Спутник Юпитера Ганимед заслуженно пользуется известностью, как самая крупная из лун — 5270 километров в поперечнике, что близко к размерам Марса. Однако, это тело обладает ещё, минимум, двумя весьма примечательными и уникальными чертами. По сложности внутреннего строения Ганимед не имеет аналогов даже среди планет. А также — это является следствием предыдущего пункта — является единственным спутником, генерирующим собственное магнитное поле. Что же до непостоянства размеров, то эта черта Ганимеда, как раз, не уникальна. Такое и с планетами случается. У третьего спутника Юпитера данная склонность просто наиболее выражена.
Во-первых, о сложности. Среди тел Солнечной системы Ганимед обладает минимальным моментом инерции, а значит и наиболее глубокой дифференциацией недр. Плотность вещества в его структуре очень быстро возрастает от поверхности к центру. Под корой, имеющей толщину около 100 километров и состоящей из двух слоёв льда — обычного (лёд I) и «младшего» экзотического, отличающегося более плотной кристаллической решёткой и существующего только при высоком давлении (лед II), находится океан жидкой воды. Причём, самый глубокий в системе — 500 километров. Под ним находится ледяная мантия из экзотического льда высоких модификаций — VII и VIII – очень плотного, не тающего при температуре свыше 800 градусов и пребывающего в непрерывном движении. Тепло, исходящее из металло-силикатного ядра, на которое приходится половина массы Ганимеда, переносится в океан через ледяную мантию плюмами — колоссальными всплывающими пузырями нагретого вещества. Непросто устроено и ядро. Под силикатной мантией скрывается слой расплавленного железа. В центре же всего, как и в случае Земли, находится твёрдое железное внутреннее ядро.
И это ещё не всё о сложности. Даже океан Ганимеда разделён на три или четыре яруса слоями экзотического льда «средних» модификаций — III, V и VI. С глубиной возрастают давление, но и температура тоже. В какой-то момент молекулы воды, не выдержав прессинга, перестраиваются в более компактную кристаллическую форму (экзотический лёд плотнее воды), но ниже температура заставляет лёд таять и вещество вновь расширяется. Таяние создаёт вертикальное течение, в которой прослойки льда подвешиваются в форме имеющих длину десятки километров вертикальных игл.
...И, кстати, о таянии и расширении. Как и прочие тела Солнечной системы, Ганимед в начале своей карьеры нагревавшийся за счёт приливных сил, гравитационной усадки и радиоактивного распада, теперь постепенно остывает. Соответственно, меняются и условия превращения льда в воду и обратно в его недрах. Меняются запутанным образом, но с впечатляющим результатом. Радиус этого тела (за миллиарды, впрочем, лет) то увеличивался, то уменьшался в пределах 150 километров.
Фазовые переходы в мантии, вызывающие переменные растяжения и сжатия коры, провоцировали аналогичной природы процессы в ней самой. Вытекая через трещины нижний экзотический лёд II превращался в куда более объёмный лёд I. И наоборот. Обычный лёд, опускаясь под массой излияний, превращался в экзотический и уменьшался в объёме. Результатом этих процессов стали морщины — валы и борозды, — покрывающие всю поверхность спутника. А также и изменение химического состава слагающих кору льдов. С одной стороны, они обогащались солями, выносимыми плюмами от границ каменного ядра через ледяную мантию в океан (который по расчётам должен быть очень насыщенным растворёнными веществами). С другой же стороны, солёные льды Ганимеда в результате периодических сжатий претерпели дегазацию.
Космический лёд, хоть и называется «водяным», «метановым», «азотным», во всех случаях имеет сложный состав. В массе замёрзшей воды неизбежно наличествуют растворённые газы. Главным образом, метан, аммиак, сернистый газ и углекислота. В прошлом Ганимед даже мог иметь лёгкий намёк на атмосферу из этих газов, но ныне они полностью вытопились из коры. Причём, метан и аммиак разложились, оставив на память некоторое количество въевшихся в лёд толинов. Углекислый же газ вымерз. Его остатки кое-где покрывают поверхность Ганимеда в виде инея.
В настоящий момент Ганимед обладает очень тонкой атмосферой из кислорода. Этот газ постоянно образуется в полярных регионах в результате бомбардировки космическими частицами. Протоны солнечного ветра, закрученные магнитным полем, вдоль силовых линий устремляются от экватора к полюсам. Однако, ионосфера Ганимеда слишком тонка, чтобы в ней возникли полярные сияния. Протоны просто врезаются в лёд, вызывая его испарение. И разрывают молекулы воды. После чего водород покидает неглубокую гравитационную яму спутника сразу, а кислород на некоторое время в ней задерживается.
Но разлагается не весь поднятый облучением пар. Большая часть остаётся, чтобы замёрзнуть и выпасть в полярных районах в форме снега. Его скопилось столько, что можно даже говорить о наличии на Ганимеде полярных шапок. В меньше степени заснежена экваториальная область «ведущего» (того, которым находящаяся в синхронном вращении луна ориентирована вперёд при движении по орбите) полушария. Здесь пар поднимает бомбардировка молекулами серы, прилетающими со стороны Ио.
