Описание спутника Юпитера Амальтея

Пятый по счету и последний спутник Юпитера впервые увидел в 19 в. Эдвард Барнард. Астрофотографу из США удалось разглядеть Амальтею при помощи телескопа-рефрактора диаметром 91 см. Так в 1892 г. в американской Ликской обсерватории без использования какой-либо дополнительной аппаратуры открыли новое небесное тело с ярко-красной поверхностью.

Э. Барнард назвал спутник Юпитер-5, но в 1893 г. К. Фламмарионом было предложено другое название — Амальтея. Официально данное наименование было принято лишь в 1976 г. Оно было позаимствовано из древнегреческой мифологии — так звали козу, вскормившую Зевса, покровителя Юпитера. В честь других мифологических персонажей были названы кратеры и остальные объекты на поверхности Амальтеи.

Физические характеристики

Небольшая Амальтея поставила перед учёными ряд загадок, некоторые из которых не разгаданы до сих пор.

Амальтея — самый красный объект в Солнечной системе (даже более красный, чем Марс). Красный цвет спутника, возможно, обусловлен наличием серы, выбрасываемой вулканами Ио. Происхождение ярко-зелёных пятен на крупных откосах Амальтеи пока не выяснено.

Амальтея имеет неправильную форму (262x146x134 км), наиболее длинная ось ориентирована на Юпитер. Спутник сильно кратерирован, причём размеры некоторых кратеров сравнимы с размерами самой Амальтеи. Например, крупнейший кратер Пан имеет диаметр до 100 км и глубину 8 км. Другой кратер имеет размеры 80 км и вероятно в два раза глубже Пана. Имеются также два горных пика, возвышающихся над местным рельефом на 20 км.

Именно неправильная форма и довольно большой размер Амальтеи, привели в прошлом к выводу, что это довольно твёрдое тело с высокой плотностью [3] . Однако, после пролёта над спутником 5 ноября 2002 года аппарата «Галилео», выяснилось, что плотность Амальтеи составляет лишь 0,85 г/см³ [4] , что говорит о значительном содержании льда (наличие льда обнаружено и при спектрографических исследованиях с Земли). Но такого рода спутник не мог бы образоваться вблизи Юпитера, так как «молодой» горячий Юпитер на ранних стадиях эволюции предотвратил бы конденсацию летучих материалов (этим, в частности, объясняется отсутствие воды на Ио). Следовательно, Амальтея представляет собой «захваченный» Юпитером астероид. Однако характер орбиты Амальтеи говорит о маловероятности такого события. Имеются также гипотезы, что Амальтея состоит из пористого (но прочного) материала, или что она была разбита на куски, которые впоследствии соединились, образовав крупные полости внутри спутника.

Амальтея фотографировалась с близкого расстояния аппаратами «Вояджер-1» и «Галилео» [5] .

В 2002 году космический аппарат Galileo определил, что плотность спутника существенно меньше, чем считалось ранее, и он вероятно представляет собой совокупность слипшихся друг с другом ледяных глыб [6] .

Из чего состоит Альматея и есть ли у неё атмосфера

Согласно этой версии, тело не может вновь обрести правильную округлую форму из-за недостатка массы. В то время как одни исследователи считают Амальтею смерзшимися глыбами льда, другие утверждают: в основе её “ядра” – пористый, но очень твердый материал. Возможно, Юпитер захватил когда-то астероид, ныне известный нам как Амальтея. Спутник содержит большое количество льда, и это аргумент в пользу астероидной теории: с поверхности «родных» лун жаркий Юпитер выпарил все летучие вещества.

Состав Амальтеи даёт основания для некоторых выводов об её образовании. Во времена формирования спутников Юпитера температура в районе её орбиты, согласно расчётам, превышала 800 °C, и, следовательно, там не мог появиться ледяной спутник. Вероятно, Амальтея сформировалась на более далёкой орбите или вообще за пределами системы Юпитера.

С другой стороны, орбита луны не подтверждает данную версию.

