto de silicato y capas externas de hielo de agua y agua líquida. Los espesores precisos de las diferentes capas en el interior de Ganímedes dependen de la supuesta composición de silicatos (fracción de olivino y piroxeno) y la cantidad de azufre en el núcleo. Ganímedes tiene el factor de inercia más bajo, 0.31, entre los cuerpos sólidos del Sistema Solar. Esto es una consecuencia de su contenido sustancial de agua y su interior totalmente diferenciado.,
Subsurface oceansEdit
Artista cortado la representación de la estructura interna de Ganimedes. Capas dibujadas a escala.
en la década de 1970, los científicos de la NASA sospecharon por primera vez que Ganímedes tenía un océano espeso entre dos capas de hielo, una en la superficie y otra debajo de un océano líquido y encima del manto rocoso. En la década de 1990, la misión Galileo de la NASA voló por Ganímedes, y encontró indicios de tal Océano subsuperficial., Un análisis publicado en 2014, teniendo en cuenta la termodinámica realista del agua y los efectos de la sal, sugiere que Ganímedes podría tener una pila de varias capas oceánicas separadas por diferentes fases de hielo, con la capa líquida más baja adyacente al manto rocoso. El contacto agua–roca puede ser un factor importante en el origen de la vida. El análisis también señala que las profundidades extremas involucradas (~800 km hasta el «fondo marino» rocoso) significan que las temperaturas en el fondo de un océano convectivo (adiabático) pueden ser hasta 40 K más altas que las de la interfaz hielo–agua.,
en marzo de 2015, los científicos informaron que las mediciones con el Telescopio Espacial Hubble de cómo se movían las auroras confirmaron que Ganímedes tiene un océano subsuperficial. Un gran océano de agua salada afecta el campo magnético de Ganímedes y, en consecuencia, su aurora. La evidencia sugiere que los océanos de Ganímedes podrían ser los más grandes de todo el Sistema Solar.
hay algunas especulaciones sobre la habitabilidad potencial del océano de Ganímedes.,
Coreeditar
la existencia de un núcleo líquido rico en hierro y níquel proporciona una explicación natural para el campo magnético intrínseco de Ganímedes detectado por la nave espacial Galileo. La convección en el hierro líquido, que tiene una alta conductividad eléctrica, es el modelo más razonable de generación de campo magnético. La densidad del núcleo es de 5.5-6 g / cm3 y el manto de silicato es de 3.4-3.6 g/cm3. El radio de este núcleo puede ser de hasta 500 km. La temperatura en el núcleo de Ganímedes es probablemente de 1500-1700 K y la presión de hasta 10 GPa (99,000 atm).,
atmósfera e ionosferaeditar
en 1972, un equipo de astrónomos Indios, británicos y estadounidenses que trabajaban en Java (Indonesia) y Kavalur (India) afirmaron que habían detectado una atmósfera delgada durante una ocultación, cuando ella y Júpiter pasaron frente a una estrella. Estimaron que la presión superficial era de alrededor de 0,1 Pa (1 microbar). Sin embargo, en 1979, la Voyager 1 observó una ocultación de la estrella κ Centauri durante su sobrevuelo de Júpiter, con resultados diferentes., Las mediciones de ocultación se llevaron a cabo en el espectro ultravioleta lejano en longitudes de onda inferiores a 200 nm, que eran mucho más sensibles a la presencia de gases que las mediciones realizadas en 1972 en el espectro visible. Los datos de la Voyager no revelaron ninguna atmósfera. El límite superior en la densidad del número de partículas de la superficie fue de 1.5×109 cm-3, lo que corresponde a una presión superficial de menos de 2.5 µPa (25 picobar). Este último valor es casi cinco órdenes de magnitud menor que la estimación de 1972.,
Mapa de temperatura de color falso de Ganímedes
a pesar de los datos del Voyager, la evidencia de una tenue atmósfera de oxígeno (exosfera) en Ganímedes, muy similar a la encontrada en Europa, fue encontrada por el Telescopio Espacial Hubble (HST) en 1995. HST realmente observó resplandor de aire de oxígeno atómico en el ultravioleta lejano en las longitudes de onda 130.4 nm y 135.6 nm. Tal resplandor de aire se excita cuando el oxígeno molecular es disociado por impactos de electrones, lo que es evidencia de una atmósfera neutra significativa compuesta predominantemente de moléculas de O2., La densidad del número de superficie probablemente se encuentra en el rango (1.2-7)×108 cm-3, correspondiente a la presión superficial de 0.2–1.2 µPa. Estos valores están de acuerdo con el límite superior de la Voyager establecido en 1981. El oxígeno no es evidencia de vida; se cree que se produce cuando el hielo de agua en la superficie de Ganímedes se divide en hidrógeno y oxígeno por radiación, y el hidrógeno se pierde más rápidamente debido a su baja masa atómica. El resplandor del aire observado sobre Ganímedes no es espacialmente homogéneo como el observado sobre Europa., HST observó dos puntos brillantes ubicados en los hemisferios norte y sur, cerca de ± 50 ° de latitud, que es exactamente el límite entre las líneas de campo abierto y cerrado de la magnetosfera Ganimediana (ver más abajo). Los puntos brillantes son probablemente auroras polares, causadas por la precipitación de plasma a lo largo de las líneas de campo abierto.
