Jau 30 metų nuo pirmųjų kosminio zondo Voyager atsiųstų Jupiterio palydovų nuotraukų mokslininkams niekaip nepavykdavo įtikinamai paaiškinti, kodėl du iš šių palydovų - Ganimedas ir Kalistas (jie labai panašūs pagal dydį ir netgi cheminę sudėtį) - turi labai skirtingą išorinių ir vidinių sluoksnių sandarą.
Ganimedas (ang. Ganymede) ir Kalisto (ang. Callisto) yra didžiausi Jupiterio palydovai, matomi net per mėgėjiškus teleskopus ar žiūronus. Šie palydovai panašūs savo dydžiu (spindulys R~2634 km ir ~2410 km atitinkamai) bei vidutiniu tankiu, tačiau labai skiriasi paviršiaus topologija bei vidine struktūra. Tai galėjo nulemti skirtinga šių palydovų evoliucijos eiga.
Jupiteris ir keturi didžiausi jo palydovai: Ijo, Europa, Ganimedas ir Kalisto. Pastarųjų palydovų pjūviai vaizduoja vidinę sudėti po VKB. Spalvomis pavaizduotos skirtingo tankio medžiagos: juoda – uolienos, mėlyna – ledas su priemaišomis. Amy C. Barr et al./SwRI iliustr.
Nors abiejų palydovų paviršius sudaro ledas su įvairiomis priemaišomis, tačiau Ganimedo paviršius atrodo tarsi būtų gyvas - dėl gelmėse vykstančių procesų, paviršiaus dariniai laikui bėgant nyksta. Kalisto palydove priešingai, stebimi paviršiuje dariniai yra labai seni.
Mokslininkai, norėdami suprasti šiuos skirtumus palydovų paviršiuje, modeliavo jų evoliuciją Vėlyvojo kosminio bombardavimo (VKB) (ang. Late Heavy Bombardment) metu.
Saulės sistemos didieji kūnai šiuo periodu (prieš ~3.8-4.1 mlrd. m) itin dažnai susidurdavo su asteroidais ar kometomis. Smūgių metu susidarydavo didžiuliai krateriai, o išsiskyrusi energija virsdavo šiluma, taip šildydama planetų bei jų palydovų paviršius. Tokie pat procesai vykdavo ir Ganimedo bei Kalisto paviršiuose - dažni smūgiai tirpdė ledą, kurio priemaišos grimzdo gilyn ir formavo palydovų branduolius.
Ganimedo ir Kalisto palydovų paviršiaus ir vidaus struktūra po Vėlyvojo kosminio bombardavimo. Kairėje pusėje pavaizduotas palydovų paviršius. Dešinėje pusėje pavaizduotas palydovų centrinis pjūvis. Spalvos reiškia skirtingo tankio medžiagas: juoda – uolienos, mėlyna – ledas su priemaišomis. Šviesesnė spalva reiškia mažesnį priemaišų kiekį. Amy C. Barr et al./SwRI iliustr.
Nuolatinį asteroidų ir kometų srautą į šiuos palydovus „parūpindavo“ pats Jupiteris – kosminiai kūnai, patekę į stiprų planetos gravitacinį lauką, būdavo nukreipiami į Ganimedą bei Kalisto. Kadangi Ganimedas yra arčiau Jupiterio, jame VKB metu įvyko žymiai daugiau smūgių, o tai reiškia, jog ir susidariusių kraterių bei išsiskyrusios energijos teko daugiau nei jo kaimynui Kalisto.
Modeliavimo duomenys rodo, jog išsiskyrusios šilumos užteko, kad būtų ištirpdytas visas Ganimedo paviršius – priemaišoms dideliais kiekiais grimztant gilyn prasidėjo savaiminis branduolio formavimasis, nebepriklausomas nuo išorinių smūgių.
Norėdami pamatyti animaciją, paspauskite ant paveiksliuko. Amy C. Barr et al./SwRI iliustr.
Žemiau pateiktoje animacijoje pavaizduotas palydovų vidinės struktūros kitimas VKB metu. Kairėje pusėje pavaizduoti palydovų paviršiai, dešinėje – vidinė struktūra. Spalvos reiškia skirtingo tankio medžiagas: juoda – uolienos, mėlyna – ledas su priemaišomis. Šviesesnė spalva reiškia mažesnį priemaišų kiekį. Ganimedo bombardavimo laikotarpiu beveik visas palydovų paviršius buvo ištirpdytas, sunkesnės medžiagos grimzdo į gelmes, formuodamos branduolius. Galiausiai paviršiuje liko ledas su labai nedaug priemaišų.
Šių palydovų paviršiaus bei vidaus struktūros evoliucijos analizė yra svarbus žingsnis nagrinėjant kai kurių Saulės sistemos kūnų dichotomijos problemą – taip vadinamas reiškinys, kai panašių struktūrinių parametrų kūnai (pvz. Žemė ir Venera) turi skirtingai atrodančius paviršius.
Paulius Klyvis
