Ганимед — почти планета, за исключением того, что он вращается не вокруг Солнца, а вокруг Юпитера. Если бы он обращался вокруг Солнца вместо Юпитера, то имел бы статус планеты. У него есть сложная структура — расплавленное ядро, создающее магнитное поле, поверхностный слой, аналогичный тому, что на Земле, и ледяной покров со скрытым подводным океаном. У спутника даже есть атмосфера, хотя её плотность невысока. Ганимед даже больше Меркурия и приближается по размерам к Марсу.
Миссии Галилео и Юнона, а также земные телескопы изучали химический состав поверхности Ганимеда. Однако при таком обширном знании остаются неизвестные детали, особенно относительно его поверхности. В новом исследовании команда исследователей из США, Европы и Японии изучила поверхность Ганимеда с помощью инструментов космического телескопа JWST – NIRSpec и MIRI. Главным автором исследования стал французский планетолог Д. Бочеле-Морван из LESIA — обсерватории Парижа.
Поверхность Ганимеда состоит из двух типов рельефа: светлых ледяных участков с желобами и тёмных областей. Светлые участки занимают около двух третей поверхности, а тёмные области – остальную часть. Оба типа рельефа древние, но тёмные области более старые и имеют множество кратеров. При этом светлый рельеф проникает через тёмный.
На Ганимеде присутствует CO2, однако он связан с другими молекулами, что особенно привлекает внимание учёных. Картографирование распределения углекислого газа поможет выяснить как с какими молекулами он связан. На Ганимеде также присутствует водяной лёд, но он является аморфным. JWST провёл картографирование распространения и свойств льда. Исходя из температурного диапазона, на Ганимеде не было обнаружено чистого льда на поверхности. Наблюдения JWST показывают, что некоторое количество CO2 связано с водяным льдом, но лишь примерно на 1% в соотношении масс. Остальной CO2 содержится в различных минералах и солях.
Наибольшее количество водяного льда наблюдается в зонах полюсов Ганимеда, где ионы от Юпитера бомбардируют поверхность спутника. Это может быть обусловлено также комбинацией микрометеоритов, фрагменты которых попадают в лёд, и ионами, что приводит к реактивации водяного пара на не покрытых льдом участках и образованию более чистого водяного льда, который легко обнаружил JWST.
Кроме того, учёные отмечают различия между полюсами Ганимеда и другими регионами его поверхности. Частично эти различия связаны с сильным влиянием Юпитера на свой спутник. Связь между Юпитером и Ганимедом можно сравнить со связью между Солнцем и Землёй. Подобно тому, как солнечный ветер воздействует на магнитосферу Земли, исходящая от Юпитера плазма воздействует на Ганимед. Кроме того, магнитное поле Ганимеда взаимодействует с магнитным полем Юпитера, что способствует формированию полярных сияний на Юпитере.
Связи между Юпитером и Ганимедом весьма сложны, некоторые эффекты распространяются и на поверхностную химию Ганимеда, связанную с облучением полюсов спутника плазмой Юпитера. Новые исследования значительно расширили понимание этих аспектов, однако пока что учёные не смогли полностью интерпретировать наблюдения.
Как отмечают авторы исследования, полученные результаты значительно помогут в оптимизации будущих наблюдений при помощи спектрометра MAJIS миссии JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), которая продолжит исследования Ганимеда. Миссия была запущена весной и достигнет Юпитера летом 2031 года.