כיום, חלק נכבד מהמחקר על הפלנטולוגיה של מערכת השמש מוקדש ללוויינים של כוכבי הלכת הענקיים. ההתעניינות בהם גברה בתחילת שנות השבעים והשמונים, לאחר שהתמונות הראשונות מחללית וויאג'ר חשפו בפני מדענים את הגיוון והמורכבות המדהימים של העולמות הנידחים הללו. אחד ממושאי המחקר המבטיחים הוא הלוויין הגדול ביותר של צדק - גנימד.
מערכת יופיטר בקצרה
אם כבר מדברים על לוויינים, ככלל, הם לא לוקחים בחשבון את ההבדל במספר העצמים הקטנים המרכיבים את מערכות הטבעות - ענקיים בשבתאי וצנועים הרבה יותר בצדק. בהתחשב בשיקול זה, לכוכב הלכת הגדול ביותר במערכת השמש יש גם את הרבים ביותר, על פי נתונים מודרניים, הפמליה.
מספר הלוויינים הידועים גדל כל הזמן. אז עד 2017, היה ידוע שלצדק יש 67 לוויינים, שהגדולים שבהם דומים לכוכבי לכת, והקטנים בגודל של כקילומטר. בתחילת 2019, מספר הלוויינים הפתוחים כבר הגיע ל-79.
לוויינים גליליים
ארבעת הגופים הגדולים ביותר, בנוסף לכוכב הלכת עצמו, במערכת צדק התגלו בשנת 1610 על ידי גלילאו גליליי. לכבודו הם קיבלו את שמם הכולל. הלוויינים הגדולים ביותר של צדק נקראים על שם אהובת האלוהות העליונה של הפנתיאון היווני-רומי: איו, אירופה, גנימד וקליסטו. קל לראות אותם עם טלסקופ קטן או משקפת. כל אחד מהלוויינים הללו מעורר עניין רב עבור מדענים פלנטריים.
Io - הקרוב ביותר לכוכב הלכת - מדהים בכך שהוא העצם הפעיל ביותר במערכת השמש. בשל השפעת הגאות והשפל של צדק, כמו גם אירופה וגנימד, יותר מארבע מאות הרי געש פועלים באיו. כל פני השטח של הלוויין, שקוטרו מעט יותר מקוטר הירח, מכוסה בפליטות של גופרית ותרכובותיה.
אירופה הוא הלוויין השני בגודלו, קטן במקצת מהירח. הוא מכוסה בקרום קפוא שחוצים בו תקלות וסדקים. יש סימנים לאוקיינוס של מים נוזליים מתחת לקרום הזה. אירופה היא אחת המועמדות המובילות למציאת חיים מחוץ לכדור הארץ.
הירח השלישי בגודלו הוא גנימד. תכונותיו יידונו ביתר פירוט להלן.
Callisto הוא הלוויין הגלילי הרחוק ביותר מצדק. בקוטר, הוא קרוב מאוד לכוכב הלכת מרקורי. פני השטח של קליסטו עתיקים ביותר, מאופיינים במספר עצום של מכתשי פגיעה, מה שמעידעל היעדר פעילות גיאולוגית. דגמים מסוימים של המבנה מאפשרים קיומו של אוקיינוס נוזלי מתחת לפני השטח של קליסטו.
התמונה למטה מציגה את הירחים הגדולים ביותר של צדק לפי סדר המרחק ממנו ובהשוואה לגודלם של כדור הארץ והירח.
Ganymede: גודל ומסלול
קוטרו של גנימד הוא 5268 ק"מ, שהם כמעט 400 ק"מ יותר מזה של מרקורי. זהו לא רק הירח הגדול ביותר של צדק, אלא גם הירח הגדול והמסיבי ביותר במערכת השמש. גנימד גדול פי אחד וחצי ומאסיבי פי שניים מהירח.
הלוויין נמצא במרחק של קצת יותר ממיליון קילומטרים מצדק, נע במסלול כמעט מעגלי, עושה מהפכה שלמה ב-7.15 ימי כדור הארץ. הסיבוב של גנימד עצמו מתרחש בסינכרון עם המהפכה סביב כוכב הלכת, כך שהוא פונה תמיד לצדק עם אותו חצי כדור - בדיוק כמו הירח לכדור הארץ.
הרכב והמבנה של הלוויין
בנוסף לסלעים וברזל, גנימד מכיל כמות גדולה של מים (בעיקר בצורת קרח) עם תערובת של חומרים נדיפים, כמו אמוניה. נתוני אנליזה ספקטרלית מצביעים גם על נוכחות של פחמן דו חמצני, תרכובות גופרית וככל הנראה חומרים אורגניים בצורת תערובת (מה שנקרא תולינים) על פני השטח שלו.
