- Каллисто – четвертый по удаленности из галилеевых спутников Юпитера. Он довольно крупный – 4821 км , что составляет около 99 % диаметра Меркурия и лишь немногим меньше Ганимеда и Титана.
Изображение Каллисто сделанное космическим аппаратом «Вояджер-2» 8 июля 1979 года.
- Спутник имеет женское имя: Каллисто была любовницей Зевса, которую он, по легенде, превратил в Медведицу и поместил на небо – дабы избежать гнева своей супруги Юноны (Геры). Медведицу он держал за хвост – поэтому тот оказался таким длинным, какого не бывает у настоящих медведей.
Каллисто и Большая Медведица.
- Каллисто отброшена от Юпитера на внушительное расстояние - 1 882 000 км, протяженность её орбиты – 11 818 960 км. На этот огромный путь спутник тратит сравнительно немного времени – 16,7 дней, за то же время он делает один оборот вокруг своей оси. Нашей Луне на путь, в пять раз меньший, требуется на 11 дней больше. Эти цифры лишний раз показывают нам, сколь огромен Юпитер и как сильна его гравитация.
Строение
Несмотря на синхронное вращение с Юпитером, Каллисто из-за своего значительного удаления от гиганта не участвует в орбитальном резонансе со своими крупнейшими соседями – Ио, Европой и Ганимедом. Кроме того, её орбита почти круговая.
Орбита Каллисто по сравнению с орбитами других спутников Юпитера.
- Соответственно, за свой оборот вокруг гиганта она не подходит ближе и не удаляется дальше, а остается на почти одном и том же расстоянии.
Получается, что Каллисто не находится под воздействием таких приливных сил, как её более близкие к Юпитеру соседи, и её недра не разогреваются. Поверхность спутника очень холодная: средняя температура – минус 103,5°С. Ученые предполагают, что у спутника нет горячего ядра, а в процессе его формирования силикатные породы просто опустились вниз, образовав внутри небольшое каменное ядро.
Внутреннее строение Каллисто.
- Изучая влияние магнитного поля Юпитера на этот спутник, учёные пришли к выводу, что оно не проникает глубоко внутрь, так как этому препятствует сплошной слой электропроводящей жидкости. Так были сделаны выводы, что на Каллисто, как и на Европе и Ганимеде, существует подледный океан. Аппарат «Галилео» во время своей миссии с 1994 по 2003 г. г. измерил глубину этого океана – по его данным, она оказалась равной около 100 км.
Но как же на таком холодном небесном теле может существовать жидкий океан? Это вполне возможно, если в его состав входим аммиак (а спектральный анализ показал наличие аммиака на Каллисто) – это значительно понижает температуру замерзания. Глубина океана в этом случае может достигать и 300 км. Другое дело, что условия для возникновения жизни в таком океане гораздо хуже, чем на Европе: плохое смешение воды с горными породами и низкие температуры делают маловероятным существование на Каллисто каких-либо живых организмов.
Литосфера, или верхний слой спутника, представляет собой ледяную кору толщиной 80 – 150 км, а, возможно, и больше.
Поверхность
Каллисто – самый темный из галилеевых спутников, отражающий всего 20% солнечных лучей. Спектроскопия выявила на её поверхности водяной лёд, углекислый газ, силикаты и органику – то есть органические соединения, содержащие углерод.
Вся поверхность спутника густо покрыта ударными кратерами. Ни одна из планет и ни один из спутников во всей Солнечной системе не испещрены таким количеством кратеров, как Каллисто. Здесь нет ни гор, ни вулканов, ни тектонических разломов – в основном поверхность представлена равнинами, на которых разбросаны кратеры. Также на поверхности Каллисто есть цепочки из ударных кратеров (иногда слившихся друг с другом). Вероятно, они возникли при столкновении с Каллисто остатков объектов, которые, подойдя чрезмерно близко к Юпитеру - ещё до своего столкновения с Каллисто, - были разрушены приливными силами. Возможно также, что цепочки образовались при пологих касательных столкновениях с постепенным разрушением падающих тел.
Слева - экваториальный район: снимки получены 25 июня 1997 года с расстояния в 15 200 км от Каллисто. Справа -Цепочка Гомул на Каллисто и её увеличенный фрагмент, фото КА "Галилео" 4 ноября 1996 г.
- Спутник очень древний, его возраст оценивается в 4,5 млрд лет, поэтому на почти каждый старый кратер накладывается несколько более молодых, разрушающих его.
На Каллисто есть пара огромных образований. Первая – Вальхалла. Мульти-кольцевая структура Вальхалла диаметром 1800 км в поперечнике, состоящая из центральной светлой области размером в 600 км и большого количества колец диаметром в 4000 км. Вальхалла является одной из самых больших в Солнечной системе ударных структур:
Ударный бассейн Вальхалла на Каллисто. Фото с "Вояджера", 6 марта 1979 г. Источник: NASA.
- Другая такая структура называется Асгард и она чуть меньше – диаметр колец достигает 1600 км:
Сочетание снимков, сделанных «Галилео» в сентябре 1997 года с расстояния 9500 км, с общей фоновой фотографией области, полученной в ноябре 1996 года.
