skildring av Ganymede centrerad över 45° W. longitud; mörka områden är Perrin (övre) och Nicholson (nedre) regioner; framträdande kratrar är Tros (övre högra) och Cisti (nedre vänstra).
SizeEdit
CompositionEdit
Den genomsnittliga densiteten hos Ganymede, 1.936 g / cm3, föreslår en sammansättning av ungefär lika delar stenigt material och mestadels vatten ices. En del av vattnet är flytande och bildar ett underjordiskt hav., Massfraktionen av ices är mellan 46 och 50%, vilket är något lägre än i Callisto. Vissa ytterligare flyktiga ices såsom ammoniak kan också förekomma. Den exakta sammansättningen av Ganymedes rock är inte känd, men är förmodligen nära sammansättningen av l / LL typ vanliga kondriter, som kännetecknas av mindre total järn, mindre metalliskt järn och mer järnoxid än h kondriter. Viktförhållandet mellan järn och kisel varierar mellan 1.05 och 1.27 i Ganymede, medan solförhållandet är runt 1.8.,
Surface featuresEdit
Enhanced-color Galileo rymdfarkoster bild av Ganymedes avslutande halvklot. Kratern Tashmetums framträdande strålar är längst ner till höger, och det stora ejecta-fältet i Hershef längst upp till höger. En del av dark Nicholson Regio ligger längst ner till vänster, avgränsad på övre högra delen av Harpagia Sulcus.
Ganymedes yta har en albedo på cirka 43%., Vatten is verkar vara allestädes närvarande på dess yta, med en massfraktion av 50-90%, betydligt mer än i Ganymede som helhet. Nära infraröd spektroskopi har avslöjat närvaron av starka vattenabsorptionsband vid våglängder av 1.04, 1.25, 1.5, 2.0 och 3.0 µm. Den räfflade terrängen är ljusare och har en mer isig komposition än den mörka terrängen., Analysen av högupplösta, nära infraröda och UV-spektra som erhållits av Galileos rymdfarkoster och från jordobservationer har avslöjat olika icke-vattenmaterial: koldioxid, svaveldioxid och eventuellt cyanogen, vätesulfat och olika organiska föreningar. Galileo resultat har också visat magnesiumsulfat (MgSO4) och eventuellt natriumsulfat (Na2SO4) på Ganymedes yta. Dessa salter kan härröra från underjordiska havet.,
kratrarna Gula och Achelous (bottom), i den räfflade terrängen av Ganymede, med ejecta ”piedestaler” och vallar.
den Ganymedianska ytan albedo är mycket asymmetrisk; den ledande halvklotet är ljusare än den efterföljande. Detta liknar Europa, men det omvända för Callisto. Ganymedes släpande halvklot verkar vara berikad med svaveldioxid. Fördelningen av koldioxid visar inte någon hemisfärisk asymmetri, även om den inte observeras nära polerna., Slagkratrar på Ganymede (utom en) visar ingen anrikning i koldioxid, vilket också skiljer det från Callisto. Ganymedes koldioxidgas var förmodligen utarmad tidigare.
