Крупнейший спутник Солнечной системы может все еще формировать свое ядро - Интернет технологии.

Спутник Юпитера Ганимед, который считается крупнейшим спутником в Солнечной системе, может до сих пор сохранять активное ядро спустя 4,6 миллиарда лет после формирования планетной системы. К такому выводу пришли исследователи, предложившие новую модель внутреннего устройства небесного тела. По мнению ученых, ядро Ганимеда может продолжать формироваться даже сегодня, что помогает объяснить существование у него собственного магнитного поля — уникального явления среди всех известных спутников Солнечной системы. Ганимед превосходит по размерам планету Меркурий, скрывает под ледяной оболочкой огромный океан и остается единственным спутником в Солнечной системе, который способен самостоятельно генерировать магнитное поле. На протяжении десятилетий ученые полагали, что источник этого поля находится в полностью сформированном металлическом ядре глубоко под поверхностью. Однако новое исследование предполагает, что процессы внутри спутника могут быть гораздо более динамичными и продолжаются до сих пор. Обычно магнитные поля возникают благодаря внутреннему динамо-механизму — движению электропроводящей жидкой массы металла внутри планеты или спутника. Однако со временем такие механизмы ослабевают, когда небесное тело остывает, а формирование ядра завершается. Именно поэтому, например, спутник Земли уже давно лишился собственного магнитного поля, а Марс утратил его миллиарды лет назад, несмотря на то что Красная планета немного крупнее Ганимеда. Дополнительную загадку создает тот факт, что планетарные ядра, согласно общепринятым представлениям, формируются довольно быстро. Тепло, возникающее во время аккреции — бурного накопления вещества в ранний период существования Солнечной системы, — обычно приводит к разделению тяжелых металлов и легких пород в течение примерно от одного до двухсот миллионов лет. Однако авторы нового исследования отмечают, что модели формирования планет и исследования магнитных динамо долгое время развивались параллельно и основывались на противоречивых предположениях относительно начального состояния Ганимеда. Чтобы понять, почему спутник до сих пор сохраняет магнитную активность, ученые создали компьютерные модели, воспроизводящие тепловую историю Ганимеда с момента его появления и до наших дней. Большинство прежних теорий исходили из того, что спутник сформировался достаточно горячим, поэтому тяжелые металлические элементы быстро погрузились в центр и образовали ядро еще в ранний период его истории. Новая работа рассматривает другой сценарий — что Ганимед изначально был значительно холоднее. Исследователи протестировали несколько вариантов развития спутника, используя одномерные модели тепловой эволюции. В расчетах учитывались содержание воды, внутренний состав, влияние приливного нагрева со стороны Юпитера, а также постепенное нагревание недр радиоактивными элементами. Моделирование показало, что внутри Ганимеда может существовать смесь железа и серы с относительно низкой температурой плавления. В такой системе не требуется мощного раннего нагрева для запуска разделения металла и каменных пород. Вместо этого процесс может идти очень медленно на протяжении миллиардов лет. Согласно новой модели, плотный жидкий металл внутри Ганимеда может и сейчас постепенно перемещаться к центру спутника. Богатый железом расплав медленно отделяется от окружающего вещества и опускается глубже, подпитывая частично сформированное металлическое ядро, которое исследователи называют протоядром. По словам авторов работы, магнитное динамо Ганимеда может поддерживаться именно за счет продолжающегося внутреннего прогрева и медленного поступления железистого расплава к растущему центру спутника. Во время движения жидкого металла вниз происходит перемешивание электропроводящего вещества, создающее условия для генерации магнитного поля. Иными словами, Ганимед, возможно, до сих пор формирует тот самый внутренний «двигатель», который обеспечивает его магнитную активность. Авторы исследования подчеркивают, что наблюдаемое магнитное поле Ганимеда хорошо согласуется с гипотезой продолжающегося формирования ядра — процесса, который ранее нигде не наблюдался. Эта версия заметно отличается от прежних моделей, основанных на концепции так называемого «железного снега». Ранее предполагалось, что внутри уже существующего жидкого ядра могут кристаллизоваться твердые частицы железа, которые оседают вниз подобно металлическому снегопаду. Теперь же ученые считают, что магнитное поле может поддерживаться самим процессом роста ядра. Исследователи также полагают, что подобное медленное разделение металла и пород способно сохранять магнитную активность спутника значительно дольше, чем считалось возможным для объектов такого размера. Новая работа помогает объяснить и различия между ледяными спутниками Юпитера, которые находятся в схожих условиях, но эволюционировали по-разному. Например, Европа, вероятно, испытала более сильный ранний нагрев, благодаря чему ее ядро сформировалось намного раньше. Каллисто, напротив, мог оставаться слишком холодным для эффективного формирования ядра. Даже небольшие различия в составе, времени формирования и интенсивности нагрева могли привести соседние спутники к совершенно разным путям развития. Авторы исследования считают, что их выводы могут изменить представления ученых об эволюции ледяных миров. Вместо быстрого формирования и постепенного угасания некоторые планетарные ядра могут развиваться в течение миллиардов лет, продолжая поддерживать магнитные поля. Это особенно важно, поскольку магнитное поле способно защищать небесные тела от заряженных частиц и помогать сохранять подповерхностные океаны в стабильном состоянии на протяжении огромных промежутков времени. Учитывая, что под ледяной оболочкой Ганимеда, вероятно, скрывается гигантский океан, понимание природы его магнитного поля может дать новые подсказки о потенциально пригодных для жизни условиях в других частях Солнечной системы. Пока эта гипотеза остается неподтвержденной. Модели сильно зависят от предположений о внутренней химии Ганимеда, а ученые по-прежнему не могут напрямую изучить его глубинные слои. Проверить новую теорию помогут будущие космические миссии, в том числе аппарат JUICE Европейского космического агентства, который в 2030-х годах займется исследованием магнитной среды и внутреннего строения спутника. Если гипотеза подтвердится, Ганимед станет первым известным миром, чье магнитное поле существует благодаря тому, что формирование его ядра так и не завершилось полностью.