§ 10. Супутники планет

Станом на березень 2019 р. у Сонячній системі відкрито 185 супутників великих планет і 9 супутників карликових планет. Також відомі супутники деяких астероїдів. Сім супутників, включаючи Місяць, мають діаметр більше як 2500 км, а Титан (супутник Сатурна) і Ганімед (3-й супутник Юпітера) у 1,5 раза більші, ніж Місяць, і трохи більші, ніж Меркурій. Титан — єдиний супутник з потужною атмосферою, яка здебільшого складається з азоту.

Невеликі супутники розміром десятки кілометрів є кам’яними або крижаними тілами неправильної форми. Їхні поверхні засіяні кратерами та вкриті дрібним пилом. Середні супутники (кілька сотень кілометрів) в основному кулясті й мають малу густину. За зовнішнім виглядом їхня поверхня нагадує місячну. Відрізняються розмаїтістю 7 найбільших супутників. За своєю будовою вони більше схожі на планети земної групи. Найбільші супутники Юпітера відкрив ще в 1610 р. Галілей. Однак основні відомості про природу великих супутників планет-гігантів отримано в результаті досліджень за допомогою космічних апаратів. За допомогою автоматичних міжпланетних станцій вдалося отримати чіткі фото супутників Марса та багатьох супутників планет-гігантів з близької відстані. На них добре видно численні деталі поверхні: кратери, тріщини, нерівності. Супутники Юпітера і більш віддалених планет вкриті шаром льоду з пилом завтовшки десятки кілометрів. На супутнику Юпітера — Іо (мал. 2.26) — було сфотографовано кілька діючих вулканів. Усі супутники вкриті кратерами ударного (метеоритного) походження. Багато супутників, зокрема і Місяць, повернуті до своєї планети одним боком. Зоряні періоди їхнього обертання дорівнюють періодам обертання навколо своїх планет. Чотири найбільших супутники Юпітера ми можемо побачити у призматичний бінокль. Якщо дивитися в телескоп, то за кілька годин можна помітити, як вони переміщуються, іноді проходять між Юпітером і Землею, а іноді відходять за диск Юпітера чи в його тінь.

Мал. 2.26

Модель внутрішньої будови великих супутників передбачає наявність у них трьох оболонок: кори, мантії і ядра. Ядра, що містять сполуки заліза і становлять 0,3-0,6 радіуса супутника, мають Іо, Європа (мал. 2.27) та Ганімед.

Мал. 2.27

У Тритона й Каллісто (мал. 2.28) кам’янисті ядра такого самого або навіть більшого розмірів. Силікатна (кам’яниста) кора Іо завтовшки 30 км. Під нею на глибині 100 км є рідка магма, температура якої сягає 2000 К. Магма живить численні вулкани Іо. Інші супутники вкриті крижаною оболонкою різної товщини, під якою є кам’яниста мантія.

Мал. 2.28

На поверхні Тритона і Ганімеда видно сліди тектонічної діяльності: розлами, стиски, тріщини, дрібні хребти. Каллісто відрізняється від них наявністю численних кратерів ударного походження. Крижану оболонку Європи перетинає мережа світлих і темних вузьких смуг. Це тріщини в товстій крижаній корі, спричинені приливними впливами Юпітера. Багаторічні спостереження за тріщинами показали, що крижані маси незначно зміщуються одна відносно одної. Це значить, що під льодом є вода. У деяких місцях крижаного панцира Європи космічний апарат «Галілео» сфотографував дивні хаотичні накопичення старих крижин, уморожених у свіжий лід. Ці структури називають хаосами (мал. 2.29). Вони свідчать про те, що час від часу лід тане, але потім знову замерзає. Не встигнувши розтанути, крижини вморожуються в новий лід. Крижана поверхня Європи — молода, про це свідчить майже повна відсутність на ній ударних кратерів.

Мал. 2.29

На Іо немає ознак існування значної кількості води і всередині, і на поверхні супутника. На ньому відбулися численні вулканічні виверження. Сполуки сірки, викинуті вулканами, які осідають на поверхні, надають супутникові кольори від білого до яскраво-червоного і чорного. При цьому кольори залежать від температури речовини. З жерла вулканів гази викидаються на висоту близько 200 км зі швидкістю приблизно 1 км/с. Газові гейзери помічено над полярною шапкою Тритона. Струмені темної речовини вириваються нагору з його поверхні і сягають висоти 8 км.

Найпотужнішу атмосферу має супутник Сатурна — Титан (мал. 2.30). Вона на 60 % густіша, ніж на Землі, і приблизно на 85 % складається з азоту. Тиск на поверхні в 1,5 раза перевищує земний. Метанові хмари й туман не дають змоги розглянути поверхню Титана.

Мал. 2.30

Розріджену атмосферу з азоту й метану має супутник Нептуна — Тритон (10^-5 земної). Слабка атмосфера з молекулярного кисню огортає супутники Юпітера — Ганімед та Європу (10^-9 і 10^-11 земної).

Утворюється вона так: сонячне світло, космічні промені та мікрометеорити вибивають з крижаної поверхні молекули води, які під дією ультрафіолетового випромінювання розпадаються на атоми Гідрогену й Оксигену. Атоми Гідрогену відразу залишають атмосферу, а атоми Оксигену об’єднуються в молекули. Розріджена атмосфера з вуглекислого газу існує в Каллісто, розріджену атмосферу з оксидів сірки й вулканічних газів має Іо (10^-9 земної).

У кількох великих супутників виявлено власні магнітні поля. З планет земної групи, крім Землі, тільки Марс має 2 супутники. Їх відкрив у 1877 р. американський астроном Асаф Холл (1829-1907). Це невеликі кам’янисті тіла неправильної форми розміром 27 х 19 км — Фобос (мал. 2.31) і 16 х 11 км — Деймос (мал. 2.32).

Мал. 2.31

Мал. 2.32

Деякі супутники планет Сонячної системи зображено на малюнку 2.33: а — Міранда — супутник Урана, б — Мімас — супутник Сатурна, в — Енцелад — супутник Сатурна.

Мал. 2.33

Супутники планет рухаються по-різному. Наприклад, Фобос обертається навколо Марса втричі швидше, ніж сама планета обертається навколо своєї осі. Тому, якщо спостерігати з Марса, він двічі на добу буде сходити на заході й двічі повністю змінює всі фази, проносячись по небосхилу назустріч добовому обертанню зір. Супутники Марса розміщені близько до поверхні планети. Фобос — на відстані меншій за діаметр планети. Далекі супутники Юпітера й Сатурна дуже малі і мають неправильну форму. Деякі з них обертаються в протилежний бік до обертання самої планети. Площини орбіт супутників Урана лежать близько до площини екватора планети і майже перпендикулярні до площини орбіти Урана.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Назвіть найбільші супутники планет Сонячної системи. Розкажіть про деякі характерні риси кожного з них.
2. Чим пояснюється дивовижне забарвлення Іо?
3. Про що свідчать численні кратери на супутниках Юпітера?
4. Які супутники планет мають атмосферу?
5. Що спричиняє існування досить густої атмосфери на Титані?

Дослідіть, на яких супутниках можливе життя.

Зміст