През 1996 г. космическият апарат „Галилео“ на НАСА прелита покрай Ганимед – най-големият спътник на Юпитер и в цялата Слънчева система. Тогава той засича нещо, което учените никога не са очаквали да открият там: магнитно поле.

Всички останали луни в Слънчевата система са магнитно мъртви. Те са инертни скални тела, в чиято вътрешност няма движение.

Магнитните полета изискват динамо: проводим материал, който се движи в дълбоката вътрешност и генерира електрически токове, поддържащи полето. Планетите правят това постоянно. Ганимед, уникално сред спътниците, изглежда също го прави.

Нова научна статия предлага отговор. И ако той е верен, Ганимед е не просто необикновен, а уникален по начин, който никой не е очаквал.

Изследователите предполагат, че магнитното поле може да се захранва от ядро, което все още е в процес на формиране.

Стандартното обяснение

Начинът, по който Земята генерира своето магнитно поле, е сравнително добре изучен. Външното ядро – обвивка от течно желязо и никел, заобикаляща твърдото вътрешно ядро – непрекъснато се движи, задвижвано от топлина и разлики в състава.

Тези движения генерират електрически токове, които поддържат магнитното поле. Този процес продължава милиарди години и ще работи, докато ядрото остава достатъчно течно, за да се движи.

За Ганимед учените предложиха вариант, наречен „железен сняг“.

Идеята е, че течното желязо близо до горната част на ядрото се охлажда достатъчно, за да кристализира, потъва през по-топлата течност отдолу и се разтопява отново по-надълбоко. Този цикличен процес задвижва конвекцията, необходима за динамото.

Това е правдоподобно и за известно време беше водещото обяснение.

То обаче се основава на предположението, че Ганимед се е формирал достатъчно горещ – и достатъчно рано – за да могат металите да се отделят и да изградят ядро още в зората на Слънчевата система.

Някои изследователи поставят под въпрос това предположение. Те твърдят, че ледените луни може да са се образували твърде студени за бърза диференциация.

Процесът, който отделя плътните метали от по-леките материали и изгражда ядро. Ако е така, ядрото на Ганимед може да е далеч по-неразвито, отколкото учените са предполагали.

Ядро, което се изгражда на забавен каданс

Кевин Трин, планетарен учен от Калифорнийския технологичен институт, и неговите колеги решават да приемат сериозно този сценарий на „студен старт“ и да моделират какво би се случило.

В техните симулации Ганимед започва студен и постепенно се затопля в продължение на милиарди години. Нагряван от радиоактивния разпад на тежки елементи в скалите си и от постоянното гравитационно „омесване“ от огромните приливни сили на Юпитер.

С течение на времето тази топлина прави две неща. Тя освобождава вода от скалите, захранвайки огромния подповърхностен океан, за който се знае, че Ганимед притежава.

Топлината също така разтопява богатия на желязо материал. Това поставя началото на дълъг, бавен процес на стичане към центъра на луната, изграждайки ядро зрънце по зрънце в продължение на геоложко време.

Докато това желязо се стича и натрупва, то разбърква течната вътрешност около себе си. Постоянният приток на свеж, плътен метал задвижва конвекция – и тази конвекция е достатъчна, за да поддържа магнитно динамо.

В много от техните симулации този процес все още е активен днес. Ядрото не е завършено и самият акт на изграждането му е това, което генерира магнитното поле.

Има причина този сценарий да не е предлаган досега

Той работи само в доста тесен диапазон от условия. Ако Ганимед беше започнал твърде студен, желязото никога нямаше да се разтопи и да започне да се отделя.

Ако пък беше започнал твърде горещ, ядрото щеше да се е формирало отдавна. Този механизъм би спрял да работи, преди хората изобщо да са се появили, за да се чудят на него.

Според тази теория Ганимед се е формирал при условия, които са поддържали процеса активен в продължение на милиарди години, без той все още да е приключил. Това е забележително съвпадение и някои изследователи са разбираемо предпазливи.

„На теория историята звучи интересно и разумно“, казва Дорис Бройер, планетарен учен от Германския аерокосмически център, която не е участвала в проучването.

Но при толкова много фактори тя не е напълно убедена, че моделът е отчел всичко.

Тина Рюкримен-Без, планетарен учен от университета в Мюнстер, която е рецензирала статията, изразява по-широкото последствие съвсем ясно: ако се окаже, че все още формиращото се ядро е реалност, „може би хората ще трябва да преосмислят начина, по който мислят за генерирането на магнитни полета“.

Отговорът предстои

Добрата новина е, че този въпрос няма да остане теоретичен за дълго. Мисията на Европейската космическа агенция JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) вече е на път и се очаква да пристигне при Ганимед през 2031 г.

Нейните инструменти ще измерят гравитационното поле на луната с достатъчна прецизност, за да разкрият как е разпределена масата в дълбоката ѝ вътрешност.

Предстояща мисия до Ганимед, най-големият спътник в Слънчевата система, има за цел да отговори на ключов въпрос: дали желязото в него е концентрирано в плътно, напълно оформено ядро, или все още е разпръснато из вътрешността му.

Чрез прецизни магнитни измервания учените ще съберат допълнителни данни за размера и състоянието на ядрото на луната. Тези данни са от решаващо значение за разбирането на нейната еволюция.

Ако измерванията потвърдят хипотезата, че ядрото все още е в процес на формиране, Ганимед ще се превърне в наистина уникален обект в познатата ни Слънчева система. Той би бил единственият свят, в който процес, за който се смяташе, че е приключил преди милиарди години, все още протича.

Още през 1996 г. сондата „Галилео“ открива магнитно поле около Ганимед, което го прави единствен по рода си сред спътниците. Близо три десетилетия на научни анализи водят до предположението, че той може да е уникален не само сред луните, а и сред всички светове.

Изследването, което разглежда тази възможност, е публикувано в научното списание „Сайънс Адвансис“ (Science Advances).