С вопросом о строении небесного тела связана и «цветная» загадка. Самое красное тело в солнечной системе – Амальтея. Спутник даже краснее планеты Марс. При этом кое-где на поверхности встречаются яркие зеленые пятна. Предполагают, что красный цвет – следствие осевшей серы, которая выбрасывается в пространство вулканами Ио (спутник Юпитера). Некоторые российские исследователи считают, что виной всему газообразный хлор, наполняющий пустоты внутри тела. Вытесненный на поверхность, он образует зеленые пятна. Хлор также образует соединения с натрием, калием и магнием, которые содержат примесь железных окислов, отсюда красный оттенок.

Поверхность Амальтеи, судя по деталям инфракрасного спектра (глубокая полоса поглощения на длине волны 3 мкм) содержит гидратированные минералы или органические соединения. Другие спектральные особенности указывают на наличие серосодержащих веществ.

Амальтея входит в одноименную группу внутренних лун наряду с Метидой, Адрастеей и Фивой. Также она имеет собственное кольцо, названное за нечеткую структуру «паутинным». В непосредственной близости от луны наблюдаются маленькие небесные тела диаметром меньше километра, – возможно, результат космического столкновения.

Юпитер с поверхности Амальтеи выглядит огромным: в 93 раза больше Луны на земном небе. Поскольку Амальтея вращается синхронно с планетой, Юпитер на её небе неподвижен, а с одной стороны не виден никогда. Сутки на Амальтее вдвое короче земных, причём на обращённой к планете стороне каждый день наблюдается солнечное затмение — Солнце исчезает за Юпитером на полтора часа. Когда Амальтея проходит над дневной стороной Юпитера, он освещает её ночную сторону в 900 раз сильнее, чем полная Луна — Землю.

Интересно, что Амальтея излучает несколько больше тепла, чем получает от Солнца. Это результат её нагрева тепловым излучением Юпитера (≤9 K), отражённым от него солнечным светом (≤5 K) и бомбардировкой заряженными частицами (≤2 K).

Физические характеристики

Поверхность Амальтеи очень красная. Красноватый цвет может быть из-за серы, которая попадает от Ио. Яркие пятна менее красного оттенка появляются на основных склонах Амальтеи, но природа этого цвета в настоящее время неизвестна. Поверхность спутника немного ярче, чем поверхности других внутренних лун Юпитера. Существует асимметрия между ведущим и конечным полушариями. Ведущее полушарие в 1,3 раза ярче, чем конечное. Асимметрия вызвана более высокой скоростью и частотой ударов на ведущей полусфере, где выбрасывается более яркий материал (предположительно, лед из недр спутника.

Амальтея имеет нерегулярную форму 250 × 146 × 128 км. Площадь поверхности Амальтеи, вероятно, составляет от 88 000 до 170 000 км². Как и все другие внутренние спутники Юпитера, он полностью заперт на планете, а длинная ось все время направлена в сторону Юпитера. Поверхность Амальтеи сильно испещрена кратерами, некоторые из которых чрезвычайно велики по отношению к размеру спутника. Пан, самый большой кратер, его размеры составляют 100 км в поперечнике и имеют глубину около 8 км. Еще один кратер, Гея имеет 80 км в поперечнике и в два раза глубже, чем Пан. У Амальтеи есть несколько видных ярких пятен, два из которых названы факула Ликт и факула Ида, с шириной достигающей 25 км. Они расположены на краю хребтов.

Физические характеристики

«Луна» обладает неправильной формой, это вытянутое фасолевидное тело, направленное своим острым концом к планете Юпитер.

Сила тяжести на Амальтее очень мала, поэтому пылинки и осколки с лёгкостью покидают её поверхность. Спутник – пятый по размеру, уступает только «галлиевым», третий по удалённости от Юпитера. Линейные размеры его составляют 250 на 146 и 128 км соответственно. Как и многие спутники, она постоянно обращена к планете одной и той же стороной. Амальтея – спутник, который испускает больше тепла, чем потребляет от Солнца, но это не следствие каких-то процессов внутри неё, а вторичный разогрев, обусловленный излучением Юпитера и заряженными частицами. Учёные рассчитали её плотность, она составила 0,9±0,1 г/см3. Опираясь на размеры и массу Амальтеи, на этом основании сделали вывод, что в основной её состав входит водянистый лёд. Причём лёд не сплошной, а с пустотами, сбившимися в тело под воздействием гравитации.

