Московский Государственный Университет им.М.В.Ломоносова. Рельеф спутников Юпитера Географический Факультет. Кафедра геоморфологии и палеогеографии. Учебный сайт

Рельеф спутников Юпитера




repertuar-teatrov-na-sentyabr-2010-g-teatr-operi-i-baleta-ot-100-do-700-rublej.html
repertuari-teatrov-operi-i-baleta-gg-almati-i-astani-na-mart-201.html





Московский Государственный Университет им.М.В.Ломоносова.

Географический Факультет.

Кафедра геоморфологии и палеогеографии.

Курсовая работа на тему:

«Рельеф спутников Юпитера»

Выполнил: студент 2-го курса

Курбанов Р.Н.

Научный руководитель: профессор А.А.Лукашов.

Москва 2006

Оглавление.

Введение стр. 3-4
  1. Глава 1: Галилеевы спутники Юпитера. стр. 5-10
  2. Глава 2: Эндогенный рельеф. стр. 11-24

- Вулканический рельеф стр. 11-19

- Интрузивный магматизм стр. 19-21

- Тектонический рельеф стр. 21-24
  1. Глава 3: Экзогенный рельеф. стр. 25-26
  2. Глава 4: Космогенный рельеф. стр. 27-28

Заключение стр. 29

Список литературы стр.


Введение.

Целью написания данной работы является генетическая трактовка комплексов рельефа Галилеевых спутников Юпитера: Ио, Ганимеда, Каллисто, Европы. Рассмотрение рельефа этих четырех крупнейших спутников в данный момент вызвано недавним обнародованием НАСА (Национальное Управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства) снимков и других данных, переданных с космического аппарата «Галилео».

Задачей работы является изложение данных классификация форм рельефа по генетическому признаку по рельефу спутников и анализ факторов его образования. Сверхзадачами же являются приобретение навыков написания подобного рода работ и ознакомление с научной периодикой.

Изложение построено по следующему принципу: во введении поставлены цели и задачи работы, перечислены основные источники литературы. В первой главе «Галилеевы спутники Юпитера» говорится об истории изучения этих объектов, их геологическом строении и в общих чертах о рельефе поверхности. В главе «Эндогенный рельеф» были рассмотрены основные типы и формы рельефа, сформированные эндогенными (тектоническими и вулканическими) процессами. Рельеф, образовавшийся, в результате действия экзогенных процессов был рассмотрен в третьей главе. А космогенному рельефу целиком посвящена четвертая глава данной работы. В заключении же подведены итоги и сделаны выводы.

Основным источником информации послужили данные, полученные с различных сайтов глобальной сети «Интернет». Стоит подчеркнуть скудность ресурсов по данной тематике вообще, и по рельефу рассматриваемых объектов в частности. Причиной этого является относительная молодость новых разделов различных наук о Земле, поставивших своей целью систематическое изучение строения и облика твердых тел Солнечной системы (космической петрологии, сравнительной планетологии и др.). По-сути, систематическое научное изучение этих объектов стало возможным с началом запусков межпланетных летательных аппаратов и созданием мощных телескопов на Земле. Другой проблемой стало то, что большая часть литературы было доступно лишь на английском языке. В итоге, в процессе написания работы были использованы в основном следующие источники литературы: публикации ежегодных микросимпозиумов по сравнительной планетологии «Вернадский-Браун», статьи из журнала «Земля и Вселенная», издание ежегодного сборника статей по «Планетарным наукам и Луне» LPI (Института по изучению планет и Луны); сайты различных подразделений НАСА (www.nasa.gov), сайт Корнельского Университета (http://www.astro.cornell.edu), сайт Института по изучению Луны и Планет http://www.lpi.usra.edu, http://www.astrolab.ru/ и другие.

Глава 1.

Галилеевы спутники Юпитера.
В 1610 году, Галилео Галилей, наблюдая Юпитер в телескоп, открыл четыре его крупнейших спутника: Ио, Ганимед, Европу и Каллисто; которые в последствии получили название Галилеевы. Симеон Мариус, оспаривавший открытие и наблюдавший их в 1609 году, дал им их нынешние названия (Галилей же назвал их «планеты Медичи» и присвоил им порядковые номера).

Основные сведения о них были получены с помощью станций «Вояджер-1» и «Вояджер-2», полета аппарата «Галилео» и в результате работы телескопа «Хаббл».

Американские космические аппараты для исследования дальних планет Солнечной системы «Вояджер-1» и «Вояджер-2» передали первые качественные снимки Европы и Ганимеда. Эти данные позволили сделать первые предположения относительно геологического строения этих спутников. Полученные данные оказались настолько интересными, что НАСА запустило специальный аппарат, предназначенный для длительных и подробных исследований Юпитера и его спутников. Эта программа получила название «Галилео».

