Γανυμήδης (δορυφόρος)

Ανακάλυψη και ετυμολογία

Ανακαλύφθηκε από τον Γαλιλαίο στις 7 Ιανουαρίου του 1610, με τη βοήθεια της πρώτης διόπτρας που είχε κατασκευάσει ο ίδιος, και αμέσως μετά την ανακάλυψη των δύο άλλων επίσης μεγάλων δορυφόρων του πλανήτη αυτού, της Καλλιστούς και της Ιούς ή της Ευρώπης. Στις 13 Ιανουαρίου είδε και τα τέσσερα αντικείμενα ταυτόχρονα για πρώτη φορά, αλλά είχε δει κάθε ένα από τα φεγγάρια πριν αυτήν την ημερομηνία τουλάχιστον μία φορά. Μέχρι τις 15 Ιανουαρίου, ο Γαλιλαίος κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα αστέρια ήταν πραγματικά σώματα σε τροχιά γύρω από το Δία. Υποστήριξε το δικαίωμα να ονομάσει τα φεγγάρια: τα θεωρούσε "Cosmian Stars" αλλά κατέληξε στο "Αστέρες των Μεδίκων".
Ο γάλλος αστρονόμος Nicolas-Claude de Fabri Peiresc πρότεινε ξεχωριστά ονόματα από την οικογένεια των Μεδίκων για τα φεγγάρια, αλλά η πρότασή του δεν έγινε δεκτή.
Τελικά, ο δορυφόρος πήρε το όνομα του από τον Γερμανό αστρονόμο Μάγερ Σίμωνα, γνωστότερο ως Μάριο (1570-1624), ο οποίος παρομοιάζοντάς τον με οινοχόο που περιφέρεται γύρω από τον πλανήτη Δία τον ονόμασε Γανυμήδη, ο οποίος στην Ελληνική μυθολογία ήταν ο οινοχόος των θεών του Ολύμπου.

Χαρακτηριστικά

Έχει διάμετρο 5.268 χλμ., απέχει από τον πλανήτη Δία 1.070.400 χλμ. και περιφέρεται γύρω απ’ αυτόν σε γήινο χρόνο 7 ημερών, 3 ωρών, 42 λεπτών και 33 δευτερολέπτων σχηματίζοντας γωνία 3 περίπου μοιρών με το επίπεδο περιφοράς του Δία. Είναι αρκετά λαμπρός, πέμπτου μεγέθους (5,1), και επομένως είναι θεωρητικά ορατός με γυμνό μάτι, η λαμπρότητα όμως του Δία καλύπτει την παρουσία του. Κρουστικοί δακτύλιοι από παλαιότερες συγκρούσεις σημαδεύουν τον παγωμένο φλοιό του, ενώ φωτεινές δέσμες πάγου ξεχύνονται ακτινωτά από τις πιο πρόσφατες συγκρούσεις. Σε άλλα σημεία πάλι διάφοροι κύκλοι και κορυφές κυμάτων διασχίζουν το έδαφος εδώ κι εκεί.

Εσωτερική δομή

Ο Γανυμήδης φαίνεται να είναι πλήρως διαφοροποιημένος, αποτελούμενος από ένα πυρήνα θειούχου σιδήρου, πυριτικό μανδύα και έναν εξωτερικό μανδύα πάγου. Το μοντέλο αυτό υποστηρίζεται από την χαμηλή τιμή της αδιάστατης ροπής αδράνειας (0,3105 ± 0.0028), η οποία μετρήθηκε κατά τη διάρκεια της προσέγγισης του Γαλιλαίου. Στην πραγματικότητα, ο Γανυμήδης έχει τη μικρότερη ροπή αδράνειας μεταξύ των σωμάτων του ηλιακού συστήματος. Η ύπαρξη ενός υγρού, πλούσιου σε σίδηρο πυρήνα παρέχει μια φυσική εξήγηση για το εγγενές μαγνητικό πεδίο του Γανυμήδη που ανιχνεύτηκε από τον Γαλιλαίο. Η επαγωγή στον υγρό σίδηρο, ο οποίος έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, είναι το πιο λογικό μοντέλο παραγωγής του μαγνητικού πεδίου.