המודל של המבנה של גנימד מבוסס על תוצאות חקר תכונות הסיבוב והשדה המגנטי שלו. ההנחה היא שהלוויין מורכב מהשכבות המודגשות הבאות:
- ליבה מועשרת בברזל;
- מעטפת פנימית סיליקט;
- מעטפת חיצונית בעיקרה קפואה;
- אוקיינוס מלוח תת-קרקעי משולב בקרח;
- קליפת הרכב ומבנה מורכבים.
תכונות פני השטח
תמונות של הלוויין הגדול ביותר של כוכב הלכת צדק, שהושגו במהלך משימות וויאג'ר ובמיוחד גלילאו, מדגימות את הגיוון והמבנה המורכב של פני השטח. כשליש משטחה של גנימד תפוס על ידי אזורים חשוכים, ככל הנראה עתיקים, עם מספר רב של מכתשים. האזורים הקלים יותר צעירים במקצת, מכיוון שיש שם פחות תצורות השפעה משמעותית. יש להם אופי קמטים, מכוסים בהרבה סדקים ורכסים.
איזורים מקומטים קלים אלה הם מאמינים שהם תוצאה של פעילות טקטונית בעבר. ככל הנראה, תהליכים אלו נגרמו על ידי מספר גורמים. ראשית, במהלך ההתמיינות הכבידתית של פנים הלוויין והיווצרות הליבה שלו ושכבות אחרות, השתחרר חום והמשטח עוותו. בנוסף, יש לקחת בחשבון את השפעת כוחות הגאות והשפל במהלך חוסר היציבות של מסלולים במערכת המוקדמת של צדק.
לירח הגדול ביותר של כוכב הלכת הענק יש כובעים קטבים חלשים, לפי ההערכות שנוצרו על ידי חלקיקי כפור מים.
האווירה הדקה של גנימד
בעזרת טלסקופ החלל האבל, התגלתה מעטפת גז נדירה ביותר של חמצן מולקולרי ליד גנימד. נוכחותו קשורה ככל הנראה לדיסוציאציהמולקולות מים בקרח פני השטח בהשפעת קרינה קוסמית. בנוסף, מימן אטומי זוהה באטמוספירה של גנימד.
ריכוז החלקיקים באטמוספירה הקלושה הזו הוא בסדר גודל של מאות מיליוני מולקולות לסנטימטר מעוקב. המשמעות היא שהלחץ על פני השטח של גנימד יכול להיות עשיריות המיקרו-פסקל, שזה פי טריליון פחות מאשר על פני כדור הארץ.
שדה מגנטי ומגנטוספירה
כתוצאה ממדידות שביצעה תחנת גלילאו, התברר שללוויין הגדול ביותר של צדק יש שדה מגנטי די חזק משלו. ערך האינדוקציה שלו נע בין 720 ל-1440 nT (לשם השוואה, עבור כדור הארץ הוא 25-65 µT, כלומר, בממוצע, פי 40 יותר). נוכחותו של שדה מגנטי שימשה טענה רצינית לטובת המודל, לפיו ליבת הברזל של גנימד, כמו זו של הפלנטה שלנו, מובחנת לחלק מרכזי מוצק ולקליפה מותכת.
השדה המגנטי של גנימד יוצר את המגנטוספירה - האזור שבתוכו תנועת החלקיקים הטעונים מצייתת לשדה זה. אזור זה משתרע למרחק של 2 עד 2.5 קוטר גנימד. הוא מקיים אינטראקציה בצורה מורכבת עם המגנטוספרה של צדק ועם היונוספירה המורחבת ביותר שלו. הקטבים של גנימד מראים מדי פעם זוהרים.
במחקר נוסף
לאחר מנגנון גלילאו, הלוויינים של צדק נחקרו בעיקר באמצעות טלסקופים. כמות מסוימתהתמונות התקבלו גם במהלך הטיסה של תחנות Cassini ו-New Horizons. בתחילת המאה ה-21, היו אמורים להתבצע כמה פרויקטים מיוחדים בחלל כדי לחקור את גרמי השמיים הללו, אך מכמה סיבות הם נסגרו.
משימות מתוכננות כעת כגון EJSM (Mission Europe Jupiter System), הכוללות שיגור של מספר כלי רכב כדי לחקור את איו, אירופה וגאנימד, אירופה קליפר ו-JUICE (סייר הירחים הקרחניים של יופיטר). בתוכנית של האחרון מוקדשת תשומת לב רבה במיוחד ללוויין הגדול ביותר של צדק.
איזה מהפרויקטים האלה יתגשם, הזמן יגיד. אם המשימות המוכרזות יתקיימו, נלמד הרבה דברים חדשים ומרגשים על העולמות הרחוקים במערכת צדק.
