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木卫三

王朝百科·作者佚名  2009-10-29  
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木卫三
木卫三

◎木卫三简介Ganymede (英语发音"GAN uh meed")为最大的木星已知卫星,也是第七颗发现的木星卫星,在伽利略发现的卫星中离木星第三近。

公转轨道: 距离木星 1,070,000 千米

卫星直径: 5262 千米

质量: 1.48e23 千克

木卫三(Ganymede):<希腊神话>宝瓶侍神伽倪墨得斯(Ganymedes),特洛伊(Troy)国王特洛斯(Tros)之子。大神宙斯(Zeus)变成一只雄鹰将他携到奥林帕斯山(Olympus),充当自己的男宠,并为众神勘酒侍水;

木卫三被伽利略和Marius于1610年发现。但其实早在2000多年前,我国战国时楚国著名天文学家甘德就发现了,可因为当时科学还不被广泛普及,所以这个结论被认为为谬论。直到1610年伽利略发现才证实了这一说法。

木卫三(Ganymede)是环绕木星运行的一颗卫星。是太阳系最大的卫星,直径约5276千米。木卫三仅需要一个多星期即可绕木星旋转一圈,离木星有1070000千米。

木卫三是太阳系中最大的卫星,直径比水星大,但质量是它的一半。木卫三比冥王星大得多。

在伽利略号接触木卫三之前,普遍认为它与木卫四是一块石质物质外包一个大的水或冰水混合物作为地幔,并有一个冰外壳(这与土卫六和海卫一相似)。来自伽利略号的初步数据提议木卫四有一个独一无二的组成成份,而木卫三则有三个层结构:一个小型的铁或铁硫化物内核,外面是硅酸盐岩石地幔,最外部是冰质外壳。事实上,木卫三除了一个冰外壳外,与木卫一极相似。

木卫三的表面很粗糙,混有两种地形:非常古老,陨坑遍布的黑暗区,和相对年轻的有着大片凹槽和山脊的较明亮地区。它们的起源很显然不过是因为自然构造的,但详情不很清楚。在这方面,木卫三可能与地球,及金星或火星类似(虽然近期没有地壳活动的证据)。

哈博望远镜发现了木卫三有稀薄的含氧大气的证据,与木卫二上发现的极相似。(这绝对不是有生命的证据)。

类似的凹槽与山脊的地形在土卫二,天卫五和天卫一也可见。黑暗区则与木卫四的表面相似。

两种地形上都有延伸的环形山,环形山的密集程度反映它已有了30-35亿的年龄,与月球并不多。环形山有时为凹槽所切断,说明凹槽也很古老。相当年轻的环形山通过发出的光线也可被看到。

但是它不像月球,陨坑都较平,缺少环状的山相围,中央洼地则通常与月球和水星上的相同。这可能是由于木卫三的冰外壳较脆弱,使地质流动而缺少起伏的缘故。古老的环形山被逐渐抹去,常被称作“覆画”。

伽利略号飞行器第一次飞经木卫三时发现它有自己的磁场,内含于木星巨磁场中。这可能与地球的生成原因类似:星体内部物质运动的结果。

◎木卫三“加尼米德”冰层下有海洋

木卫三

研究人员发现,在太阳系中最大的卫星木卫三“加尼米德”(Ganymede)表面的崎岖冰层下,可能藏有液态的咸水海洋。地下水源的存在,是星球上是否拥有生命迹象的重要指针。这项最新的结果使得“加尼米德”也成为第3颗拥有地下水源的木星卫星。另外2个类似的卫星,分别是木卫二“欧罗巴”(Europa)以及木卫四“卡利斯托”(Callisto)。研究人员是在分析美国太空总署(NASA)的伽利略号宇宙飞船(Galileo)所传回的资料时,发现了可能的地底海洋。伽利略号宇宙飞船在1995年12月升空后,便开始绕着木星飞行收集资料。今年5月20日,伽利略号终于飞到最接近“加尼米德”的位置,两者仅仅相距809公里。科学家最近的发现,就是根据这次所传回来的资料。研究小组表示,一种用来测试磁场的仪器,在“加尼米德”的内部,侦测到一些细微的变化,暗示可能是一种具传导性的液体,例如咸水。加州大学洛杉矶分校(UCLA)的太空物理学家基弗森(Margaret Kivelson)说:“在与数量庞大的资料奋战了几个月之后,我们相信,在『加尼米德』的表面冰层下,应该藏有一层液态的水。”基弗森说,这个约有几英里厚的液态水层,应该是落在距离卫星地表160公里左右的地底下,水温可能为摄氏零下55.56度,不过,由于卫星内部的高压,这个液态水层并未结冰。伽利略号的相关研究人员也表示,根据宇宙飞船最近传回来的高度显影照片,“加尼米德”的表面活动看起来与地球相差无几。受到卫星内部放射性元素的热度影响,“加尼米德”地表的坚硬冰层,事实上,是浮在一层更具活动性的冰上。不过,在人类寻找外星生物的计划上,木星的“欧罗巴”卫星,还是目前科学界最主要的目标。因为,不像“卡利斯托”或是“加尼米德”,科学家在“欧罗巴”上所侦测到的地底海洋层并不很深,离地表只有几英里的距离。

