Группа исследователей, представивших новую модель в журнале Science Advances, обнаружила, что магнитное поле Ганимеда — крупнейшего спутника Юпитера и всей Солнечной системы, может поддерживаться не остывающим ядром, а продолжающимся процессом его формирования. Вопреки прежнему мнению о конвекции уже готового ядра, авторы показали, что уникальное динамо Ганимеда работает за счет медленного отделения железа и гравитационного перемешивания жидкости внутри спутника.
Ганимед известен не только своими размерами, превосходящими планету Меркурий, но и скрытым ледяным океаном, а также уникальной особенностью среди сотен спутников Солнечной системы — он единственный, кто обладает собственным магнитным полем.
Долгое время считалось, что это поле порождается конвекцией в уже сформировавшемся металлическом ядре, однако такая точка зрения вызывала вопросы. Ведь если бы динамо-механизм работал за счет остывания расплавленного железа, он должен был прекратиться еще миллиарды лет назад, как это произошло у Луны или Марса. Чтобы объяснить, почему Ганимед сохраняет активное магнитное поле в течении 4,5 миллиардов лет, исследователи предложили альтернативную эволюционную модель.
В новой работе, опубликованной в журнале Science Advances, ученые предположили, что ядро Ганимеда не только не остыло, но и находится в процессе медленного формирования. Для проверки этой гипотезы команда использовала одномерные модели термической эволюции, рассматривая сценарий так называемого холодного старта. В отличие от моделей с быстрым нагревом за счет аккреции, здесь внутренности спутника разогреваются постепенно.
В расчет принимались такие факторы, как начальный состав, содержание воды, приливный нагрев со стороны Юпитера и распад радиоактивных изотопов. Ключевым элементом модели стала система железо — сульфид железа (Fe-FeS), которая плавится при более низких температурах, чем чистое железо.
Согласно полученным данным, магнитное динамо Ганимеда работает не за счет конвекции железистого снега в уже готовом ядре, а благодаря продолжающемуся гравитационному разделению веществ. По мере постепенного разогрева мантии тяжелый железосодержащий распад опускается вниз, формируя протоядро, а его движение через жидкую среду генерирует электрические токи и поддерживает магнитное поле. Этот процесс может тянуться миллиарды лет, что объясняет долгоживущую активность динамо. Такой механизм ранее не наблюдался ни на одном другом небесном теле.
Авторы исследования также проводят параллели с другими спутниками Юпитера. Например, Европа, вероятно, пережила более теплую эволюцию, что в рамках новой модели делает формирование ядра менее вероятным.
А Каллисто, близкая по размеру к Ганимеду, могла пойти по противоположному, более холодному пути: поздняя аккреция, высокое содержание льда и меньшее количество радиоактивного тепла препятствуют там длительному формированию ядра. Таким образом, уникальное магнитное поле Ганимеда это не просто аномалия, а отражение особого внутреннего процесса, который может быть ключом к пониманию эволюции ледяных спутников-гигантов.
В результате новая модель показывает, что Ганимед генерирует магнитное поле не за счет остывания древнего ядра, а благодаря уникальному, ранее не наблюдаемому процессу — медленному, длящемуся миллиарды лет формированию ядра из железо-сульфидного расплава, которое поддерживает магнитное динамо и объясняет, почему этот спутник остается электромагнитно активным в отличие от всех остальных спутников Солнечной системы.
Научная публикация:
Kevin T. Trinh et al. ,Powering Ganymede’s dynamo with protracted core formation.Sci. Adv.12,eaed8021(2026). DOI:10.1126/sciadv.aed8021
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
