Największy księżyc Układu Słonecznego skrywa pod lodem ocean – co nas tam czeka?

Spis treści:

1. Skąd wzięła się nazwa Ganimedes? Historia jednego z księżyców Jowisza
2. Ganimedes – największy i najbardziej złożony księżyc Jowisza
3. Największy księżyc w Układzie Słonecznym
4. Magnetosfera i atmosfera Ganimedesa
5. Jak jest zbudowany Ganimedes?
6. Ziemskie misje na Ganimedesa

Największy księżyc Jowisza, Ganimedes, został odkryty przez Galileusza już w XVII wieku. Mimo że upłynęło kilka stuleci, obiekt ten wciąż pozostaje zagadką dla naukowców. To właśnie ten księżyc jest największy nie tylko wokół Jowisza, ale też w całym Układzie Słonecznym – przewyższa rozmiarami nawet planetę Merkury.

Badania prowadzone przez sondy kosmiczne pokazały, że Ganimedes ma cechy, które upodabniają go do planet skalistych. Jedną z takich cech jest posiadanie własnego pola magnetycznego – wyjątkowego wśród księżyców. Dodatkowo jego powierzchnia pokryta jest lodem wodnym, a pod nią może kryć się ocean ciekłej wody.

Skąd wzięła się nazwa Ganimedes? Historia jednego z księżyców Jowisza

Choć dziś Ganimedes to jedno z najbardziej rozpoznawalnych imion w Układzie Słonecznym, początkowo wcale nie odnosiło się do tego księżyca. Galileusz, który jako pierwszy zaobserwował cztery największe księżyce Jowisza w 1610 roku, nazwał je w sposób czysto techniczny – Ganimedes otrzymał oznaczenie Jowisz III. Ten schemat miał podkreślać kolejność odkrycia oraz ich relację z planetą macierzystą.

Odkrycie satelitów Jowisza było przełomowe – udowadniało, że nie tylko Ziemia może mieć księżyce, co osłabiało geocentryczny model wszechświata. W połączeniu z teorią heliocentryczną Mikołaja Kopernika, obserwacje Galileusza przyczyniły się do rewolucji naukowej i zmiany naszego pojmowania kosmosu.

Z czasem pojawiła się potrzeba nadania tym ciałom niebieskim bardziej rozpoznawalnych nazw. Z inicjatywą wystąpił Johannes Kepler, który zaproponował, by satelity Jowisza nazwać imionami kochanków Zeusa (grecka wersja imienia Jowisza). To właśnie dzięki jego sugestii księżyc Jowisz III zyskał nazwę Ganimedes.

W mitologii greckiej Ganimedes był pięknym księciem trojańskim, którego Zeus – oczarowany jego urodą – porwał na Olimp. Tam młodzieniec został podczaszym bogów, a według wielu przekazów także kochankiem Zeusa. To symboliczne odniesienie do mitologii nie było przypadkowe – w epoce renesansu astronomowie często czerpali z kultury antycznej przy nazywaniu nowych odkryć. Dzięki temu naukowe klasyfikacje zyskały też głębszy wymiar kulturowy i filozoficzny.

Ganimedes – największy i najbardziej złożony księżyc Jowisza

Ganimedes to nie tylko największy spośród księżyców Jowisza, ale również największy naturalny satelita w całym Układzie Słonecznym. Znajduje się na siódmej pozycji pod względem odległości od planety i jest trzecim co do kolejności spośród czterech księżyców galileuszowych – tych, które w 1610 roku odkrył Galileusz. Orbita Ganimedesa przebiega w odległości około 1,2 miliona kilometrów od Jowisza, a jeden pełny obieg wokół planety zajmuje mu nieco ponad siedem ziemskich dni.

Ten lodowo-skalisty księżyc ma ponad 4,5 miliarda lat, co oznacza, że jego wiek jest zbliżony do samego Jowisza oraz innych ciał Układu Słonecznego. Powstał w procesie akrecji – czyli łączenia się drobnych cząsteczek gazu i pyłu – z pozostałości materii, która pozostała po formowaniu się Jowisza.

W porównaniu z innym dużym księżycem Jowisza, Kallisto, Ganimedes powstał bliżej planety, w obszarze, gdzie materia była bardziej zagęszczona. To miało istotny wpływ na jego ewolucję geologiczną. Dzięki większej gęstości i krótszemu czasowi formowania się, w jego wnętrzu zatrzymywało się więcej ciepła akrecyjnego – energii wydzielanej podczas formowania się obiektu.

To z kolei umożliwiło topnienie lodu wewnątrz księżyca i doprowadziło do różnicowania struktury wewnętrznej – czyli oddzielenia się materiału skalistego od lodowego. W efekcie Ganimedes posiada warstwową budowę geologiczną, złożoną z jądra, płaszcza i zewnętrznej skorupy lodowej. Tak złożona struktura czyni go jednym z najbardziej fascynujących obiektów badawczych wśród księżyców gazowych olbrzymów.

