Ο Γανυμήδης παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1610 από τον Γαλιλαίο, μαζί με τους άλλους τρεις μεγάλους δορυφόρους του Δία. Η ανακάλυψή τους ήταν καθοριστική για εκείνη την εποχή γιατί έδειξε ότι δεν είναι υποχρεωμένα όλα τα σώματα να γυρίζουν γύρω από τη Γη. Πλέον, γνωρίζουμε ότι ο Δίας έχει τουλάχιστον 97 φεγγάρια και διαρκώς ανακαλύπτουμε νέα.
Βασικά χαρακτηριστικά του Γανυμήδη
Ο Γανυμήδης είναι το μεγαλύτερο φεγγάρι του ηλιακού μας συστήματος με διάμετρο 8% μεγαλύτερη από αυτή του Ερμή, αν και η μάζα του είναι μόνο το 45% της μάζας του Ερμή, δηλαδή είναι πιο αραιός. Στην επιφάνειά του το βαρυτικό πεδίο είναι λίγο ασθενέστερο από αυτό της Σελήνης και αντιστοιχεί μόλις στο 14,5% του βαρυτικού πεδίου της Γης. Άρα ένας άνθρωπος 70 κιλών θα αισθανόταν σαν να ήταν περίπου 10 κιλά!
Σε ό,τι αφορά την απόστασή του από τον Δία, ο Γανυμήδης είναι ο τρίτος κατά σειρά από τους τέσσερις μεγάλους δορυφόρους, με την Ιώ και την Ευρώπη να βρίσκονται εσωτερικά και την Καλλιστώ να βρίσκεται εξωτερικά από αυτόν. Έτσι, ολοκληρώνει μια περιφορά γύρω από τον Δία σε 7 γήινες ημέρες. Το ισχυρό βαρυτικό πεδίο του Δία έχει κλειδώσει παλιρροϊκά τον Γανυμήδη. Αυτό σημαίνει ότι ο δορυφόρος έχει στραμμένη πάντα την ίδια πλευρά στον γιγάντιο πλανήτη. Άρα η ημέρα του Γανυμήδη διαρκεί όσο και η περιφορά του, δηλαδή 7 ημέρες.
Η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας του Γανυμήδη είναι -163 βαθμοί Κελσίου και, επομένως, τα πάντα είναι παγωμένα. Ο φλοιός του αποτελείται κατά κύριο λόγο από νερό και κάποιες ακόμα ουσίες, όπως είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του θείου. Επίσης, έχει μια υπερβολικά αραιή ατμόσφαιρα που αποτελείται κυρίως από οξυγόνο.
Πώς όμως δημιουργείται αυτό το οξυγόνο; Ο υπαίτιος είναι ο Δίας. Το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του γιγάντιου πλανήτη επιταχύνει φορτισμένα σωματίδια τα οποία φτάνουν με μεγάλη ταχύτητα στο έδαφος του Γανυμήδη και διασπούν το παγωμένο νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Πάμε τώρα να δούμε τα στοιχεία που κάνουν τον Γανυμήδη μοναδικό! Καταρχάς, η επιφάνειά του μοιάζει να αποτελείται από δύο εντελώς διαφορετικά είδη περιοχών: στο 1/3 του δορυφόρου συναντούμε αρχαίες σκοτεινές περιοχές, γεμάτες με κρατήρες από προσκρούσεις μετεωριτών. Τα άλλα 2/3 είναι ανοιχτόχρωμές περιοχές, οι οποίες είναι λίγο μεταγενέστερες, μιας και έχουν μικρότερους αριθμούς κρατήρων. Αυτό σημαίνει ότι αναδιαμορφώθηκαν από έντονες γεωλογικές διεργασίες. Πράγματι, τα έντονα ρήγματα και οι προεξοχές που κυριαρχούν στις φωτεινές περιοχές είναι μάρτυρες ενός βίαιου παρελθόντος. Δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα πού οφείλεται αυτή η ταλαιπωρημένη όψη του Γανυμήδη, αλλά όπως θα δούμε παρακάτω, ίσως η εξήγηση να κρύβεται στη δομή του.
Το μαγνητικό πεδίο και ο γιγάντιος ωκεανός του Γανυμήδη
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά ευρήματα των προηγούμενων δεκαετιών ήταν ότι ο Γανυμήδης έχει το δικό του μαγνητικό πεδίο. Μάλιστα, είναι ο μόνος δορυφόρος του ηλιακού μας συστήματος που έχει μαγνητικό πεδίο. Άρα πιθανότατα διατηρεί ακόμα έναν ρευστό πυρήνα από σίδηρο, όπως η Γη. Αυτό το καταφέρνει χάρη στη σχετικά μεγάλη μάζα του, αλλά και χάρη στις παλιρροϊκές δυνάμεις που δεχόταν για το μεγαλύτερο μέρος της ιστορίας του.
Άλλωστε, ο Γανυμήδης ακολουθεί ελαφρώς ελλειπτική και όχι τέλεια κυκλική τροχιά κι έτσι η πλευρά του που είναι στραμμένη προς τον Δία άλλοτε δέχεται μεγαλύτερη δύναμη κι άλλοτε μικρότερη. Επομένως, ο δορυφόρος ζυμώνεται σαν ένα κομμάτι πλαστελίνης, με αποτέλεσμα να θερμαίνεται το εσωτερικό του.
Στη ζύμωση αυτή συνεισφέρουν και οι δυνάμεις που δέχεται ο Γανυμήδης απ’ τους υπόλοιπους δορυφόρους. Αυτά τα φαινόμενα πρέπει να ήταν αρκετά πιο έντονα παλιότερα, πριν καταλήξει το σύστημα στις σημερινές του τροχιές. Εξάλλου, είναι φανερό ότι οι δορυφόροι έχουν αλληλεπιδράσει βαρυτικά μεταξύ τους, αφού για κάθε μία περιφορά που ολοκληρώνει ο Γανυμήδης, η Ευρώπη ολοκληρώνει ακριβώς δύο και η Ιώ ακριβώς τέσσερις.