Спектральный анализ говорит о существовании соединений серы и гидратированных различных минералов. Учёные предполагают, что Амальтея является захваченным когда-то астероидом или была сформирована на более дальней орбите. Во время формирования Юпитера и его спутников температура на этой орбите доходила до 800°C, и ледяная Амальтея просто не могла там появится. Само существование сложно объяснить, спутник слишком велик, чтобы образоваться из планетарных колец. Скорее всего, Юпитер захватил её извне. Подобные явления вы можете наблюдать и в наши дни с кометами и астероидами.

История исследования Амальтеи

Первичный этап

Телескоп Ликской обсерватории.

Амальтея очень примечательна с точки зрения истории астрономии — это пятый и последний спутник Юпитера, который удалось открыть с Земли при помощи живых наблюдений в телескоп. Все остальные луны обнаружили либо на фотографиях, либо с помощью зондов. Открытие было сделано еще в конце XIX века Эдвардом Барнардом. Он увидел Амальтею в Ликской обсерватории США в 1892 году. Инструментом стал 91-сантиметровый телескоп-рефрактор.

Жизненный путь Барнарда служит живой иллюстрацией того, как тяга к звездам преодолевает все препятствия. Он вырос полусиротой в обеднелой семье — Барнард вынужден был работать помощником фотографа с девяти лет. Это было не так уж просто: в те времена реактивы для проявки фотографий были куда более ядовиты, а сама аппаратура для съемки — тяжелой даже для взрослого человека. Однако это не повлияло на любовь Барнарда к фотографии: он стал одним из первых астрофотографов. Использование химических или электронных светочувствительных элементов вместо человеческого глаза — фундаментальный инструмент поиска и наблюдения космических тел сегодня.

Современный этап. Вклад космических зондов

Имя Амальтеи — козы, вырастившей младенца-Зевса в греческой мифологии — было впервые предложено в 1893 году, и официально принято почти 100 лет спустя, 1976. Такая «проволочка» в первую очередь была связана с астрономической традицией — во времена открытия Амальтеи, спутники Юпитера попросту отмечали цифрами, не утруждаясь именованием.

Первые фото Амальтеи, на которых она хоть немного отличалась от небольшой звездочки, были сделаны зондом «Вояджер-1» в 1979 году, а также «Вояджером-2» спустя 4 месяца. Разрешение снимков было не самым лучшим — но астрономы узнали о приблизительных размерах, температуре и ориентировочном составе поверхности Амальтеи.

«Галилео» на фоне Амальтеи. Рисунок.

Пока что самый весомый вклад в исследование спутника внес зонд «Галилео» — впервые он сфотографировал Амальтею в 1996 году, а наиболее подробно — в начале 2000 года. Разрешение снимка составило всего 2,4 километра на пиксель, так как расстояние между «Галилео» и спутником превышало 230 тысяч километров. Еще в аппарате почти сразу сломалась высокомощная антенна, из-за чего на Землю зонд передавал файлы со скоростью 160 бит/сек. Это тоже повлияло на качество снимков.

Наиболее близко зонд подошел к Амальтее в 2002 году: центр луны и зонд разделяло всего 244 километров! Увы, но пролет не принес фотографий — к тому времени «Галилео» исследовал Юпитер уже 7 лет, и его камера вышла со строя. Но регистрация изменения траектории под воздействием притяжения Амальтеи позволила точно вычислить массу спутника.

Последними отметились в истории изучения Амальтеи аппараты «Кассини» и «Новые Горизонты» в 2001 и 2006 годах соответственно. Они уточнили данные орбитальные характеристики Амальтеи.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Амальтея ( Amalthea )

Общие сведения
Физические характеристики
Орбита, теория движения, эфемериды
Вращение

Пятый спутник Юпитера был открыт американским астрономом Барнардом в 1892 г. на Ликской обсерватории и был назван по имени нимфы, вскормившей Зевса. Четыре малых внутренних спутника, находящиеся ближе Ио, идентифицируются теперь как спутники кольца, образующие кольцевую систему Юпитера. Это – Метида, Адрастея и Теба, открытые Вояджером 1 в 1979 г., и Амальтея, открытая Барнардом в 1892 г. Космический аппарат Галилео получил детальные изображения этих спутников, которые показали неправильную причудливую их форму и сильно кратерированную поверхность. Эти спутники находятся в синхронном вращении и имеют большие геологические особенности в виде ударных кратеров.