Ganymedes yta är en blandning av två typer av terräng: mycket gamla, mycket cratered, mörka regioner och något yngre (men fortfarande gamla), lättare regioner markerade med ett omfattande utbud av spår och åsar. Den mörka terrängen, som består av ungefär en tredjedel av ytan, innehåller leror och organiska material som kan indikera sammansättningen av de impaktorer från vilka joviska satelliter accreted.,
den uppvärmningsmekanism som krävs för bildandet av den räfflade terrängen på Ganymede är ett olöst problem inom planetariska vetenskaper. Den moderna uppfattningen är att den räfflade terrängen huvudsakligen är tektonisk i naturen. Cryovolcanism tros ha spelat bara en mindre roll, om någon. De krafter som orsakade de starka påfrestningarna i ganymedian Ice lithosphere som är nödvändiga för att initiera tektonisk aktivitet kan vara kopplade till tidvattenuppvärmningshändelserna tidigare, eventuellt orsakade när satelliten passerade genom instabila orbitala resonanser., Isens tidvattenböjning kan ha uppvärmt inredningen och spänt litosfären, vilket leder till utveckling av sprickor och horst och grabenfel, vilket raderade den gamla, mörka terrängen på 70% av ytan. Bildandet av den räfflade terrängen kan också kopplas till den tidiga kärnbildningen och efterföljande tidvattenuppvärmning av Ganymedes inre, vilket kan ha orsakat en liten expansion av Ganymede med 1-6 % på grund av fasövergångar i IS och termisk expansion., Under efterföljande utveckling djup, kan varmvatten plymer har stigit från kärnan till ytan, vilket leder till tektonisk deformation av litosfären. Radiogen uppvärmning inom satelliten är den mest relevanta nuvarande Värmekällan, vilket till exempel bidrar till havsdjupet. Forskningsmodeller har funnit att om orbital excentricitet var en storleksordning större än för närvarande (som det kan ha varit tidigare), tidvatten uppvärmning skulle vara en mer betydande värmekälla än radiogen uppvärmning.,
Cratering ses på båda typerna av terräng, men är särskilt omfattande på den mörka terrängen: det verkar vara mättat med slagkratrar och har utvecklats till stor del genom inverkan händelser. Den ljusare, räfflade terrängen innehåller många färre slagfunktioner, som bara har varit av mindre betydelse för dess tektoniska utveckling. Tätheten av cratering indikerar en ålder av 4 miljarder år för den mörka terrängen, som liknar månens högland, och en något yngre ålder för den räfflade terrängen (men hur mycket yngre är osäker). Ganymedes har upplevt en period av tung cratering 3.,5 till 4 miljarder år sedan liknar månen. Om det är sant hände den stora majoriteten av effekterna i den epoken, medan crateringstakten har varit mycket mindre sedan dess. Kratrar både överlagring och är tvärsnitt av spårsystemen, vilket indikerar att några av spåren är ganska gamla. Relativt unga kratrar med strålar av ejecta är också synliga. Ganymedian kratrar är smickrare än de på månen och kvicksilver. Detta beror förmodligen på den relativt svaga naturen hos Ganymedes isiga skorpa, som kan (eller kan) flöda och därigenom mildra lättnaden., Gamla kratrar vars lättnad har försvunnit lämnar bara ett ”spöke” av en krater som kallas en palimpsest.
en viktig egenskap på Ganymede är en mörk slätt som heter Galileo Regio, som innehåller en serie koncentriska spår, eller fåror, som sannolikt skapas under en period av geologisk aktivitet.
Ganymede har också polära kepsar, sannolikt består av vatten frost. Frosten sträcker sig till 40 ° latitud. Dessa polarhattar sågs först av Voyager rymdfarkosten. Teorier om bildandet av kepsarna innefattar migration av vatten till högre breddgrader och bombardemang av isen genom plasma., Data från Galileo tyder på att det senare är korrekt. Närvaron av ett magnetfält på Ganymede resulterar i mer intensiv laddad partikel bombardemang av dess yta i de oskyddade polära regionerna; sputtring leder sedan till omfördelning av vattenmolekyler, med frost migrerar till lokalt kallare områden inom den polära terrängen.
en krater som heter Anat ger referenspunkten för mätning av longitud på Ganymede. Per definition är Anat vid 128 ° longitud. Longitud 0 ° står direkt mot Jupiter, och om inte annat anges longitud ökar mot väst.,
Intern structureEdit
Ganymede verkar vara helt differentierad, med en inre struktur bestående av en järn-sulfid–järnkärna, en silikatmantel och yttre lager av vatten is och flytande vatten. De exakta tjocklekar av de olika skikten i det inre av Ganymede beror på den antagna sammansättningen av silikater (fraktion av olivin och pyroxen) och mängden svavel i kärnan. Ganymede har det lägsta ögonblicket av tröghetsfaktor, 0,31, bland de fasta Solsystemkropparna. Detta är en följd av dess betydande vattenhalt och helt differentierad interiör.,
Subsurface oceansEdit
artistens cut-away representation av Ganymedes interna struktur. Lager skalenlig.
