Каллисто (Callisto) Четвертый спутник Юпитера (J4)

Общий сведения
Физические характеристики
Гравитационное поле
Магнитное поле
Орбита, теория движения, эфемериды
Вращение
Изображения и картография

     Каллисто - второй по величине спутник в системе Юпитера, его диаметр составляет 4800 км. Спутник получил название по имени нимфы, возлюбленной Зевса, которую Зевс превратил в медведицу, чтобы скрыть ее от ревнивой Геры.
     Каллисто самый внешний и далекий из галилеевых спутников Юпитера и он обнаруживает совершенно другую структуру, чем Европа. Каллисто никогда не подвергался таким гравитационным напряжениям, как внутренние луны Юпитера, и не имел достаточно тепла, чтобы сформировать различные слои. До недавнего времени предполагалось, что Каллисто имел более спокойную, предсказуемую и мирную историю, чем другие галилеевы спутники, и поэтому является более типичным объектом солнечной системы. Исследования показали, что Каллисто не имеет ядра, а имеет гомогенную структуру с 60 % каменных пород, включая железо и сульфиды железа, а 40 % сложены из спрессованного льда.

Физические характеристики спутника Каллисто

     По размерам Каллисто совсем немного уступает Ганимеду и имеет форму шара. Древняя поверхность Каллисто сохранила свой рельеф со времени образования системы Юпитера и покрыта огромным количеством метеоритных кратеров. Каллисто, возможно, является самым кратерированным спутником солнечной системы. Плотность Каллисто очень низка 1.86 г/cм³ из-за большого количества водяного льда, причем ледяная кора Каллисто имеет очень большую толщину. Темный цвет поверхности определяется силикатными и другими примесями. Кратеры отличаются небольшой глубиной, однако некоторые более глубокие и молодые кратеры обнажают сверкающий лед без примесей. Температура на поверхности Каллисто поднимается до150 К в полдень на экваторе и значительно опускается после захода Солнца. Некоторые характеристики Каллисто приведены в таблице 

          Недавним открытием стало обнаружение соленого океана, который может лежать под ледовой корой Каллисто. Это открытие вызвало удивление ученых, которые первоначально предполагали, что Каллисто относительно неактивен. Если Каллисто имеет океан, то он должен быть больше похож на другой спутник Юпитера - Европу, которая имеет уже значительные подтверждения существования океана под ледяной поверхностью.
     Сильно кратерированная поверхность Каллисто лежит сверху ледяного слоя, который простирается на 200 километров вглубь. Непосредственно подо льдом находится предполагаемый океан с глубиной до 19 км, согласно данным магнитометра Галилео. Далее внутреннее строение предполагает смесь каменных пород и льда.

Гравитационное поле

На основе допплеровских наблюдений [5] Deep Space Network (DSN) определены
GM = (7179.292 ± 0.009) km³ s^-2 Каллисто и ненормированные коэффициенты гравитационного поля спутника
J₂ = (32.7 ± 0.8)^.10^-6, C₂₂ = (10.2 ± 0.3)^.10^-6, S₂₂ = (-1.1 ± 0.3)^.10^-6, C₂₁ = (0.0 ± 0.3)^.10^-6, and S₂₁ = (0.0 ± 1.6)^.10^-6. Также из четырех снимков, полученных космическим аппаратом, был получен средний радиус R = (2410.3 ± 1.5)  км, причем не было замечено отклонения от сферичности.  Однако из-за неоднородностей внутреннего строения стоксовы постоянные его гравитационного поля не равны нулю.Средняя плотность составляет (1834.4 ± 3.4) кг м^-3 и аксиальный момент инерции C/MR² = 0.3549 ± 0.0042.