Физические характеристики

Амальтея – наибольший из четырех внутренних спутников – лежит на периферии внутреннего паутинного кольца Юпитера. Амальтея, спутник неправильной формы, имеет размеры 262 x 146 x 134 км, причем его большая полуось постоянно направлена к центру Юпитера.

Поверхность Амальтеи состоит из тугоплавких пород темнокрасного цвета, альбедо 0.05. Подробные снимки Галилео показали значительное количество кратеров и ярких пятен на ее поверхности. Самый большой кратер Пан имеет форму чаши и 90 км ширины. Самое яркое пятно на южном полюсе связано с меньшим кратером, получившим название Гея.

Орбита, теория движения, эфемериды

Амальтея движется на расстоянии почти 180 тысяч километров от Юпитера, что составляет примерно 2.55 радиуса Юпитера по почти круговой орбите с эксцентриситетом 0.003 и малым наклоном к плоскости экватора 0.4 градуса. Период обращения вокруг планеты составляет 11 часов 59 минут.
В 1950 г. Ван Верком [1] в очередном выпуске Американских эфемерид опубликовал эфемериды пятого спутника и систему элементов Струве [2], приведенную на эпоху 1903, сент. 10, G.M.T.- JD 2416359.0

Средняя элонгация, отнесенная к расстоянию 1 а.е., 249″.55
Среднее движение 722°.63175 за средние солнечные сутки
Средняя долгота в эпоху 194°.98
Эксцентриситет 0.00285
Долгота перийовия 61°.3 + 917°.4 ( Т – Т_o )
Наклон к экватору Юпитера 27′.34
Долгота восходящего узла 79°.4 – 914°.7 ( Т – Т_o )

где ( Т – Т_o ) – число юлианских лет от JD 2416359.0.
Основное возмущение орбиты пятого спутника Юпитера вызывает сжатие планеты, которое составляет примерно 0.3 x 10 -2 от ускорения центрального тела. Возмущения от галилеевых спутников и от Солнца примерно на три порядка меньше. Ван Верком учитывал в движении Амальтеи возмущения только от сжатия Юпитера. Сэдбери улучшил эту теорию, используя как старые визуальные наблюдения с 1892 г., так и новые фотографические наблюдения, проведенные в 1954 и 1967 г.г. Таким образом, и в настоящее время движение спутника можно описать только приближенной теорией Сэдбери [3]. Однако проведенные Сэдбери исследования показали, что элементы орбиты спутника претерпели значительные изменения в период с 1917 по 1949 г.г., когда наблюдения спутника не проводились. Среди возможных причин – близкое прохождение тела сравнимой массы. Повидимому, нет возможности представить старые и новые наблюдения одной системой постоянных. Вычисление эфемерид для наблюдений спутника в любой системе координат для любой шкалы времени и на любую дату можно провести на сайте Лаборатории реактивного движения НАСА.

Вращение Амальтеи

Амальтея находится в синхронном вращении с Юпитером, то есть период обращения спутника вокруг Юпитера равен периоду вращения Амальтеи вокруг собственной оси (0.498179 сут.). Большая полуось спутника всегда направлена к центру Юпитера.
Рекомендуемые величины для направления на северный полюс вращения и первый меридиан спутников Юпитера ( 1994, IAUWG ) [4].
Прямое восхождение и склонение являются стандартными экваториальными координатами на экваторе J2000 на эпоху J2000.
Координаты северного полюса неизменной плоскости
= 273°.85, = 66°.99.
Т – интервал в юлианских столетиях (по 36525 дней) от стандартной эпохи,
d – интервал в днях от стандартной эпохи,
Стандартная эпоха 1.5 января 2000, т.е. 2451545.0 TDB