Ганимед до сих пор формирует своё ядро — и это объясняет его уникальное магнитное поле

Спутник Юпитера Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе — может всё ещё «достраивать» своё железное ядро спустя 4,6 миллиарда лет после рождения нашей планетной системы. Такой вывод сделала группа учёных, предложившая новую модель внутреннего устройства этого загадочного небесного тела. По мнению исследователей, именно этот незавершённый процесс объясняет то, что Ганимед — единственный спутник в Солнечной системе с собственным магнитным полем.

Ганимед крупнее Меркурия, а под его ледяной оболочкой, по всей видимости, плещется огромный океан. Долгое время учёные считали, что магнитное поле спутника поддерживается уже давно сложившимся металлическим ядром в его глубинах — примерно так же, как работает ядро Земли. Но Земля — планета, а не спутник. Луна, например, своё магнитное поле давно потеряла, Марс — тоже. Оба остыли и «заглохли». Почему же Ганимед до сих пор «работает»? Это давно беспокоило планетологов.

Обычно металлическое ядро внутри планеты или спутника образуется быстро: в первые сто — двести миллионов лет, когда молодое тело ещё горячее и расплавленные тяжёлые металлы легко тонут к центру, отделяясь от лёгких пород. Со временем всё это остывает, движение внутри прекращается — и магнитное поле гаснет. Авторы новой работы предположили, что Ганимед изначально был значительно холоднее, чем считалось, и потому его ядро начало формироваться позже и движется к финалу куда медленнее.

Учёные построили компьютерные модели тепловой истории спутника — от момента его появления до наших дней. Они учли состав недр, количество воды, нагрев от радиоактивных элементов и приливное воздействие Юпитера. Оказалось, что внутри Ганимеда вполне может существовать смесь железа и серы с относительно низкой температурой плавления. В таких условиях металл не спешит тонуть весь сразу — он медленно, каплями, отделяется от окружающего вещества и постепенно сползает к центру на протяжении миллиардов лет.

По сути, Ганимед, возможно, до сих пор «достраивает» тот самый внутренний механизм, который создаёт его магнитное поле. Это прежде никогда не наблюдалось ни у одного известного нам мира.

Пока тяжёлый расплав движется вниз, он перемешивает электропроводящее вещество — и именно это движение порождает магнитное поле. Получается, что Ганимед магнитно активен не потому, что у него есть готовое большое ядро, а потому что ядро ещё формируется. Эта идея заметно отличается от прежних гипотез, где предполагалось, что внутри уже существующего жидкого ядра кристаллизуются твёрдые частицы железа и оседают вниз наподобие металлического снегопада.

Новая модель заодно помогает понять, почему соседние спутники Юпитера — Европа и Каллисто — пошли по другому пути. Европа, судя по всему, разогрелась сильнее и сформировала ядро гораздо раньше. Каллисто, напротив, оставался слишком холодным, чтобы этот процесс вообще запустился по-настоящему. Небольшие различия в составе и начальной температуре привели к совершенно разным судьбам соседних миров.

Важно и то, что магнитное поле способно защищать подповерхностный океан Ганимеда от потока заряженных частиц со стороны Юпитера, помогая сохранять его стабильным. А значит, понимание природы этого поля напрямую связано с вопросом о том, могут ли условия под ледяной корой спутника быть пригодны для жизни.

Пока гипотеза не подтверждена: модели во многом зависят от предположений о составе недр Ганимеда, которые невозможно измерить напрямую. Проверить теорию должна миссия JUICE Европейского космического агентства — зонд прибудет к системе Юпитера в 2030-х годах и займётся детальным изучением магнитного поля и внутреннего строения спутника. Если всё подтвердится, Ганимед станет первым в истории миром, чьё магнитное поле существует именно потому, что его ядро так и не успело сформироваться до конца.