Амальтея загадала новую загадку

Наука
мобильная версия
Масса и состав внутреннего спутника Юпитера Амальтеи резко расходятся со сложившимися представлениями о формировании планетных систем. Это открытие заставит пересмотреть существующие модели формирования систем планет-гигантов.

До сих пор казалось, что Юпитер и его спутники — достаточно хорошо изученная система, которая прекрасно вписывается в рамки существующих моделей. Планета-гигант имеет четыре крупных (так называемых галилеевских) спутника и несколько более мелких, обращающихся по почти круговым орбитам. В полной аналогии с планетами Солнечной системы плотность спутников уменьшается с возрастанием расстояния до Юпитера. Первый спутник, Ио, целиком состоит из горных пород. По мере удаления от планеты содержание водяного льда (на Европе, Ганимеде и Каллисто) постоянно возрастает, а значит, плотность каждого последующего спутника уменьшается.

Это правило настолько очевидно, что планетологи всегда предполагали, что один из внутренних спутников под названием Амальтея, пятый по величине после Европы (270x170x150 км), похож по составу на Ио. Так, в официальной сводке характеристик этого спутника на сайте NASA указано, что поверхность состоит из камня и серы. Однако все оказалось не так.

Как сообщает Planetary.org, группа ученых под руководством Джона Андерсона (John Anderson) из лаборатории реактивного движения NASA провела дополнительный анализ данных аппарата «Галилео» и пришла к совершенно неожиданному выводу. Сверхточные допплеровские измерения гравитационного возмущения аппарата при сближении 5 ноября 2002 г. показали, что плотность Амальтеи даже меньше, чем у малых тел Солнечной системы, подобных кометам, которые, как известно, состоят из загрязненного водяного льда. «Мы ожидали, что этот спутник будет чем-то похожим на астероид или на огромную каменную глыбу, — говорит Андерсон, — но Амальтея не вписывается ни в какие известные нам модели».

Почему это так важно? Согласно общепринятой модели образования планет, спутники планет-гигантов можно условно разбить на три основные группы. Это главные, затем внутренние, находящиеся ближе к планете, чем главные, и внешние спутники. Внутренние спутники — это малые тела неправильной формы размером в несколько десятков километров, которые образовались в результате столкновений или бомбардировки астероидами более крупных спутников. Они расположены во внутренних областях планетных систем до расстояний 20 тыс. км, часто в области колец, иногда попадая в зону главных спутников. К ним относятся и 4 внутренних спутника Юпитера (Метида, Адрастея, Амальтея и Теба).

Главные спутники располагаются на расстояниях от 20 тыс. км до 2 млн. км, их размеры составляют от 500 до 5000 км в поперечнике. Они образовались одновременно с планетами из протопланетного облака и имеют регулярные орбиты — почти круговые, расположенные в плоскости экватора планеты. В системе Юпитера это 4 Галилеевы спутника. Внешние спутники находятся на орбитах от 2 до 50 млн. км и имеют диаметры порядка нескольких километров. Для них характерны неправильная форма и нерегулярные вытянутые эллиптичные орбиты с различными наклонами к плоскости экватора планеты, причем многие из внешних спутников имеют обратное движение по отношению к вращению планеты. Их расположение во внешних областях планетных систем указывает на возможный захват этих тел из межпланетного пространства.

«Конечно, можно предположить, что, подобно внешним спутникам, Амальтея была также захвачена гравитационным полем Юпитера, — объясняет Андерсон. — Однако почти круговая форма орбиты и отсутствие наклона к плоскости экватора свидетельствуют о том, что этот спутник наверняка сформировался из протопланетного облака одновременно с планетой, вероятнее всего, в области, лежащей намного дальше, чем орбита Ио. Затем каким-то невероятным способом он оказался во внутренней зоне, избежав при этом гравитационного возмущения от Галилеевых спутников, которые встретились бы ему на пути. Самая большая проблема в том, что небесная механика не знает механизмов, способных повлиять на орбиту относительно маломассивного тела в данной конфигурации более массивных спутников именно таким образом. До сих пор этой проблемой никто не занимался, поскольку считалось, что состав Амальтеи вписывается в традиционную модель формирования спутников планет-гигантов».

#gallery#
Если плотность Амальтеи действительно составляет 82% от плотности воды, этот спутник должен состоять из пористого льда. В этом случае он представляет собой гигантский рыхлый «снежок». Конденсация такого тела в том месте, где он сейчас находится, на этапе формирования системы спутников Юпитера была невозможна из-за высокой температуры в этой зоне. Именно по это причине на Ио вообще нет воды, она в небольших количествах появляется на Европе, еще больше ее на Ганимеде и Каллисто — по той причине, что с увеличением расстояния от планеты температурные условия способствовали конденсации воды. Таким образом, если исключить, что орбита Амальтеи каким-то образом эволюционировала к ее современному состоянию, открытие Андерсона означает, что этот спутник образовался значительно позже главных спутников, когда температура планетной системы снизилась до ее теперешних значений. Такой вывод заставляет полностью пересмотреть существующую теорию формирования системы Юпитера.