Source: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Спътникът на Юпитер Ганимед е по-голям от планетата Меркурий, крие огромен океан под ледената си повърхност и е единственият спътник в Слънчевата система, за който е известно, че генерира собствено магнитно поле.
Десетилетия наред учените смятат, че магнитното поле произхожда от движенията в напълно оформеното метално ядро, намиращо се дълбоко под замръзналата повърхност. Но едно ново проучване предполага, че самото ядро на Ганимед може би все още се формира милиарди години след раждането на Слънчевата система.
Тази идея би могла най-накрая да обясни защо Ганимед все още има активно магнитно поле, въпреки че повечето луни са загубили своите преди милиарди години.
Луната, която може би се е охладила твърде бавно
Магнитните полета обикновено се създават от вътрешни механизми, породени от движението на електропроводим течен метал във вътрешността на планета или луна. Подобни механизми обаче обикновено отслабват, след като небесното тяло се охлади и формирането на ядрото му приключи.
Например Луната на Земята вече няма собствено магнитно поле. Дори Марс е загубил вътрешно генерираното си магнитно поле преди милиарди години, въпреки че е малко по-голям от Ганимед.
Мистерията става още по-трудна за обяснение, тъй като се смята, че планетарните ядра се формират сравнително бързо. Топлината от акрецията (бурното натрупване на материал по време на формирането на планетите) обикновено разделя тежките метали от по-леките скали в рамките на около 1 до 200 милиона години.
„В продължение на десетилетия изследванията върху формирането на планетите и механизмите, които създават магнитни полета, са се развивали паралелно, но с противоречиви предположения относно първоначалното състояние на Ганимед“, посочват авторите на изследването.
За да разберат защо Ганимед все още се държи като магнитно активен свят, изследователите създават компютърни модели, които възпроизвеждат термичната история на луната от най-ранните ѝ дни до днес.
Повечето по-ранни теории предполагат, че Ганимед се е образувал в горещо състояние, което е позволило на тежките метални елементи бързо да потънат навътре и да образуват ядро в ранния етап от неговата история. Новото проучване разглежда една различна възможност. Ами ако Ганимед е започнал като много по-студен?
Изследователите тестват множество сценарии, използвайки едноизмерни модели на термичната еволюция. Те коригират фактори като водното съдържание на луната, вътрешния състав и количеството приливно затопляне, генерирано от гравитационното притегляне на Юпитер. Те също така проучват как радиоактивните елементи вътре в луната биха могли бавно да затоплят вътрешността с течение на времето.
Техните симулации сочат, че Ганимед може да съдържа смес от желязо и сяра със сравнително ниски температури на топене. В такава система лунатата не би се нуждаела от екстремно ранно нагряване, за да започне отделянето на метал от скалата. Вместо това затоплянето би могло да се случи постепенно в продължение на милиарди години.
Това бавно затопляне променя всичко
Вместо формирането на ядрото да е приключило още в ранната история на Слънчевата система, е възможно плътен течен метал и днес все още да се придвижва към центъра на луната.
Според изследването богатата на желязо разтопена материя във вътрешността на Ганимед може бавно да се отделя от околния материал и да потъва все по-дълбоко към вътрешността на луната, захранвайки частично формирано метално ядро, описвано понякога като „протоядро“.
„Предполагаме, че магнитното поле на Ганимед може да се дължи на постепенно затопляща се вътрешност, при която бавното разделяне на материалите осигурява постоянен приток на разтопен материал, богат на желязо, към нарастващото протоядро“, посочват авторите на изследването.
Докато този течен метал се движи надолу, той раздвижва електропроводимия материал във вътрешността на луната и създава условията, необходими за генерирането на магнитно поле. С други думи, възможно е Ганимед все още да изгражда самия механизъм, който захранва неговото магнитно поле.
Тази идея се различава значително от по-ранните модели, основани на т.нар. „железен сняг“, при които твърди железни частици кристализират във вече съществуващо течно ядро и потъват надолу като метален снеговалеж. Новото изследване предполага, че магнитното поле на Ганимед може да се дължи именно на продължаващото нарастване на ядрото му.
Изследователите твърдят, че това бавно и продължително отделяне на метал би могло да поддържа магнитна активност в продължение на милиарди години – много по-дълго, отколкото се очаква за тяло с размерите на луна.
Откритията може би ще помогнат да се обясни и защо други близки ледени луни на Юпитер са се развили по различен начин, въпреки че са се формирали в сходна среда. Възможно е Европа да е преживяла по-силно първоначално нагряване, което да е позволило ядрото ѝ да се формира много по-рано. Калисто пък вероятно е останала твърде студена, за да развие ефективно ядро.
Малки разлики във времето, състава и затоплянето може да са тласнали тези съседни луни по напълно различни еволюционни пътища.
Скрит процес, който може да съществува в цялата Слънчева система
Това изследване може да промени начина, по който учените разбират еволюцията на ледените светове. Вместо да се формират бързо и постепенно да се охлаждат до неактивно състояние, някои планетарни ядра може да продължават да се развиват в продължение на милиарди години, като едновременно с това поддържат магнитни полета.
Това е важно, защото магнитните полета могат да предпазват световете от заредени частици и да спомогнат за стабилизирането на подповърхностните океани за дълги периоди. Тъй като Ганимед вероятно крие обширен океан под ледената си обвивка, разбирането на това как магнитното му поле оцелява би могло да даде улики за потенциално обитаеми среди другаде в Слънчевата система.
Засега идеята остава непотвърдена. Моделите до голяма степен се основават на предположения за вътрешния химичен състав на Ганимед, а учените все още не могат директно да наблюдават дълбоката вътрешност на луната.
Бъдещи мисии като JUICE на Европейската космическа агенция биха могли да помогнат за тестването на теорията чрез изучаване на магнитната среда и вътрешната структура на Ганимед през 2030-те години.
Ако теорията се потвърди, Ганимед може да се превърне в първия известен свят, чието магнитно поле оцелява, защото ядрото му никога не е спряло напълно да се формира.
Проучването е публикувано в списанието Science Advances.
Източник: InterestingEngineering
