Что делает Ганимед и Каллисто очень интересными космическими телами?

Наука и техникаНаука

Система Юпитера: Ганимед и Каллисто

Игорь Край

Юпитер очень велик, и было бы странно, если бы не он, а другая планета Солнечной системы обладала самым крупным спутником. Странности же в космосе не редкость. Но здесь обошлось без них. Третья из галилеевых лун Юпитера – Ганимед – заслуженно пользуется известностью как гигант среди спутников – 5270 км в поперечнике, что близко к размерам Марса. Четвертый, самый дальний из регулярных, спутник Каллисто диаметром, равным 4820 км, лишь немного уступает Меркурию. Однако масса лун Юпитера существенно меньше массы планет, так как тела эти по составу преимущественно не каменные, а ледяные. Что, собственно, и делает Ганимед и Каллисто очень интересными телами. Лед – удивительный материал, способный на трюки, которые камню не по силам.

О льдах космических – аномальных

Со льда, соответственно, и придется начать. С обычного, водяного, хотя в составе спутников планет-гигантов хватает и газовых льдов. Водяной, однако, образует основу. Все-таки вода – самое распространенное химическое соединение во Вселенной.

Обычный же водяной лед необычен хотя бы огромным разнообразием форм. В космосе он редко бывает похож на тот лед, который мы наблюдаем на Земле.

Фазовые переходы воды

Для начала, лед бывает не только кристаллическим, но аморфным, стекловидным. Подобная форма возникает при быстром замерзании пара в вакууме, и встречается – замечена, по крайне мере, только на одной из малых планет пояса Койпера – Кваваре. Однако аморфный лед нестабилен и при нагреве очень легко переходит в другие формы. Как правило, в обычный лед Ih. Это «земной» или «теплый» лед с гексагональной кристаллической решеткой.

Кубическая модификация льда – лед Ic – также не считается «экзотической», поскольку встречается на Земле в верхних слоях атмосферы. Это «холодный» лед, образующийся при температуре ниже –133 °С (или 140 Кельвинов). Представляет он собой очень твердое и хрупкое вещество плотностью 0,92 г/см3. На внешних космических телах «холодный» лед обычно выполняет функции горных пород. Отсутствие свойственной теплому льду текучести и высокая прочность (кристаллическая решетка, как у алмаза) в сочетании с низкой плотностью позволяет строить из него весьма впечатляющие горы.

Экзотическим же считается лед II – тригональная фаза с плотностью 1,16 г/ см3. Образоваться он может лишь при температуре –63 °С и давлении 300 МПа, которое на Земле достигалось бы при толщине ледника свыше 30 км. Однако при температуре ниже –173 °С (100 К) стабильность сохраняет даже при давлении в одну атмосферу. Что позволяет льду II образовывать верхний слой мантии холодных тел.

...До тех пор, пока недра их остаются достаточно холодными. При нагреве же и давлении выше 350 МПа лед II переходит в тетрагональный лед III. Плотностью данные фазы не отличаются. В свою очередь, с ростом давления до 500 МПа (что на Земле достигалось бы при толщине ледника 50 км или камня 25 км) и температуре не выше –20 °С лед III переходит в моноклинную модификацию – лед V, с плотностью уже 1,24 г/см3.

В строении ледяных тел экзотические льды фаз со II по V, сменяя друг друга по мере возрастания глубины, образуют ледяную мантию. При этом, не считая более высокой плотности, их еще можно считать аналогами обычного «теплого» льда по механическим свойствам. Это умеренно текучие материалы.

Но при давлении 600 МПа (эквивалент погружения в земную кору на 30 км) образуется первая «горячая» модификация льда – лед VI. Горячая, ибо этот лед с тетрагональной решеткой и плотностью 1,31 г/см3 при нуле градусов уже не тает, выдерживая нагрев до 100 °С.

При указанных выше условиях лед VI не тает, поскольку это означало бы увеличение объема, а высокотемпературные модификации льда – это уже просто вода, вынужденная к кристаллизации и уплотнению давлением. Так что при давлении свыше 2200 МПа (100 км), не выдержав издевательств, вода сжимается до плотности 1,65 г/см3. Это «кубический» лед VII с взаимопроникающими водородными решетками. Выдерживает он уже температуру до 1000 К.

...Можно заметить, что в перечне был пропущен лед IV, но речь не о всех фазах водяного льда, которых насчитывается 19, а лишь о встречающихся в составе небесных тел. По этой причине следующей за льдом VII и последней формой оказывается лед X, образующийся при давлении 70 Гигапаскалей (что соответствует условиям нижней мантии на глубине 300 км на Земле) и имеющий плотность 2,51 г/см3.