la existencia de una atmósfera neutra implica que debe existir una ionosfera, porque las moléculas de oxígeno son ionizadas por los impactos de los electrones energéticos procedentes de la magnetosfera y por la radiación solar EUV., Sin embargo, la naturaleza de la ionosfera Ganimediana es tan controvertida como la naturaleza de la atmósfera. Algunas mediciones de Galileo encontraron una elevada densidad de electrones cerca de Ganímedes, sugiriendo una ionosfera, mientras que otras no detectaron nada. La densidad de electrones cerca de la superficie se estima por diferentes fuentes en el rango de 400-2, 500 cm-3. A partir de 2008, los parámetros de la ionosfera de Ganímedes no están bien limitados.
evidencia adicional de la atmósfera de oxígeno proviene de la detección espectral de gases atrapados en el hielo en la superficie de Ganímedes., La detección de bandas de ozono (O3) se anunció en 1996. En 1997 el análisis espectroscópico reveló las características de absorción de dímeros (o diatómicos) del oxígeno molecular. Tal absorción puede surgir solo si el oxígeno está en una fase densa. El mejor candidato es el oxígeno molecular atrapado en el hielo. La profundidad de las bandas de absorción de dímeros depende de la latitud y la longitud, más que del albedo Superficial: tienden a disminuir con el aumento de la latitud en Ganímedes, mientras que O3 muestra una tendencia opuesta., El trabajo de laboratorio ha encontrado que el O2 no se agruparía ni burbujearía, sino que se disolvería en hielo a la temperatura superficial relativamente cálida de Ganímedes de 100 K (-173.15 °C).
una búsqueda de sodio en la atmósfera, justo después de tal hallazgo en Europa, no arrojó nada en 1997. El sodio es al menos 13 veces menos abundante alrededor de Ganímedes que alrededor de Europa, posiblemente debido a una deficiencia relativa en la superficie o porque la magnetosfera se defiende de las partículas energéticas. Otro componente menor de la atmósfera Ganimediana es el hidrógeno atómico., Se observaron átomos de hidrógeno a 3.000 km de la superficie de Ganímedes. Su densidad en la superficie es de aproximadamente 1,5×104 cm-3.
MagnetosphereEdit
campo magnético del satélite Joviano Ganímedes, que está incrustado en la Magnetosfera de Júpiter. Las líneas de campo cerradas están marcadas con color verde.
La nave Galileo hizo seis volando cerca de Ganimedes 1995-2000 (G1, G2, G7, G8, G28 y G29) y descubrió que Ganimedes permanente (intrínseca) momento magnético independiente del campo magnético Joviano., El valor del momento es de aproximadamente 1.3 × 1013 t * m3, que es tres veces más grande que el momento magnético de Mercurio. El dipolo magnético está inclinado con respecto al eje de rotación de Ganímedes en 176°, lo que significa que está dirigido contra el momento magnético Joviano. Su polo norte se encuentra debajo del plano orbital. El campo magnético dipolar creado por este momento permanente tiene una fuerza de 719 ± 2 nT en el ecuador de Ganímedes, que debe compararse con el campo magnético Joviano a la distancia de Ganímedes—alrededor de 120 nT., El campo ecuatorial de Ganímedes está dirigido contra el campo Joviano, lo que significa que la reconexión es posible. La fuerza de campo intrínseca en los polos es dos veces mayor que en el Ecuador – 1440 nT.
