В 1996 году аппарат НАСА «Галилео» зафиксировал неожиданное явление на Ганимеде — крупнейшем спутнике Юпитера и всей Солнечной системы. У небесного тела обнаружилось собственное магнитное поле, что указывало на наличие внутренней активности. В отличие от большинства спутников, Ганимед обладает действующей магнитной динамо-машиной — свойством, характерным лишь для Земли, Меркурия и газовых гигантов.
Спустя почти тридцать лет учёные пересматривают интерпретацию этого открытия. В статье журнала Science Advances исследователи предполагают, что магнитное поле Ганимеда может поддерживаться не полностью сформированным ядром, а процессом его продолжающегося образования. В таком случае спутник становится единственным известным объектом Солнечной системы, где формирование металлического ядра всё ещё не завершено. Это даёт редкую возможность наблюдать стадию, которая обычно относится к ранней истории планетных тел.
Планетолог Тина Рюкримен-Бец из Мюнстерского университета, рецензировавшая работу, отмечает, что при таком сценарии может потребоваться пересмотр представлений о механизмах генерации магнитных полей.
На Земле магнитное поле возникает за счёт движения жидкого металла во внешнем ядре, окружающем твёрдое железное ядро. Эти процессы сравнивают с движением в лавовой лампе и приводят к появлению электрических токов, поддерживающих магнитосферу. Для Ганимеда предложен аналогичный механизм, связанный с явлением «железного снега»: охлаждённое жидкое железо кристаллизуется в верхней части ядра, затем опускается и вновь плавится в глубине, создавая конвекционные потоки.
Такая модель предполагает, что спутник сформировался при достаточно высокой температуре, позволившей раннее разделение металлов. Однако часть специалистов считает, что ледяные спутники могли возникать в более холодных условиях, что замедлило бы формирование ядра на миллиарды лет.
Планетолог Кевин Тринь из Калифорнийского технологического института вместе с коллегами смоделировал тепловую эволюцию Ганимеда. В расчётах предполагалось, что спутник изначально был холодным, а затем постепенно нагревался под воздействием радиоактивного распада и приливных сил Юпитера. В ходе этого процесса из пород высвобождалась вода, формируя подповерхностный океан, а железосодержащий расплав опускался к центру, формируя ядро.
Моделирование показало, что поступление плотного металла одновременно формирует и перемешивает ядро, поддерживая активность магнитного динамо. В ряде сценариев этот процесс продолжается миллиарды лет и сохраняется до настоящего времени. Тринь отмечает, что формирование ядра может происходить значительно позже, чем считалось ранее.
При этом эволюция Ганимеда должна была идти в узком диапазоне условий. Медленный нагрев не позволил бы расплавить железо, а слишком быстрый привёл бы к завершению формирования ядра и прекращению динамо. Планетолог Дорис Бройер из Немецкого аэрокосмического центра подчёркивает, что модель выглядит убедительно, но остаются неопределённые факторы.
Проверка гипотезы ожидается в 2031 году в рамках миссии Европейского космического агентства Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE), которая достигнет системы Юпитера. Измерения гравитационного поля Ганимеда позволят уточнить распределение массы внутри спутника, а магнитные данные помогут определить состояние его ядра. Планетарный геофизик Джеймс Робертс из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса отмечает высокую значимость этих исследований.
Сейчас Ганимед остаётся единственным спутником с устойчивым магнитным полем, и при подтверждении гипотезы о формирующемся ядре его уникальность может усилиться.