轨道木卫三的轨道距离木星107万400千米,是伽利略卫星中距离木星第三近的,[8]其公转周期为7天3小时。和大部分已知的木星卫星一样,木卫三也为木星所锁定,永远都以同一面面向木星。[17]它的轨道离心率很小,轨道倾角也很小,接近于木星赤道,同时在数百年的周期里,轨道的离心率和倾角还会以周期函数的形式受到太阳和木星引力摄动的影响。变化范围分别为0.0009-0.0022和0.05-0.32°。[18]这种轨道的变化使得其转轴倾角在0-0.33°之间变化。[3]

木卫一、木卫二和木卫三三者之间的拉普拉斯共振状态木卫三和木卫二、木卫一保持着轨道共振关系:即木卫三每公转一周,木卫二即公转两周、木卫一公转四周。[18][19]当木卫二位于近拱点、木卫一位于远拱点时,两者之间会出现上合现象;而当木卫二位于近拱点时,它和木卫三之间也会出现上合现象。[18]木卫一-木卫二和木卫二-木卫三的上合位置会以相同速率移动,遂三者之间有可能出现三星合现象。这种复杂的轨道共振被称为拉普拉斯共振。[20]

现今的拉普拉斯共振并无法将木卫三的轨道离心率提升到一个更高的值。[20] 0.0013的离心率值可能是早期残留下来的——当时轨道离心率的提升是有可能的。[19]但是木卫三的轨道离心率仍然让人困惑:如果在现阶段其离心率值无法提升,则必然得表明在其内部的潮汐耗散作用下,它的离心率值正在逐渐损耗。[20]这意味着离心率值的最后一次损耗就发生在数亿年之前。[20]由于现今木卫三轨道的离心率相对较低——平均只有0.0015,所以现今木卫三的潮汐热也应该相应的十分微弱。[20]但是在过去,木卫三可能已经经历过了一种或多种类拉普拉斯共振[i] ,从而使得其轨道离心率能达到0.01-0.02的高值。[2][20]这可能在木卫三内部引起了显著的潮汐热效应;而这种多阶段的内部加热最终造成了现今木卫三表面的槽沟地形。

人们还无法确切知晓木卫一、木卫二和木卫三之间的拉普拉斯共振是如何形成的。现今存在两种假说:一种认为这种状态在太阳系形成之初即已存在;[21]另一种认为这种状态是在太阳系形成之后才发展出来的。一种可能的形成过程如下:首先是由于木星的潮汐效应,致使木卫一的轨道向外推移,直至某一点与木卫二发生2:1的轨道共振;之后其轨道继续向外推移,同时将部分的旋转力矩转移给木卫二,从而也引起了后者的轨道向外推移;这个过程持续进行,直到木卫二到达某一点,与木卫三形成2:1的轨道共振。[20]最终三者之间的两对上合现象的位置移动速率保持一致,形成拉普拉斯共振。

木卫三

“木卫三”可能有水

美国加利福尼亚大学行星科学家马格丽特·吉威尔逊12月16日在美国地球物理学联盟会议上宣布,美国航空航天局“伽利略”号太空船发现了在“木卫三号”行星的表面下藏有辽阔的液体水的迹象。

根据吉威尔逊研究小组利用“伽利略”号太空船上磁力计对“木卫三号”进行的磁场测量,在这个巨大行星冰表层190公里的下面隐藏着像地球上海洋中一样的咸水。吉威尔逊小组今年8月时曾公布在“木卫二号”行星上表面以下8公里的地方隐藏有液体水的证据。

冰冻水在太阳系并不少见,但目前在宇宙中只有地球被证实存在液体水。根据吉威尔逊公布的证据,“木卫三”将加入到包括“木卫二”和火星在内仅有的几个拥有液体水迹象的星球行列。液体水是生命发展的重要因素,因此也被作为寻找外星生命的重要依据。

“伽利略”号太空船从1995年12月7日开始围绕木星运行,今年5月时靠近“木卫三号”行星,不仅利用磁力计对“木卫三”进行了测量,而且拍摄下许多清晰的照片。根据“伽利略”太空船的磁力测量,“木卫三”拥有液体水的磁力迹象要比“木卫二”复杂、不清晰。吉威尔逊称,这可能显示“木卫三”上的液体水是咸水。另外,“木卫三”拥有两个磁场,一个可能是本身熔核产生的强磁场;另一个则是木星系产生的次级磁场。而根据“伽利略”太空船拍摄的“木卫三”照片显示,“木卫三”表面也如“木卫二”一样沟渠纵横。但“木卫三”表面的沟渠要比“木卫二”的沟渠平滑、明亮。

 
 
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