las auroras en el desplazamiento del cinturón Ganímedes—auroral pueden indicar un océano salino subsuperficial.
el momento magnético permanente talla una parte del espacio alrededor de Ganímedes, creando una pequeña magnetosfera incrustada dentro de la de Júpiter; es la única luna en el Sistema Solar conocida por poseer la característica. Su diámetro es de 4-5 radios Ganímedes., La magnetosfera Ganimediana tiene una región de líneas de campo cerrado ubicadas por debajo de los 30 ° de latitud, donde las partículas cargadas (electrones e iones) están atrapadas, creando una especie de cinturón de radiación. La principal especie de iones en la magnetosfera es el oxígeno ionizado único-O+ – que encaja bien con la tenue atmósfera de oxígeno de Ganímedes. En las regiones del casquete polar, en latitudes superiores a 30°, las líneas del campo magnético están abiertas, conectando Ganímedes con la ionosfera de Júpiter., En estas áreas, se han detectado los electrones e iones energéticos (decenas y cientos de kiloelectronvoltios), que pueden causar las auroras observadas alrededor de los polos Ganimedianos. Además, los iones pesados precipitan continuamente en la superficie polar de Ganimedes, chisporroteando y oscureciendo el hielo.
la interacción entre la magnetosfera Ganimediana y el plasma Joviano es en muchos aspectos similar a la del viento solar y la Magnetosfera de la Tierra., El plasma co-rotando con Júpiter incide en el lado posterior de la magnetosfera Ganimediana al igual que el viento solar incide en la Magnetosfera de la Tierra. La principal diferencia es la velocidad del flujo de plasma—supersónico en el caso de la Tierra y subsónico en el caso de Ganímedes. Debido al flujo subsónico, no hay choque de arco en el hemisferio posterior de Ganímedes.
además del momento magnético intrínseco, Ganímedes tiene un campo magnético dipolar inducido. Su existencia está conectada con la variación del campo magnético Joviano cerca de Ganímedes., El momento inducido se dirige radialmente hacia o desde Júpiter siguiendo la dirección de la parte variable del campo magnético planetario. El momento magnético inducido es un orden de magnitud más débil que el intrínseco. La fuerza de campo del campo inducido en el Ecuador magnético es de aproximadamente 60 nT—la mitad de la del campo Joviano ambiente. El campo magnético inducido de Ganímedes es similar a los de Calisto y Europa, lo que indica que Ganímedes también tiene un océano de agua subterránea con una alta conductividad eléctrica.,
dado que Ganímedes está completamente diferenciado y tiene un núcleo metálico, su campo magnético intrínseco probablemente se genera de manera similar al de la Tierra: como resultado del material conductor que se mueve en el interior. Es probable que el campo magnético detectado alrededor de Ganímedes sea causado por convección compositiva en el núcleo, si el campo magnético es el producto de la acción del dínamo, o magnetoconvección.
a pesar de la presencia de un núcleo de hierro, la Magnetosfera de Ganímedes sigue siendo enigmática, particularmente dado que los cuerpos similares carecen de la característica., Algunas investigaciones han sugerido que, dado su tamaño relativamente pequeño, el núcleo debería haberse enfriado lo suficiente hasta el punto en que los movimientos del fluido, por lo tanto, no se sostendría un campo magnético. Una explicación es que las mismas resonancias orbitales propuestas para haber interrumpido la superficie también permitieron que el campo magnético persistiera: con la excentricidad de Ganímedes bombeada y el calentamiento de marea del manto aumentado durante dichas resonancias, reduciendo el flujo de calor desde el núcleo, dejándolo fluido y convectivo., Otra explicación es una magnetización remanente de rocas de silicato en el manto, que es posible si el satélite tuviera un campo generado por Dinamo más significativo en el pasado.
ambiente de Radiacióneditar
el nivel de radiación en la superficie de Ganímedes es considerablemente más bajo que en Europa, siendo de 50-80 mSv (5-8 rem) por día, una cantidad que causaría enfermedades graves o la muerte en seres humanos expuestos durante dos meses.