Największy księżyc w Układzie Słonecznym

Ganimedes ma rozmiar dwóch trzecich Marsa. Jest największym satelitą w Układzie Słonecznym. Jest też większy od Merkurego i Plutona. Jest również ponad dwa razy masywniejszy od naszego Księżyca, co czyni go najbardziej masywnym ze wszystkich księżyców planetarnych w Układzie Słonecznym. Biorąc pod uwagę jego masę i średnicę ponad 5 tys. km, powinien być planetą. Ale ponieważ krąży wokół planety, a nie wokół Słońca, jest klasyfikowany jako księżyc. A chociaż Ganimedes jest większy od Merkurego, ma tylko połowę jego masy, co klasyfikuje go jako obiekt o niskiej gęstości.

Ganimedes jest pływowo związany z Jowiszem. Oznacza to, że utrzymuje tę samą tarczę zwróconą w kierunku Jowisza podczas swojej wędrówki po orbicie. Porusza się po niej z prędkością 39 165 km/godz. Pełny obieg wokół gazowego olbrzyma zajmuje mu 7,1 dnia ziemskiego. Ganimedes wykonuje również jedno okrążenie w tym samym czasie, w którym Europa okrąża Jowisza dwa razy, a księżyc Io – cztery razy.

Niedawno pisaliśmy o niezwykłym odkryciu. Spektakularna katastrofa wydarzyła się około 4 miliardy lat temu, gdy w Ganimedesa – księżyc Jowisza – uderzyła planetoida nawet dwudziestokrotnie większa od tej, która spowodowała zagładę dinozaurów na Ziemi. W wyniku zderzenia zmieniło się ułożenie Ganimedesa względem Jowisza.

Magnetosfera i atmosfera Ganimedesa

Co ciekawe, Ganimedes jest jedynym znanym satelitą Układu Słonecznego z własną magnetosferą. A chociaż jest ona bardzo słaba, uważa się, że została stworzona przez prądy konwekcyjne w żelaznym jądrze tego księżyca. Szczegółowe badania magnetosfery Ganimedesa są bardzo trudne. Dzieje się tak, ponieważ znaczna jej część jest zagłuszona przez znacznie silniejszą magnetosferę Jowisza.

Magnetosfera wiąże się również z atmosferą. Ta otaczająca Ganimedesa jest niezwykle cienka. Chociaż zawiera tlen, to jego zawartość jest zbyt niska, aby podtrzymać życie w obecnym rozumieniu. Powłoka gazowa księżyca jest bardzo rozcieńczona i stale tracona lub niszczona, po czym ponownie powstaje przy powierzchni. Gęstość gazu jest tak niska, że cząsteczki prawie nigdy nie zderzają się ze sobą.

Jak jest zbudowany Ganimedes?

Największy księżyc Układu Słonecznego składa się ze skał i lodu wodnego, w mniej więcej równych proporcjach. Ma płynne, bogate w żelazo jądro i stosunkowo gruby płaszcz. Według analiz dokonanych m.in. dzięki danym z sondy Galileo oraz tym zebranym przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, ma również głęboki ocean. Prawdopodobnie zawiera on więcej wody niż wszystkie oceany Ziemi razem wzięte. Ocean ten jest przykryty grubą lodową skorupą.

Dzięki obserwacjom satelitarnym wiemy też, że Ganimedes ma polarne czapy lodowe, które prawdopodobnie składają się z lodu wodnego. Czapy polarne rozciągają się do 40 stopni szerokości geograficznej. Chociaż istnieje wiele teorii na temat ich pochodzenia, dane z sondy Voyager sugerują, że powstają w wyniku bombardowania plazmą pola magnetycznego księżyca. To zmusza cząsteczki wody do migracji na wyższe szerokości geograficzne, gdzie zamienia się w szron w chłodniejszych obszarach w regionach polarnych.

Ziemskie misje na Ganimedesa

Do tej pory Ganimedesa badało kilka statków kosmicznych. Pierwsza była sonda Pioneer 10, która przeleciała w jego pobliżu w 1973 roku. Rok później był to Pioneer 11.

Ale najwięcej o Ganimedesie dowiedzieliśmy się dzięki sondzie Galileo. Przeleciała ona na wysokości 162 km nad powierzchnią księżyców galileuszowych i wykonała szczegółowe zdjęcia.

Misja ESA JUICE przyjrzy się trzem księżycom (Ganimedesowi, Kallisto i Europie). Ganimedes będzie w centrum uwagi, ponieważ pokazuje, jak ewoluują lodowe światy i jak mogą nadawać się do zamieszkania. Naukowcy spróbują dowiedzieć się więcej o oceanie i lodowej skorupie, szczegółowo zmapować jego powierzchnię, poznać jego wnętrze, zbadać atmosferę i zbadać pole magnetyczne. Jednym z celów misji jest też sprawdzenie, czy Ganimedes może stać się w przyszłości bazą przesiadkową dla wypraw w odległy kosmos.

Źródło: NASA, ESA

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.