Επιφάνεια

Η επιφάνεια του Γανυμήδη είναι ένα μείγμα δύο διαφορετικών τύπων εδαφών. Το ένα είναι πολύ παλιό, με πολλούς κρατήρες και σκοτεινές περιοχές, και ένα νεώτερο με φωτεινές περιοχές σημαδεμένο με ένα εκτεταμένο τόξο ρηγμάτων και ραβδώσεων που έχουν τεκτονική προέλευση αν και οι λεπτομέρειες μας είναι ακόμη άγνωστες. Το σκούρο έδαφος, το οποίο περιλαμβάνει περίπου το ένα τρίτο της επιφάνειας, περιέχει άργιλο και οργανικές ύλες που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν τη σύνθεση των αντικειμένων με τα οποία οι δίιοι δορυφόροι συγκρούστηκαν.
Κρατήρες υπάρχουν και στα δύο είδη εδαφών. Οι κρατήρες δείχνουν ότι έχουν ηλικία 4 δις ετών, ενώ η ηλικία του αυλακωτού εδάφους είναι μικρότερη. Η ηλικία τους πρέπει να είναι παρόμοια με της Σελήνης (3 με 3,5 δισεκατομμυρίων χρόνων), γεγονός που υποδεικνύει ότι τότε οι συγκρούσεις ήταν πολύ συχνότερες, απ'ότι τώρα. Κάποιο κρατήρες διακόπτονται και άλλοι βρίσκονται πάνω από τις αυλακώσεις, δείχνοντας ότι κάποιες από αυτές είναι αρκετά παλιές. Οι κρατήρες είναι επίπεδοι χωρίς κεντρικά υψώματα που ίσως οφείλεται στον παγωμένο φλοιό ο οποίος ρέει κατά τις διάφορες γεωλογικές περιόδους του. 
Εκτός από τους κρατήρες, η επιφάνειά του είναι σημαδεμένη και με αυλάκια σαν κάποιος να έχει σύρει πάνω του μια πελώρια τσουγκράνα. Πάνω σ’ αυτό τον κόσμο των πάγων και των σκοτεινών άχρωμων βράχων υπάρχουν ολόκληρες οροσειρές, με ύψος 1.500 μέτρων και μήκος εκατοντάδων χιλιομέτρων, που απλώνονται σαν γιγάντιες πτυχές του λεπτού φλοιού του. Πριν από εκατομμύρια χρόνια, όταν ο Γανυμήδης ήταν ακόμη νέος και το εσωτερικό του θερμό, η επιφάνειά του διασπάστηκε σε τεράστιες πλάκες που μετακινούμενες συγκρούστηκαν μεταξύ τους σχηματίζοντας τις πτυχώσεις και τις οροσειρές με μια διαδικασία παρόμοια με την κίνηση των τεκτονικών πλακών της Γης. Οι δυνάμεις που προκάλεσαν την τεκτονική δράση μπορούν να συνδεθούν με παλιρροϊκά γεγονότα θέρμανσης κατά το παρελθόν, που ενδεχομένως προκλήθηκαν όταν ο δορυφόρος πέρασε από ασταθή τροχιακό συντονισμό. Το παλιρροϊκό λύγισμα των πάγων μπορεί να θέρμανε το εσωτερικό και καταπόνησε την λιθόσφαιρα, και οδήγησε στην ανάπτυξη των ρωγμών και ρηγμάτων, τα οποία έσβησαν τα παλιά, σκοτεινά εδάφη στο 70% της επιφάνειας. Στη συνέχεια ζεστοί πίδακες νερού από το εσωτερικό του δορυφόρου παραμόρφωσαν την τεκτονική της λιθόσφαιρας. Η ραδιενεργής θέρμανση εντός του δορυφόρου είναι η σημαντικότερη πηγή ρεύματος θερμότητας, συμβάλλοντας, για παράδειγμα, σε βάθος των ωκεανών. Ερευνητικά μοντέλα διαπίστωσαν ότι, αν η εκκεντρότητα της τροχιάς ήταν μία τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από ό, τι σήμερα (όπως μπορεί να ήταν στο παρελθόν), η παλιρροϊκή θέρμανση θα ήταν πιο σημαντική πηγή θερμότητας από ραδιενεργή θέρμανση.

Μαγνητόσφαιρα

Μια σημαντική ανακάλυψη του Γαλιλαίου ήταν η ύπαρξη μαγνητόσφαιρας στον Γανυμήδη, κάτι που σημαίνει ότι ο δορυφόρος αυτός έχει το δικό του μαγνητικό πεδίο. Λόγω του μαγνητικού αυτού πεδίου είναι πιθανή και η ύπαρξη ενός ρευστού πυρήνα από σίδηρο ή από αγώγιμο αλατισμένο νερό που βρίσκεται κάτω από τον παγωμένο φλοιό του. Άλλες πάλι μετρήσεις μας έδειξαν την πιθανή ύπαρξη ιονόσφαιρας ενώ κάτω από την ιονόσφαιρα πρέπει να υπάρχει και μια πολύ λεπτή και αραιή ατμόσφαιρα.

Εξερεύνηση

Τα πρώτα διαστημικά οχήματα που προσπέρασαν το σύστημα του Δία ήταν το Πάιονηρ 10 και Πάιονηρ 11 χωρίς όμως να μπορέσουν να μας στείλουν πολλές πληροφορίες για τον Γανυμήδη. Το 1979 όμως τα Βόγιατζερ 1 και Βόγιατζερ 2 κατόρθωσαν να προσδιορίσουν το ακριβές του μέγεθος και να παρατηρήσουν την αυλακωμένη του επιφάνεια. Από το 1996 έως το 2000 το Γαλιλαίος μελέτησε τον Γανυμήδη σε έξι διαφορετικά προσπεράσματά του εκ των οποίων το δεύτερο ήταν σε ύψος 264 χλμ. από την επιφάνειά του. Από τις φωτογραφίες που ήρθαν από τον Γαλιλαίο φαίνεται ότι ένα μεγάλο τμήμα της επιφάνειας του Γανυμήδη έχει ανασχηματιστεί από πρόσφατες ηφαιστειακές ή τεκτονικές δραστηριότητες. Τα στοιχεία του Γαλιλαίου μας αποκάλυψαν επίσης μια επιφάνεια βομβαρδισμένη από κομήτες και αστεροειδείς, και ρυτιδιασμένη από παρόμοιες δυνάμεις που σχημάτισαν τα βουνά και μετακινούν τις ηπείρους πάνω στην Γη. Το πιο πρόσφατο διαστημικό όχημα το οποίο μελέτησε τον Γανυμήδη προσπερνώντας τον ήταν το Νέοι Ορίζοντες το 2007. Τον Φεβρουάριο του 2009 η NASA και ο ESA ανακοίνωσαν την κοινή τους απόφαση να μελετήσουν το δορυφορικό σύστημα του Δία με το διαστημικό όχημα EJSM το οποίο θα εκτοξευτεί το 2020.