på 1970-talet misstänkte NASA-forskare först att Ganymede har ett tjockt hav mellan två lager is, en på ytan och en under ett flytande hav och ovanpå den steniga manteln. På 1990-talet flög NASA: s Galileo-uppdrag av Ganymede och fann indikationer på ett sådant underjordiskt hav., En analys som publicerades 2014, med hänsyn till den realistiska termodynamiken för vatten och effekter av salt, tyder på att Ganymede kan ha en bunt av flera havsskikt åtskilda av olika faser av IS, med det lägsta flytande skiktet intill den steniga manteln. Vatten-rock kontakt kan vara en viktig faktor i livets ursprung. Analysen noterar också att de extrema djup som är inblandade (~800 km till den steniga ”havsbotten”) betyder att temperaturer på botten av ett konvektivt (adiabatiskt) hav kan vara upp till 40 K högre än de vid isvattengränssnittet.,
i mars 2015 rapporterade forskare att mätningar med Rymdteleskopet Hubble av hur aurorae flyttade bekräftade att Ganymede har ett underjordiskt hav. Ett stort saltvattenhav påverkar Ganymedes magnetfält, och följaktligen dess aurora. Bevisen tyder på att Ganymedes hav kan vara den största i hela solsystemet.
det finns viss spekulation om Ganymedes oceanens potentiella habitability.,
CoreEdit
förekomsten av en flytande, järn–nickelrik kärna ger en naturlig förklaring till det inneboende magnetfältet Ganymede detekteras av Galileo rymdfarkoster. Konvektionen i det flytande järnet, som har hög elektrisk ledningsförmåga, är den mest rimliga modellen för magnetfältgenerering. Kärnans densitet är 5,5-6 g/cm3 och silikatmanteln är 3,4–3,6 g / cm3. Radien för denna kärna kan vara upp till 500 km. Temperaturen i Ganymedes kärna är förmodligen 1500-1700 k och tryck upp till 10 GPa (99 000 atm).,
atmosfär och jonosfereedit
1972 hävdade ett team av indiska, brittiska och amerikanska astronomer som arbetade i Java (Indonesien) och Kavalur (Indien) att de hade upptäckt en tunn atmosfär under en ockultation, när den och Jupiter passerade framför en stjärna. De uppskattade att yttrycket var runt 0.1 Pa (1 mikrobar). Men 1979 observerade Voyager 1 en ockultation av stjärnan κ Centauri under dess flyby av Jupiter, med olika resultat., Ockultationsmätningarna utfördes i det avlägsna ultravioletta spektrumet vid våglängder som var kortare än 200 nm, vilket var mycket känsligare för närvaron av gaser än 1972-mätningarna i det synliga spektret. Ingen atmosfär avslöjades av Voyager data. Den övre gränsen på ytan partikelantalstätheten befanns vara 1,5×109 cm-3, vilket motsvarar ett yttryck på mindre än 2,5 µPa (25 picobar). Det senare värdet är nästan fem storleksordningar mindre än 1972-uppskattningen.,
falsk färgtemperatur karta över Ganymede
trots Voyager data, bevis för en svag syreatmosfär (exosphere) på Ganymede, mycket lik den som finns på Europa, hittades av Hubble Space Telescope (HST) 1995. HST observerade faktiskt airglow av atomärt syre i långt ultraviolett vid våglängderna 130,4 nm och 135,6 nm. En sådan airglow är upphetsad när molekylärt syre dissocieras av elektronpåverkan, vilket är bevis på en signifikant neutral atmosfär som huvudsakligen består av O2-molekyler., Ytantalstätheten ligger förmodligen i området (1,2−7) × 108 cm−3, vilket motsvarar yttrycket på 0,2–1,2 µPa. Dessa värden överensstämmer med Voyagers övre gräns som fastställdes 1981. Syret är inte bevis på liv; det tros produceras när vatten is på Ganymedes yta delas upp i väte och syre genom strålning, med väte sedan snabbare förlorade på grund av dess låga atommassa. Airglow observeras över Ganymede är inte rumsligt homogen som det över Europa., HST observerade två ljuspunkter i norra och södra halvklotet, nära ± 50 ° latitud, vilket är exakt gränsen mellan ganymedian magnetosfärens öppna och slutna fältlinjer (se nedan). De ljusa fläckarna är förmodligen polära norrsken, orsakad av plasmautfall längs de öppna fältlinjerna.
