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

Повышая градус Повышая градус

Автотур по Краснодарскому краю к местным виноделам

Вокруг света
Соединительный Союз Соединительный Союз

Спортивные события последнего года Великой Отечественной войны

Ведомости
Чайная дорога России Чайная дорога России

Где проходил когда-то Великий чайный путь и шли караваны лошадей и верблюдов

Знание – сила
К чему приведет отмена лимитов по IT-ипотеке К чему приведет отмена лимитов по IT-ипотеке

Банки положительно оценивают отмену лимитов по IT-ипотеке

Ведомости
Из отдыха знаменитых Из отдыха знаменитых

Как отдыхали и творили известные дачники?

Лиза
Тонкости переобувки: чем опасны старые шины и как избежать штрафов за утилизацию Тонкости переобувки: чем опасны старые шины и как избежать штрафов за утилизацию

Чем опасна пыль от истирания колес и почему покрышки нельзя сжигать в костре?

ТехИнсайдер
Открывая космос Открывая космос

Путеводитель женщины-астронавта по миру миссий, чудес и перемен в космосе

kiozk originals
Ход слоном Ход слоном

Почему та или иная страна становится передовой, а потом вдруг отстающей?

ТехИнсайдер
Сидеть по-русски… Сидеть по-русски…

Кресло, созданное Шутовым, — самый патриотичный предмет мебели для сидения

Дилетант
Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль

Почему может развиться хроническая боль на фоне снижения массы тела

N+1
«При загрузке видео на платформу происходит некая магия» «При загрузке видео на платформу происходит некая магия»

Сергей Косинский об искусственном интеллекте и будущем медиа

Деньги
Заемщики поубавили аппетит Заемщики поубавили аппетит

Почему у граждан снижаются запросы на размер кредитов наличными?

Ведомости
Разбираем типичные проблемы российских предпринимателей Разбираем типичные проблемы российских предпринимателей

Список из важнейших ошибок российских предпринимателей

Inc.
8 советов стоматологов, как быстро и просто улучшить состояние зубов 8 советов стоматологов, как быстро и просто улучшить состояние зубов

Как поддерживать красоту и здоровье зубов

ТехИнсайдер
Range Rover Classic от Vinile – рестомод, сделанный «по фану» Range Rover Classic от Vinile – рестомод, сделанный «по фану»

Vinile «переосмысляет» подход к восстановлению классических внедорожников

4x4 Club
Стремительный разгон и быстрый взлет: самые короткие взлетно-посадочные полосы в мире Стремительный разгон и быстрый взлет: самые короткие взлетно-посадочные полосы в мире

Аэропорты, взлетно-посадочные полосы которых проверяют пилотов на прочность

ТехИнсайдер
Эпидемия цифрового слабоумия: почему нынешние поколения глупее предыдущих Эпидемия цифрового слабоумия: почему нынешние поколения глупее предыдущих

Почему из-за развития цифровых технологий снижаются когнитивные функции человека

Монокль
Рене Зеллвегер. В поисках счастья Рене Зеллвегер. В поисках счастья

Хелен Филдинг решила на этот раз не фантазировать, а списать с жизни самой Рене?

Караван историй
«Важно знать и понимать своего посетителя» «Важно знать и понимать своего посетителя»

Роман Валериевич Ковриков о том, зачем сегодня идут в музей

Санкт-Петербургский университет
Платеж за доверие Платеж за доверие

Рынок платежных агентов все больше консолидируется вокруг банков

Ведомости
Водяные козлы – аристократы саванн Водяные козлы – аристократы саванн

«Водяных козлов я часто встречал в восточноафриканской саванне»

Знание – сила
Простой способ повысить психологическую устойчивость и настроиться на позитив Простой способ повысить психологическую устойчивость и настроиться на позитив

Одно упражнение для поддержания психологической устойчивости

Inc.
Там, где свет слушает звук Там, где свет слушает звук

Как и для чего создаются гиперспектрометры и мультиспектральные камеры

Наука и жизнь
Керосиновая история Керосиновая история

Жизнь в послевоенном социализме делится на «время керосина» и «время газа»

Знание – сила
Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу Найденная рыбаками на дне Тайваньского пролива древняя челюсть принадлежала денисовцу

Кусок нижней челюсти архаичного человека Penghu-1 принадлежал денисовцу

N+1
Девелоперы придерживают дома Девелоперы придерживают дома

Почему девелоперы затягивают сроки сдачи многоквартирного жилья

Ведомости
Зуб мудрости: удалять нельзя оставить Зуб мудрости: удалять нельзя оставить

Все «за» и «против» удаления зубов мудрости

Здоровье
«Это ведь не считается!»: 3 неочевидных признака эмоциональной неверности, которые опасно игнорировать «Это ведь не считается!»: 3 неочевидных признака эмоциональной неверности, которые опасно игнорировать

Как понять, что вы вот-вот измените, пусть и не в стандартном понимании?

Psychologies
«Мамонты следующие»: Colossal Biosciences вернула к жизни вымерших 10 тысяч лет назад лютоволков «Мамонты следующие»: Colossal Biosciences вернула к жизни вымерших 10 тысяч лет назад лютоволков

Как ученым Colossal Biosciences удалось произвести на свет щенков лютоволка

VC.RU
Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой

Ученые впервые подтвердили существование экзопланеты с кратной полярной орбитой

N+1
Открыть в приложении