- В центральной области – огромный ударный кратер Doh около 50 км в диаметре, причем его центр – не в виде чаши, что характерно для большинства ударных кратеров, а с поднятием в виде купола:
Кратер Doh в бассейне Асгард. Снимок сделан «Галилео» 16 сентября 1997 года с расстояния 9500 км.
- Как появились такие кольцевые структуры? Есть несколько гипотез, самая распространенная из которых состоит в том, что в результате удара очень крупного тела произошло волнообразное движение литосферы, которая лежит на жидком основании – ведь под ней предположительно находится подлёдный океан. То есть концентрические кольца образовались как «круги от брошенного камня на воде».
Еще одна особенность поверхности Каллисто: несмотря на огромное количество кратеров, рельеф там сильно сглажен благодаря особенной эрозии, свойственной холодным небесным телам.
Температура на поверхности Каллисто достигает -108 °С (на солнце), что в сочетании с практически отсутствующей атмосферой создает условия для формирования эрозий необычного типа. Когда слабый солнечный свет падает на обнаженные пласты скальной породы и льда, это может заставлять лед медленно сублимировать, то есть испаряться, превращаясь непосредственно в газ, минуя жидкую фазу, и растворяться в космосе. По мере испарения льда пыль и камни, которые скреплялись им, медленно перемещаются вниз по склону:
Процесс эрозии в результате сублимации льда.
- Так как льда там очень много, то кратеры и другие неровности постепенно разрушаются. Поэтому мелкие кратеры – меньше 1 км в диаметре – на спутнике почти не встречаются: они быстро сглаживаются, валы превращаются в холмы, а кратерные воронки – в небольшие впадины.
Атмосфера и небо
Точный состав атмосферы Каллисто всё еще не определен.
Как и у многих других небольших планет и спутников, газовая оболочка Каллисто очень разрежена. Считается, что она состоит преимущественно из углекислого газа. При давлении слабее земного более чем в 1,3 млн раз такая атмосфера улетучилась бы дня за четыре. Тот факт, что она сохраняется, говорит о её постоянном пополнении – очевидно, благодаря сублимации замёрзшего углекислого газа, что согласуется с гипотезой о деградации валов кратеров вследствие сублимации льдов.
«Галилео» во время одного из своих пролетов обнаружил у спутника ионосферу с довольно высокой электронной плотностью (7-170000 на см-3) – это не может объясняться фотоионизацией одного лишь атмосферного углекислого газа. Есть предположение, что атмосфера Каллисто на самом деле состоит в основном из молекулярного кислорода, и его массовая доля в 10-100 раз превышает долю углекислого газа. Но это предположение еще требует подтверждений: прямых наблюдений кислорода в атмосфере Каллисто пока не было.
Небо на Каллисто, ввиду слабой атмосферы, очень темное. С её поверхности мы бы увидели пейзаж, похожий на лунный – из-за обилия кратеров, и Юпитер, по видимым размерам примерно в 2,5 раза больше Земли на небе Луны,
Так, предположительно, выглядит окружающий пейзаж на Каллисто.
- или в девять раз больший по видимым размерам, чем Луна на Земном небе:
Сравнение видимых размеров Луны с Земли и Юпитера с Каллисто.
- Уровень радиации и возможности колонизации
Магнитометр, установленный на Галилео и изучающий магнитное поле Юпитера и галилеевых спутников, обнаружил, что магнитное поле Каллисто, так же, как и на Европе, переменное. Оно индуцировано Юпитером и меняется в зависимости от ориентации на магнитное поле Юпитера, что косвенно подтверждает наличие токопроводящей жидкости под поверхностью – т.е. соленого океана. Магнитный момент поля очень слабый, но, тем не менее, уровень радиации на поверхности Каллисто, благодаря её значительной удаленности от Юпитера – в 7 раз меньше, чем на Земле, то есть совершенно безопасен для человека.
Именно это обстоятельство, а также отсутствие на спутнике вулканической и тектонической активности, то есть там не извергаются вулканы, не трескается поверхность – делает его очень привлекательным для возможной колонизации или установки на нем, допустим, базы астронавтов, изучающих систему Юпитера, или для производства топлива из имеющегося льда и дозаправки или обслуживания кораблей, следующих дальше.
Будут ли на Каллисто базы землян?
NASA, проводя в 2003 году оценку перспективности колонизации спутников планет, поставила Каллисто на первое место.
В 2023 году предполагается отправка миссии JUICE для изучения крупнейших спутников Юпитера, а также – совместного проекта «Europa Jupiter System Mission (EJSM)», который будет состоять сразу из четырех аппаратов - от США, Европы, Японии и России. Ученые считают, что только такая совместная деятельность может принести огромную отдачу в ответах на существующие сегодня вопросы об эволюции планетных систем и астробиологии.
Если запуски состоятся, аппараты будут подробно изучать галилеевы спутники Юпитера - и от удачи этих миссий и полученных данных зависят многие дальнейшие планы по освоению космоса. Если, например, на Европе или Ганимеде будет обнаружена жизнь, то это послужит мощным мотивом для новых экспедиций и развития технологий. Есть шанс, что мы станем свидетелями самых потрясающих открытий и первых шагов человека к далеким мирам и звездам.