Proč se liší měsíce Ganymed a Kallisto

Na připojeném obrázku je vpravo nahoře Jupiter, směrem dolů pak postupně jeho měsíce Io, Europa, Ganymed a Kallisto. V řezu je znázorněna vnitřní struktura dvou největších Jupiterových měsíců. Na jejím uspořádání se podle astronomů podílelo velké množství impaktů ledových planetesimál v období tzv. pozdního velkého bombardování zhruba před 3,8 miliardami roků. Jednotlivé barvy představují různou hustotu: černá barva reprezentuje kamenné jádro (hustota 3 g/cm3), modrá barva představuje směs ledu a horniny (1,8 až 1,9 g/cm3) a bílá barva je čistý led bez příměsí horniny. 

Rozdíly v četnosti a rychlosti kometárních impaktů na povrch velkých Jupiterových měsíců Ganymed a Kallisto před asi 3,8 miliardami roků mohou vysvětlit velké rozdíly ve složení jejich povrchu a vnitřních struktur. Vyplývá to ze závěrů výzkumu pracovníků Southwest Research Institute, které byly publikovány 24. 1. 2010 v časopise Nature Geoscience.

Ganymed a Kallisto mají téměř shodné rozměry a jsou tvořeny podobnou směsí ledu a horniny, avšak data získaná sondami Voyager a Galileo naznačují velké rozdíly jak ve složení povrchu, tak i ve stavbě podpovrchových vrstev. Definitivní vysvětlení rozdílů mezi měsíci Ganymed a Kallisto unikalo vědcům od prvního průletu sondy Voyager kolem Jupiteru před 30 roky.

Dr. Amy C. Barr a Dr. Robin M. Canup (SwRI Planetary Science Directorate) vypracovali model přetavení Ganymeda a Kallista v důsledku impaktů komet a vznik jejich kamenného jádra. Model ukazuje, že cesty evolučního vývoje obou měsíců se rozešly zhruba před 3,8 miliardami roků v období pozdního velkého bombardování (Late Heavy Bombardment), což je období, z kterého například pochází velké množství kráterů na povrchu našeho Měsíce.

„Jednotlivé impakty během této periody roztavily Ganymeda tak důkladně a do hloubky, že vzniklé teplo nemohlo rychle uniknout. Veškeré těžší horniny klesaly do nitra měsíce stejným způsobem, jako když kousky čokolády klesají ke dnu roztopené zmrzliny,“ říká Amy C. Barr. „Kallisto byl zasažen méně impakty při nižších rychlostech a vyhnul se tak celkovému roztopení ledu.“

V popisovaném modelu nasměrovala silná gravitace planety Jupiter kometární „vetřelce“ ke srážkám s měsíci Ganymed a Kallisto. Každý náraz do povrchu měsíců, tvořeného směsí ledu a horniny, vytvořil „jezero“ kapalné vody, umožňující horninám klesnout blíže ke středu měsíce. Ganymed obíhá v menší vzdálenosti od Jupiteru, a proto se do něj komety strefovaly dvakrát častěji než do povrchu Kallista. Impaktní tělesa, zahřívající Ganymeda, měla rovněž vyšší dopadovou rychlost.

Studie vrhá nové světlo na rozdílnost Ganymeda a Kallista, což je klasický problém ve srovnávací planetologii, v oblasti výzkumu, který hledá vysvětlení, proč některá tělesa ve Sluneční soustavě o stejné velikosti a dalších charakteristikách mají diametrálně odlišný vzhled. Tato studie především spojuje vývoj Jupiterových měsíců s migrací drah velkých planet a s historií velkého bombardování našeho Měsíce.

„Podobně jako Země a Venuše jsou Ganymed a Kallisto dvojčata. Pochopení situace, jak vznikly tak vzájemně odlišné objekty, vyvolává velký zájem planetologů,“ říká Amy C. Barr. „Naše studie ukazuje, že Ganymed a Kallisto si uchovaly ´otisky prstů´ raného vývoje Sluneční soustavy, který byl velmi dramatický.“

Animaci popisovaného vývoje Ganymeda a Kallista si můžete prohlédnout na tomto odkaze: http://www.swri.org/press/2010/Images/cg_movie.gif

Zdroj: http://www.swri.org/9what/releases/2010/BarrCanup.htm

autor: František Martinek