Геофизики поняли, как измерить глубину океана на Ганимеде

Планетологи не сомневаются в существовании слоя соленой воды под ледяной корой крупнейшего спутника Юпитера и надеются прояснить его толщину в ближайшие годы. Ученые объяснили, что движение воды в этом подледном океане выдают особенности «поведения» Ганимеда в магнитном поле Юпитера.

Если бы Ганимед не «принадлежал» Юпитеру, он был бы самой настоящей планетой: небесное тело крупнее Меркурия, а главное — это единственная в Солнечной системе луна с собственным глобальным магнитным полем, которое вырабатывается ее ядром, то есть так же, как у Земли. Кстати, в этом преимущество Ганимеда по сравнению с Марсом.

Еще один большой плюс спутника Юпитера — внутреннее строение: Ганимед при своих размерах примерно в 2,5 раза «легче» Меркурия, потому что он не целиком «каменный»: почти половину массы составляет вода в том или ином состоянии.

Наконец, самое интересное: зафиксированы многочисленные признаки существования в недрах Ганимеда океана, то есть прослойки воды именно в жидком состоянии. Прежде всего это «подсказывает» Юпитер, который обладает мощнейшей магнитосферой.

Ганимед вместе с Ио, Европой и Каллисто все время находится внутри нее. При этом напряженность магнитного поля вокруг Юпитера не везде одинаковая. Поэтому в процессе обращения спутников вокруг планеты они движутся в меняющемся магнитном поле, а от этого возникают индуцированные токи в любом веществе небесного тела, которое проводит электричество. Вместе с этим вырабатывается «побочное» индуцированное магнитное поле, заметное на общем «фоне».

Именно это зафиксировал зонд Galileo во время первого же близкого пролета мимо Ганимеда в 1996 году. Геофизики уверены, что обнаруженный магнитный след оставляет подледный океан внутри небесного тела: вода, особенно соленая, отличается хорошей электропроводностью.

Недавно команда ученых из парижского Института физики Земли рассказала, как по этому магнитному следу не только обнаружить факт наличия океана Ганимеда, но и выяснить, на какой глубине подо льдом он залегает и какова толщина предполагаемого водного слоя. Все это геофизики объяснили в статье, выложенной на сервере препринтов arXiv.org.

Они рассмотрели два возможных сценария. В одном из них океан начинается на глубине 95 километров под поверхностью Ганимеда, а его дно располагается еще на 287 километров глубже. Другой вариант — более оптимистичный: толщина ледяной корки — всего 26 километров, а слоя океана — 493 километра.

Исследователи рассчитали, что вращение Ганимеда вокруг своей оси и температурная разница в верхней и нижней части подледного океана должны создавать в нем течения, их можно проследить по «поведению» индуцированного магнитного поля, а в зависимости от объемов воды вызванные этим особенности будут отличаться.

Правда, их трудно заметить в «шуме» магнитосферы Юпитера и собственного магнитного поля Ганимеда. Как отметили геофизики, в лучшем случае нужный сигнал будет иметь мощность всего в девять нанотесла. Для сравнения, напряженность магнитного поля Земли — 50 тысяч нанотесла. Тем не менее этот сигнал можно обнаружить. 

В этом смысле большие надежды возлагают на летящий сейчас к Юпитеру аппарат JUICE. В 2034 году он должен выйти на орбиту вокруг Ганимеда. Сначала это будет очень высокая вытянутая орбита, потом зонд будет постепенно приближаться к спутнику, пока в конце концов не окажется всего в 200 километрах над поверхностью. Как подчеркнули ученые, этого момента они и ждут с нетерпением: чтобы оценить глубину океана юпитерианской луны, нужно спуститься к ней как можно ниже.