Встречаться лед X может в составе ледяных гигантов и планет-океанов, но луны для него слишком легки. Это суперионный лед… И вообще уже не лед, по сути. Ибо вода теряет молекулярный характер. Водород и кислород образуют смесь, но структурно не связаны, и в кубическую решетку выстроен только кислород. Данная форма льда к температуре уже нечувствительна в принципе.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Стенка на стенку: пограничных барьеров Стенка на стенку: пограничных барьеров

При всем многообразии выбора забор остается лучшим способом самоизоляции

Вокруг света
Библиотекам подключат рекомендации Библиотекам подключат рекомендации

Как помочь библиотекам выявлять нарушающие законы издания?

Ведомости
Авианосцы ВМС Индии XXI века Авианосцы ВМС Индии XXI века

История постройки авианосца «Викрант»

Наука и техника
Вновь о темной материи Вновь о темной материи

Проблема темной материи всерьез привлекает ученых

Знание – сила
Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине

Одиночество — это не пустота, а пространство для наполнения своей жизни смыслами

Psychologies
Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины» Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины»

Ученые показали, что собаки также как и человек страдают от лихорадки долины

ТехИнсайдер
Конструктор маркет-независимости Конструктор маркет-независимости

Как селлерам помогают сервисы по созданию независимых интернет-магазинов

Монокль
Полевой роман Полевой роман

1943 г.: лыжные гонки с гранатами и футбольный матч в освобожденном Сталинграде

Ведомости
Апрель: «нашествие» хохлаток Апрель: «нашествие» хохлаток

Хохлатки-эфемероиды — радостный вскрик пробуждающейся природы

Наука и жизнь
Жизнь без конца Жизнь без конца

Как секс делает нас бессмертными

Men Today
Индейка на взлете Индейка на взлете

Российское производство мяса индейки выросло почти на 4%

Агроинвестор
Почему долгосрочные сбережения «не летят» Почему долгосрочные сбережения «не летят»

Почему у людей нет интереса к программе долгосрочных сбережений и ИИС-3

Монокль
Мимоза Мимоза

Героиня рассказа Лены Бурковой учится находить радость в простых вещах

Grazia
Цена возрождения Цена возрождения

Как восстанавливали экономику СССР после Великой Отечественной войны

Деньги
Пишем красиво Пишем красиво

Надо ли тратить силы и время, чтобы научить ребенка красиво писать?

Лиза
Дорогой льдов: что такое Северный морской путь и зачем Россия его развивает Дорогой льдов: что такое Северный морской путь и зачем Россия его развивает

Какую роль Севморпуть играет в экономике России и какие перспективы его ждут

ФедералПресс
Растениеводы в поисках маржи Растениеводы в поисках маржи

На чем смогут заработать аграрии в 2025 году

Агроинвестор
Никита Ефремов: «Мне кажется, важно всегда быть открытым» Никита Ефремов: «Мне кажется, важно всегда быть открытым»

Никита Ефремов о том, что общего между актерским ремеслом и дзен-буддизмом

Ведомости
День Д: как города США зарабатывают сотни миллионов на церемониях драфта НФЛ День Д: как города США зарабатывают сотни миллионов на церемониях драфта НФЛ

Что такое драфты и почему они вообще существуют?

Forbes
Блестящая партия Блестящая партия

Тина Канделаки — об интеллектуальных шоу и зрителях всех поколений

OK!
Почему женщины выбирают мужчин с криминальным прошлым: объясняет психолог Почему женщины выбирают мужчин с криминальным прошлым: объясняет психолог

По каким причинам девушки выбирают парней с криминальным прошлым?

VOICE
Охота на пиратов Охота на пиратов

Как спортивные каналы и лиги борются с пиратами

Ведомости
4 причины есть йогурт на ужин 4 причины есть йогурт на ужин

Какие преимуществ для пищеварения имеет употребление йогурта вечером

ТехИнсайдер
Мифотворец Мифотворец

120 лет со дня рождения танцовщика и балетмейстера Сержа Лифаря

Weekend
Мяч в кольце Мяч в кольце

Спортивные события второго года Великой Отечественной войны

Ведомости
Джозефу Пулицеру — 177 лет: кем был создатель главной журналистской премии Джозефу Пулицеру — 177 лет: кем был создатель главной журналистской премии

История создателя «Оскара» в журналистике — журналиста Джозефа Пулицера

Правила жизни
Снаряды против пушек Снаряды против пушек

Даже в первый год Великой Отечественной войны в СССР проходили соревнования

Ведомости
Вагон с прицепом Вагон с прицепом

Почему растут цены на ремонт железнодорожной техники

Эксперт
Автопалатка — это полная свобода Автопалатка — это полная свобода

Everest Touring выводит на рынок автопалатки с авиатехнологиями

Монокль
Пасха пришла! Пасха пришла!

Как правильно украсить дом и стол к главному христианскому празднику

Лиза
Открыть в приложении