Магнитное поле

     Магнитометр, установленный на Галилео и изучающий магнитное поле Юпитера и галилеевых спутников, обнаружил, что магнитное поле Каллисто, так же как и на Европе, переменное. Это может вызываться переменными электрическими токами, текущими вдоль поверхности Каллисто в соответствии с изменениями магнитного поля на поверхности из-за вращения Юпитера. Так как атмосфера Каллисто очень разреженная и не имеет заряженных частиц, то она не может образовать магнитное поле Каллисто. Ледяная корка также является плохим проводником, но им может быть слой расплавленного льда. Если этот жидкий океан соленый, подобно земному, то он мог бы создать достаточно сильные электрические токи, чтобы образовать магнитное поле.
     Продолжая изучать возможность существования океана под поверхностью, ученые обнаружили, что электрические токи текут в разных направлениях в разное время. Это согласуется с идеей соленого океана, так как Каллисто также вращается синхронно с вращением Юпитера, как и Европа.
     Наличие океана на Каллисто также ставит вопрос о возможности жизни и в этом уголке солнечной системы. Недавно на Земле ученые обнаружили новый класс микроорганизмов, так называемые археобактерии, которые могут существовать при экстремальных условиях - в вулканических выбросах и в замороженном состоянии более 5 млн лет.
     Еще одним ключом к разгадке жизни на Каллисто и Европе может быть земная лаборатория, находящаяся в Антарктиде. В 1996 году радио и альтиметрические наблюдения обнаружили жидкое озеро под ледяной поверхностью Антарктиды в районе русской станции Восток. Это озеро получило название Восток и находится на глубине 3700 м под поверхностью льда, имеет 125 м глубины и ниже поверхности моря на 710 метров. Судя по плотности, это озеро - пресное. Пока ученые не знают причин, почему это озеро жидкое. Так что изучение жидкого озера в Антарктиде поможет ученым лучше понять океаны далеких спутников Юпитера

Орбита, теория движения, эфемериды

     Каллисто является самым далеким из галилеевых спутников, его движение определяется возмущениями от сжатия Юпитера, от взаимных возмущений галилеевых спутников, а также резонансом с Ганимедом. 

     Один оборот вокруг планеты Каллисто совершает за 16.69 суток, а период обращения Ганимеда составляет 7.15 суток. В движении третьего и четвертого галилеевых спутников существует резонанс более высокого порядка, их периоды относятся друг к другу как 3 : 7. Наиболее точная теория движения галилеевых спутников Юпитера принадлежит Лиске [1-3]. Подробнее о динамике галилеевых спутников... Вычисление эфемерид для наблюдений спутника на любой момент можно провести на сайте отдела небесной механики ГАИШ.

Вращение

     Каллисто находится в синхронном вращении с Юпитером, т.е. период обращения вокруг Юпитера совпадает с периодом вращения Каллисто вокруг оси.
     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

где
 J5 = 119.°90 + 262.°1 T,
 J6 = 229.°80 + 64.°3 T,
 J7 = 352.°25 + 2382.°6 T,
 J8 = 113.°35 + 6070.°0 T.

Примечание:
а. 326° меридиан определяется кратером Сага.

Литература:

1. Lieske, J.H., 1977, Theory of Motion of Jupiter's galilean Satellites, Astron. Astrophys. 56, 333.
2. Lieske, J.H., 1980, Improved Ephemerides of the Galilean Satellites,Astron. Astrophys. 82, 340.
3. Arlot, J.-E., 1982, New constants for Sampson-Lieske theory, Astron. Astrophys. 107, 305.
4. M.E.Davies, V.K.Abalakin et al., Report of the IAU / IAG / COSPAR Workihg Group on cartographic coordinates and rotational elements of the planets and satellites: 1994. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 1996, 63, p. 127-148.   
5. J. D. Anderson, R. A. Jacobson, T. P. McElrath, W. B. Moore, G. Schubert and P. C. Thomas. Shape, Mean Radius, Gravity Field, and Interior Structure of Callisto. Icarus.V. 153, Issue 1, P.157-161.
   

Куратор: В.С.Уральская
e-mail: ural@sai.msu.ru