förekomsten av en neutral atmosfär innebär att en jonosfär bör existera, eftersom syremolekyler joniseras av effekterna av de energiska elektronerna som kommer från magnetosfären och av sol EUV-strålning., Men arten av ganymedian jonosfären är lika kontroversiell som atmosfärens natur. Vissa Galileo-mätningar fann en förhöjd elektrondensitet nära Ganymede, vilket tyder på en jonosfär, medan andra misslyckades med att upptäcka någonting. Elektrondensiteten nära ytan uppskattas av olika källor att ligga i intervallet 400-2, 500 cm−3. Från och med 2008 är parametrarna för Ganymedes jonosfär inte väl begränsade.
ytterligare bevis på syreatmosfären kommer från spektraldetektering av gaser som fångas i isen vid ytan av Ganymede., Detection of ozone (O3) band tillkännagavs 1996. I 1997 avslöjade spektroskopisk analys dimer (eller diatomiska) absorptionsegenskaper hos molekylärt syre. En sådan absorption kan endast uppstå om syret befinner sig i en tät fas. Den bästa kandidaten är molekylärt syre fångat i is. Djupet av dimer absorption band beror på latitud och longitud, snarare än på ytan albedo—de tenderar att minska med ökande latitud på Ganymede, medan O3 visar en motsatt trend., Laboratoriearbete har funnit att O2 inte skulle klustera eller bubbla men lösa upp i IS vid Ganymedes relativt varma yttemperatur på 100 K (-173.15 °C).
en sökning efter natrium i atmosfären, strax efter ett sådant konstaterande på Europa, visade ingenting 1997. Natrium är minst 13 gånger mindre rikligt runt Ganymede än runt Europa, möjligen på grund av en relativ brist på ytan eller på grund av att magnetosfären avvärjer energiska partiklar. En annan mindre beståndsdel i ganymedian atmosfären är atomväte., Väteatomer observerades så långt som 3000 km från Ganymedes yta. Deras densitet på ytan är ca 1,5×104 cm-3.
Magnetosfereedit
magnetfält av Jovian satellite Ganymede, som är inbäddad i Jupiters magnetosfär. Slutna fältlinjer är markerade med grön färg.
Galileo-farkosten gjorde sex nära flybys av Ganymede från 1995-2000 (G1, G2, G7, G8, G28 och G29) och upptäckte att Ganymede har ett permanent (inneboende) magnetiskt ögonblick oberoende av det joviska magnetfältet., Värdet av ögonblicket är ca 1,3 × 1013 t * m3, vilket är tre gånger större än det magnetiska ögonblicket av kvicksilver. Den magnetiska dipolen lutas med avseende på Ganymedes rotationsaxel med 176°, vilket innebär att den riktas mot det joviska magnetiska ögonblicket. Dess nordpolen ligger under orbitalplanet. Det dipolmagnetfält som skapas av detta PERMANENTA ögonblick har en styrka på 719 ± 2 nT vid Ganymedes ekvatorn, vilket bör jämföras med det joviska magnetfältet på Ganymedes avstånd—ca 120 nT., Ekvatorialfältet i Ganymede riktas mot Jovian-fältet, vilket innebär att återanslutning är möjlig. Den inneboende fältstyrkan vid polerna är två gånger den vid ekvatorn-1440 nT.