1
Рисунок 1 Схема движения аппарата «Галилео», Лаборатория Реактивного Движения (ЛРД), Калифорнийский Технологический Институт (Калтек).
8 октября 1989 года аппарат «Галилео» вышел на околоземную орбиту и направился по направлению к Юпитеру. Для того, чтобы оснастить станцию максимальным количеством научной аппаратуры, инженерам пришлось пожертвовать объемом горючего необходимого для развития необходимой скорости в межпланетном пространстве. В результате, для сокращения длительности полета, аппарат совершил один виток вокруг Венеры и два вокруг Земли. Полет был задуман в виде «космической пращи» - каждый виток придавал станции дополнительную скорость необходимую для полета к Юпитеру, в результате воздействия на него гравитационных полей планет (рис.1). В ходе полета были получены снимки Венеры, Земли, кометы «Шумейкера Леви-9», Луны и других объектов. 7 декабря 1995 «Галилео» приступил к систематическому изучению Юпитера и его спутников.

К декабрю 1997 года автоматическая межпланетная станция выполнила все поставленные перед ней задачи. Однако аппарат находился в хорошем состоянии и проработал дополнительно шесть лет – вплоть до 21 сентября 2003 года, когда он был разрушен в атмосфере Юпитера. За это время было осуществлено, помимо прочего, двухгодичное исследование Европы в рамках программы «миссия к Европе» (Шевченко, 2004).

К
Рисунок 2 Модель геологического строения Ганимеда, ЛРД, Калтек.
рупнейшим спутником Юпитера и Солнечной системы является Ганимед, диаметр которого составляет 5286 км. Спутник обладает плотностью 1,94 г/см3, альбедо поверхности равно 0,43. По данным о магнитном поле, размерах и плотности, была предложена модель его внутреннего строения (рис.2). Предполагается, что он состоит из расплавленного небольшого железного или железосерного ядра окруженного скалистой силикатно-водной мантией с ледяной оболочкой на поверхности. Так как плотность спутника лишь в два раза выше плотности воды, то половину его массы должна составлять вода.

Поверхность Ганимеда представляет собой в основном два типа местности: очень древние, с большим количеством кратеров – тёмные области; и более молодые – светлые области, с протяженными грядами горных кряжей. Причина существования таких различных по структуре территорий возможно кроется в тектонических процессах на спутнике. В свежих кратерах прослеживается более высокое содержание льда, что говорит о том, что Ганимед покрыт тонким слоем темного вещества, а подповехностные слои состоят из более «чистого» льда. Этот темный материал может иметь метеоритное происхождение (http://www.astrolab.ru).

Согласно измерениям, проведенным инфракрасным спектрометром «Галилео», на поверхности обнаружены минералы, свидетельствующие о существовании в прошлом соленого океана на поверхности спутника. Обладание Ганимедом мощным магнитным полем и характер рельефа позволяют сделать вывод о существовании жидкого подкорового океана (www.astrolab.ru).

В рельефе спутника встречаются кальдеры и одиночные возвышенности, протяженные зоны с многочисленными ледяными грядами – «сулькусы», следы вулканно-тектонической активности.

В
Рисунок 3 Модель геологического строения Каллисто, ЛРД, Калтек
торым по размеру является Каллисто, диаметр которого равен 4800 км. В отличие от Ганимеда, Каллисто не имеет такой разнообразной внутренней структуры. По данным, полученным с «Галилео», можно говорить о том, что он состоит из 60% льда и 40% силикатных пород, при чем количество льда уменьшается к центру (рис. 3). Однако, не смотря на такую структуру, было обнаружено, что спутник активно реагирует на магнитное поле Юпитера, то позволяет предположить с уществование объектов с хорошей электропроводностью: возможно, океана соленой воды, служащим хороших проводником токов наведенного поля (http://www.astro.cornell.edu).

Поверхность спутника испещрена трещинами и кратерами: плотность ударных кратеров на нем самая высокая в Солнечной системе, что свидетельствует о древности Каллисто (средний возраст поверхности оценивается специалистами НАСА в 3,5 млрд. лет), а также об отсутствии какой-либо эндогенной активности. На основании этого можно сделать вывод о том, что на Каллисто слой жидкой воды если и существует, то находится на значительной глубине, что не позволяет ему как-то проявляться в рельефе спутника (www.nasa.gov).

Альбедо Каллисто низкое (0,17). Этот факт обусловлен тем, что темный материал видимый на поверхности спутника отложился в результате сублимации льда, либо был накоплен под воздействием метеоритных бомбардировок.

О
Рисунок 4 Концентрическая система Валгалла, Каллисто, ЛРД, Калтек
собенностью спутника является образование «Валгалла», представляющее собой светлое пятно диаметром 600 км и концентрические кольца вокруг него диаметром до 3000 км (рис. 4). Еще одно подобное образование, «Асгард», имеет диаметр 1600 км. По-видимому, они образованы в результате столкновения с крупными метеоритами, вскрывшими поверхностные темные слои. На Каллисто, как и на Ганимеде, древние кратеры уменьшены в размерах – они не окружены высокими кольцами гор, не имеют радиально расходящихся лучей. Причина этого, возможно, кроется в значительных значениях силы тяжести на этих спутниках, а также в том, что поверхность сложена относительно легкими породами.

