Для начала, почему тайна «древняя». Такое уж странное место — Каллисто, четвёртый и самый дальний из Галиллеевых спутников, третья по массе луна Солнечной системы, размером не уступающая Меркурию (4800 километров в диаметре). Там древним является всё. Следовательно, и тайны. И хотя все тела Солнечной системы образовались примерно в одно время, а конкретно Каллисто даже чуть позже прочих, это не меняет дела. В астрономии своё понимание «древнего».
«Чуть позже» означает промежуток, по меркам астрономии почти неразличимый. Когда остаточный диск окружавший молодой Юпитер, ещё не устоявшийся, куда более горячий, крупный и рыхлый чем ныне, распался на кольца, таковых оказалось пять. Формирование внутренних спутников заняло от 5 до 10 тысяч лет, причём, самый близкий к кипящей атмосфере долго не прожил. Теперь один из его обломков известен, как Амальтея. Самый же дальний спутник, формировавшийся в кольце наименее плотном, опоздал. Притяжение внутренних тел, родившихся раньше, постоянно смешивало карты, и Каллисто собиралась из снега и пыли целых 100 тысяч лет.
Следствием медленного формирования стало рассеяние ударного тепла. И если Ио, Европа и Ганимед пережили расплавление и дифференциацию недр, то на Каллисто этого не произошло. Всё тело — по меркам лун гигантское — представляет собой беспорядочную смесь льда и скальных обломков, взятых в примерно равных пропорциях и распределённых по объёму равномерно. Почти. Ибо уже позже распад изотопов в недрах и приливные воздействия Юпитера и внутренних спутников привели к некоторому нагреву. На глубине 150 километров лёд растаял, образовав примерно такой же глубины океан.
Так Каллисто приобрела вторую, внутреннюю кору. Ведь когда подповерхностный слой льда расплавился, сосредоточенный в нём камень утонул. И теперь Каллисто в разрезе выглядит так: ядро из смеси льда и камня; 50-километровой толщины слой чистого камня, скреплённого похожей на глину космической пылью; слой чистой (вернее, грязной, насыщенной растворёнными примесями) воды и внешняя кора из каменно-ледяной смеси.
Что происходит в океане Каллисто — неизвестно. И прояснение данного вопроса — дело очень отдалённого будущего. Всё-таки, от космоса водяную мантию, с точки зрения жизнепригодности явно уступающую таковой на Европе, отделяет преграда толщиной 150 километров. Ещё менее доступной является внутренняя каменная кора. Но и внешняя кора Каллисто достаточно интересна. В первую очередь, своим возрастом.
Как отмечалось выше, Каллисто — очень древнее тело. Под древностью же в астрономии подразумевается возраст коры. На Земле, например, средний промежуток между излиянием пород на поверхность в виде лавы, их погружением и новым расплавлением, составляет 60 миллионов лет. На Луне и Марсе вулканизм некогда бушевал, но давно прекратился. На Каллисто же он никогда не наблюдался ни в каким виде. Кора этого тела не обновлялась с начала времён.
Среди тел сравнительно крупных Каллисто выделяется рекордной плотностью кратеров при полном отсутствии элементов рельефа не ударной, а какой-то иной природы. Если на этом теле и встречаются «горы» — то это валы кратеров. Равно и «разломы» — трещины, образовавшиеся при импактах. Кроме кратеров на этой луне нет вообще ничего. Зато, сами кратеры включают и виды на других телах редкие или вообще неизвестные.
К неизвестным относятся «амфитеатры» — колоссальные астроблемы, окружённые концентрическими кругами разломов. Лишь на Каллисто, где очень толстая, но хрупкая кора плавает на текучей подложке из воды, могут возникать такие вмятины. Редки же на других телах, но обычны на Каллисто палимпсеты, цепочки и борозды. Борозды, как и цепочки кратеров образуются при касательном столкновении с астероидом, имеющим очень низкую скорость. Как следствие, при ударе он не испаряется, оставляя круглую воронку, а катится по поверхности, сметая валы более ранних кратеров и постепенно разрушаясь. Такое может происходить лишь на заключительном этапе формирования луны, при поглощении последних крупных тел её же кольца, захваченных и снижающихся по пологой спиральной траектории. То есть, подобные шрамы образовывались везде, но сохранились в товарных количествах лишь на Каллисто.
Палимпсет же — плоский след от кратера, воронка которого засыпана, а вал уже полностью разрушен эрозией. Ведь процессы эрозии наблюдаются и на безатмосферых телах. Это специальная космическая эрозия, — разъедание льда и горных пород воздействием космических излучений и микрометеоритов. И нигде она не имеет таких масштабов, как на Каллисто.
На общем серо-коричневом (цвета «грязного льда» космических тел) фоне внимание астрономов привлекли покрывающие поверхность Каллисто частые, но небольшие по размерам белые и чёрные пятна. С белыми, концентрирующимися на возвышенностях, все было относительно просто. Их образовывал относительно свежий снег. Импакты приводят к испарению вещества коры, на Каллисто состоящей изо льда на три четверти (по объёму). Водяной же пар, замерзая, превращается в снег. Разлетаются его облака от места взрыва дальше, чем щебень и минеральная пыль. Как следствие, кое-где снег остаётся белым.
Над загадкой же чёрных равнин в кратерных впадинах пришлось поломать голову. Их образовывала смесь силикатов, металлов и очень разнообразных, а подчас и сложных углеродных соединений, включая вездесущие толины, образующиеся при обработке метана космической радиацией. Воды на «чёрном» вообще не было.
Версия, что пятна являются следствием действия криогейзеров, возникающих в местах пробития коры, пришлось отбросить, как объясняющую лишь присутствие органики, но не минералы и не расположение пятен, раскиданных беспорядочно и не привязанных к местам наиболее мощных импактов. И в настоящий момент считается, что поля — результаты оползней.
«Грязный лёд» состоит из склеенной замёрзшей водой массы космической пыли и обломков первичного «строительного материала» Солнечной системы — хондритов. В кольце Юпитера большей частью это были преимущественно хондриты D-класса — угольные. Но миллиардами лет солнечный ветер, ударяя в незащищённую магнитным полем и атмосферой поверхность Каллисто, испарял воду. По молекуле. В результате сублимации, начиная с солнечных сторон, валы кратеров таяли.
То есть, испарялся лёд, но минеральный материал, уже ничем не скреплённый, оставался. И слой за слоем, под собственным весом, массы пыли и камня сползали в низины, образуя чёрные поля.