Aurorae på Ganymede—auroral belt shifting kan indikera en subsurface saline ocean.
det permanenta magnetiska ögonblicket skär en del av rymden runt Ganymede, vilket skapar en liten magnetosfär inbäddad inuti Jupiters; det är den enda månen i solsystemet som är känt för att ha funktionen. Dess diameter är 4-5 Ganymede radii., Ganymedian magnetosfären har en region med slutna fältlinjer som ligger under 30 ° latitud, där laddade partiklar (elektroner och joner) fångas och skapar ett slags strålningsbälte. Den huvudsakliga jonarten i magnetosfären är enda joniserat syre—O+—som passar bra med Ganymedes svaga syreatmosfär. I polar cap-regionerna, vid breddgrader högre än 30°, är magnetfältlinjer öppna och förbinder Ganymede med Jupiters jonosfär., I dessa områden har de energiska (tiotals och hundratals kiloelektronvolt) elektronerna och jonerna upptäckts, vilket kan orsaka de norrsken som observerats runt ganymedian polerna. Dessutom fälls tunga joner kontinuerligt på Ganymedes polära yta, sputtering och förmörkning av isen.
interaktionen mellan Ganymedian magnetosfären och Jovian plasma liknar i många avseenden solvindens och jordens magnetosfär., Plasman roterar tillsammans med Jupiter på den bakre sidan av ganymedian magnetosfären ungefär som solvinden impinges på jordens magnetosfär. Huvudskillnaden är plasmaflödeshastigheten-supersonisk vid jord och subsonisk vid Ganymede. På grund av det subsoniska flödet finns det ingen bågchock av Ganymedes släpande halvklot.
utöver det inneboende magnetiska ögonblicket har Ganymede ett inducerat dipolmagnetfält. Dess existens är kopplad till variationen av det joviska magnetfältet nära Ganymede., Det inducerade ögonblicket riktas radiellt till eller från Jupiter efter riktningen av den varierande delen av det planetariska magnetfältet. Det inducerade magnetiska ögonblicket är en storleksordning svagare än den inneboende. Fältstyrkan hos det inducerade fältet vid den magnetiska ekvatorn är cirka 60 nT-hälften av det omgivande joviska fältet. Ganymedes inducerade magnetfält liknar Callisto och Europa, vilket indikerar att Ganymede också har ett underjordiskt vattenhav med hög elektrisk ledningsförmåga.,
Med tanke på att Ganymede är helt differentierad och har en metallkärna, genereras dess inneboende magnetfält förmodligen på ett liknande sätt som Jordens: som ett resultat av att materialet rör sig i inredningen. Magnetfältet som detekteras runt Ganymede kommer sannolikt att orsakas av kompositionell konvektion i kärnan, om magnetfältet är produkten av dynamo-verkan eller magnetoconvection.
trots närvaron av en järnkärna är Ganymedes magnetosfär fortfarande ganigmatisk, särskilt med tanke på att liknande kroppar saknar funktionen., Vissa undersökningar har föreslagit att kärnan, med tanke på sin relativt lilla storlek, borde ha tillräckligt kylt till den punkt där vätskerörelser, vilket innebär att ett magnetfält inte skulle upprätthållas. En förklaring är att samma orbitala resonanser som föreslagits för att ha stört ytan också gjorde det möjligt för magnetfältet att kvarstå: med Ganymedes excentricitet pumpas och tidvattenuppvärmning av manteln ökade under sådana resonanser, vilket minskar värmeflödet från kärnan och lämnar det flytande och konvektivt., En annan förklaring är en kvarleva magnetisering av silikat stenar i manteln, vilket är möjligt om satelliten hade ett mer signifikant dynamogenererat fält tidigare.
Strålningsmiljön
strålningsnivån på ytan av Ganymede är betydligt lägre än på Europa, vilket är 50-80 mSv (5-8 rem) per dag, en mängd som skulle orsaka allvarlig sjukdom eller död hos människor som exponeras i två månader.