Χάρη στο μαγνητικό του πεδίο, ο Γανυμήδης εμφανίζει σέλας. Το σέλας προκαλείται από φορτισμένα σωματίδια που εισέρχονται στην αραιή ατμόσφαιρά του και αλληλεπιδρούν με αυτήν. Το 2015 ερευνητές βασισμένοι σε παρατηρήσεις του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble μελέτησαν τον τρόπο που μεταβάλλεται το σέλας και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι βαθιά στο υπέδαφος του Γανυμήδη υπάρχει ένας γιγάντιος αλμυρός ωκεανός!
Πράγματι, οι εκτιμήσεις του βαρυτικού πεδίου και της πυκνότητας του δορυφόρου, οδηγούν στο ίδιο ακριβώς συμπέρασμα: ο Γανυμήδης πρέπει να κρύβει έναν ωκεανό σε βάθος 150 χιλιομέτρων κάτω από την παγωμένη επιφάνειά του. Ο ωκεανός αυτός είναι ο μεγαλύτερος ωκεανός του ηλιακού μας συστήματος και περιέχει περισσότερο νερό απ’ όλους τους ωκεανούς της Γης. Μάλιστα το βάθος του μπορεί να ξεπερνά τα 100 χιλιόμετρα.
Παλαιότερα, σε περιόδους όπου η παλιρροϊκή θέρμανση ήταν έντονη, ο ωκεανός άσκησε μεγάλες πιέσεις στην παγωμένη επιφάνεια. Άλλωστε, η μορφολογία του Γανυμήδη μαρτυρά ότι στο παρελθόν υπήρξαν ρήγματα και κρυοηφαίστεια που επέτρεψαν στο νερό να ανέλθει στην επιφάνεια και να παγώσει ανασχηματίζοντάς την. Επίσης, η αλληλεπίδραση του ωκεανού και της επιφάνειας ίσως να οδήγησε σε τεκτονικές δυνάμεις που προκάλεσαν τις πτυχώσεις και τα ρήγματα που βλέπουμε σήμερα.
Κάτω από τον ωκεανό του Γανυμήδη ακολουθεί ένας μανδύας από πάγο, μιας και το νερό αναγκάζεται να γίνει στερεό λόγω υπερβολικής πίεσης. Ακόμα χαμηλότερα απ’ τον παγωμένα μανδύα βρίσκεται ένας βραχώδης μανδύας. Και φυσικά, στο κέντρο του δορυφόρου πρέπει να υπάρχει ένας πυρήνας από σίδηρο.
(Ελληνική έκδοση βασισμένη σε απεικόνιση των NASA/ESA/A. Feild)
Πιθανότητα ζωής και διαστρωμάτωση του ωκεανού
Θα μπορούσε άραγε ο ωκεανός του Γανυμήδη να φιλοξενεί ζωή; Εδώ οι απόψεις διίστανται. Στη Γη οι οργανισμοί που ζουν σε μεγάλα ωκεάνια βάθη, αντλούν πολύτιμες ουσίες και ενέργεια από υδροθερμικές πηγές. Εάν, όμως, κάτω από τον ωκεανό του Γανυμήδη βρίσκεται ένας μανδύας από πάγο, τότε η ζωή δε θα έχει τρόπο να προσλαμβάνει πολύτιμες ουσίες απ’ το εσωτερικό του δορυφόρου.
Μια εναλλακτική υπόθεση που έχει προταθεί για τη δομή του Γανυμήδη είναι αυτή των εναλλασσόμενων στρωμάτων ωκεανού και πάγου. Χάρη στους διαφορετικούς συνδυασμούς πίεσης και θερμοκρασίας που συναντούμε στο εσωτερικό του δορυφόρου, τα στρώματα πάγου και νερού θα μπορούσαν να εναλλάσσονται διαδοχικά ξανά και ξανά. Έτσι, κάτω κάτω, θα υπάρχει ένα στρώμα ωκεανού το οποίο θα έρχεται σε επαφή με το θερμό εσωτερικό του δορυφόρου. Σε αυτόν τον κατώτατο ωκεανό, η ζωή θα μπορούσε πράγματι να τροφοδοτείται με ενέργεια και πολύτιμες ουσίες.
Μελλοντικές αποστολές
Τις απαντήσεις στα μεγάλα αυτά αινίγματα του Γανυμήδη θα επιχειρήσει να δώσει η ευρωπαϊκή αποστολή Juice Το διαστημόπλοιο της αποστολής ήδη ταξιδεύει στο διάστημα και πρόκειται να φτάσει στο σύστημα του Δία το 2031. Μετά από δύσκολους ελιγμούς, θα καταφέρει τελικά να μπει σε τροχιά γύρω απ’ τον Γανυμήδη το 2034. Και, έτσι, θα γίνει η πρώτη αποστολή της ανθρωπότητας που θα μπει σε τροχιά γύρω από ένα φεγγάρι πέρα από τη Σελήνη.
Την ίδια περίοδο θα βρίσκεται στο σύστημα του Δία και η αποστολή Europa Clipper, η οποία θα μελετήσει κυρίως την Ευρώπη. Είναι, λοιπόν, βέβαιο ότι μέσα στην επόμενη δεκαετία θα πολλαπλασιαστούν οι γνώσεις μας για τα παγωμένα φεγγάρια του Δία και το ενδεχόμενο ύπαρξης ζωής σε αυτά.