И
Рисунок 5 Модель геологического строения Ио, ЛРД, Калтек.
о – третий крупнейший Галилеев спутник диаметром 3943 имеет плотность 3,43 г/см3 и альбедо 0,63 (рис. 5). По последним данным, он обладает и собственным магнитным полем, что в сочетании с данными о высокой плотности позволяет предположить наличие расплавленного железного ядра диаметром 900 км, мощной силикатной мантии и тонкой коры (www.nasa.edu). Это делает Ио очень похожей на планеты Земной группы.

Р
Рисунок 6 Механизм действия плюмов на Ио, ЛРД Калтек.
ельеф Ио радикальным образом отличается от других спутников: на ней практически полностью отсутствуют ударные кратеры, а ледяные структуры вообще не встречаются. Вместо этого были обнаружены сотни вулканов, кальдер, лавовых потоков. Температуры, измеренные бортовыми датчиками «Галилео», показывают, что некоторые области спутника горячее действующих вулканов на Земле, и нагреты до 1500◦К. (Шевченко, 2004). Лава на нем имеет силикатный состав с большим содержанием магния и серы. По относительной распространенности вулканов, Ио примерно в сто раз превосходит современный вулканизм на Земле. Вулканы выбрасывают большое количество серы и диоксида серы в виде гейзеров (называемых в литературе также плюмами) – такие выбросы можно видеть на снимках, где вулканы оказываются на фоне космического пространства (рис.6). Часть этих выбросов уносятся солнечным ветром, а часть откладывается у подножий (Шевченко, 2004). Газы серы играют важную роль в механизмах вулканизма на Ио.

Причиной такой бурной эндогенной активности являются огромные количества энергии, выделяемые в результате гравитационных воздействий со стороны Юпитера, Ганимеда и Европы. Эти гравитационные возмущения на Ио вызывают колебание ее поверхности по вертикали на величины до ста метров (рис.7).
Б
Рисунок 7 Влияние магнитных и гравитационных полей Юпитера на Ио, ЛРД, Калтелк
ольшое влияние оказывает и мощное магнитное поле Юпитера, генерирующее сильные электрические разряды, мощность которых достигает 1000 ГВт. На поверхности встречаются невулканические горы, озера р асплавленной серы, вязкие лавовые потоки и кальдеры (Уральская, 2002).

Р
Рисунок 8 Модели геологического строения Европы, ЛРК, Калтек
ельеф же Европы, наоборот, имеет чрезвычайно ровный характер. Высокое альбедо спутника (0,67) свидетельствует о том, что поверхностный лед довольно чистый и, следовательно, молодой. Количество кратеров невелико, что также свидетельствует о молодости поверхности, возраст которой по разным оценкам не превышает 20 млн. лет. Температура поверхности колеблется в переделах от минут 150 до минус 190 градусов С. Вся поверхность спутника испещрена множеством пересекающихся линий: разломами и трещинами ледяного панциря. Рельеф некоторых частей поверхности позволяет предположить, что там некогда была жидкая вода, и в ней плавали отдельные льдины-айсберги (так называемые «Зоны Хаоса»).

На основе данных о рельефе и расчетах плотности (3,01 г/см3), был сделан вывод о том, что Европа в целом похожа на планеты Земной группы, и в значительной степени состоит из силикатных горных пород. Существует две модели строения коры (рис.8). Она либо полностью покрыта слоем льда мощность около ста километров, которая на поверхности образует твердую ледяную кору толщиной от 3 до 30 км, а ниже расположен подвижный относительно нагретый лед. По второй модели ниже ледовой коры расположен соленый океан. Далее идут силикатные горные породы, а в центре – небольшое металлическое ядро (www.nasa.gov).

Предполагается, что в результате действия приливных сил и радиационного распада, недра Европы сильно нагреты, в результате чего в жидком океане воды существуют значительные градиенты температур, вызывающие конвекцию. В свою очередь, конвективные потоки провоцируют тектоническую и криовулканическую активность на поверхности спутника (http://www.lpi.usra.edu).

Вообще же, следует отметить, что на периферии спутниковой системы Юпитера находятся легкие ледяные спутники с обратным вращением вокруг планеты. Ближе к Юпитеру спутники обращаются согласно с его вращением, а их плотность последовательно возрастает. Максимум плотности приходится на Ио. Затем плотность спутников падает, и непосредственно в окружении планеты находятся каменно-ледяные легкие спутники (Маракушев, 2003).

1 2 3 Курсовая работа на тему:

mpedagog.ru