科学家绘制,太阳系内最大的卫星

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摘要:科学家绘制“木卫三”地质图 太阳系中最大的卫星有多大?木卫三(盖尼米得,Ganymede,Γανυμήδης)是围绕木星运转的一颗卫星,公转周期约为7天。按距离木星从近到远排序,在木

科学家绘制“木卫三”地质图

太阳系中最大的卫星有多大?木卫三(盖尼米得,Ganymede,Γανυμήδης)是围绕木星运转的一颗卫星,公转周期约为7天。按距离木星从近到远排序,在木星的所有卫星中排第七,在伽利略卫星中排第三。它与木卫二及木卫一保持着1:2:4的轨道共振关系。

卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体,人造卫星一般亦可称为卫星。人造卫星是由人类建造,以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。

宇宙中有无数的天体,其中有三类天体是我们最为熟悉的,第一类是像太阳那样能够发光发热的恒星;第二类是像地球那样围绕着太阳做公转运动的行星;第三类是像月球那样围绕着地球做公转运动的卫星。说起卫星,我们最熟悉的卫星就是月球,也就是地球唯一的天然卫星,月球的阴晴圆缺,寄托了我们多少的情思。

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地球和他唯一的天然卫星月球

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图为木星的卫星“木卫三”地质图。

简介

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太阳系最大卫星在太阳系内只有一颗恒星,那就是太阳,有八大行星,包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,那么八大行星的卫星数量有多少呢?截止目前,人类共发现了175颗以上的卫星,当然有的行星并没有卫星,比如水星和金星就没有卫星,有的行星却有着数量众多的卫星,比如木星拥有太阳系最多卫星,目前已知的木星卫星数量为69颗,土星的卫星数量次之,达到了62颗之多。

据美国国务院网站消息,美国科学家近日绘制了木星的卫星木卫三的完整地质图,在天文学家伽利略发现木卫三400多年以后,这颗太阳系最大的卫星终于在地图上有了一席地位。

木卫三(盖尼米得,Ganymede,Γανυμήδης)是围绕木星运转的一颗卫星,公转周期约为7天。按距离木星从近到远排序,在木星的所有卫星中排第七,在伽利略卫星中排第三。它与木卫二及木卫一保持着1:2:4的轨道共振关系。

那么在太阳系中这么多的卫星中,个头最大的卫星是谁?

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伊利诺伊州惠顿学院的杰弗里:柯林斯(Geoffrey Collins)领导的一个科学家小组绘制了木星的第七颗卫星——木卫三的第一份完整的地质图。

木卫三是太阳系中最大的卫星。直径大于水星,质量约为水星的一半,木卫三主要由硅酸盐岩石和冰体构成,星体分层明显,拥有一个富铁的、流动性的内核。体积大于水星,是太阳系中已知的唯一拥有磁圈的卫星。木卫三最先并非伽利略所发现。在公元前400年到公元前360年之间(最有可能的是在公元前364年夏天)依据《唐开元占经》引录甘德论及木星时所说的话:“若有小赤星附于其侧”,著名天文学史家席泽宗先生指出:甘德在公元前4世纪中叶就观测到了木星的最后的卫星木卫二。而对于木星的卫星的发现,近代是在17世纪初望远镜发明之后,由意大利大科学家伽利略于1610年用它观测木星时才发现的。甘德早伽利略近两千年,而且在没有望远镜的条件,仅凭肉眼就发现了木星的卫星,这真是一个奇迹。而后,天文学家西门·马里乌斯以希腊神话中宙斯的爱人伽倪墨得斯为之命名。旅行者号航天器精确地测量了该卫星的大小,伽利略号探测器则发现了它地下海洋和磁场。

太阳系主要卫星和行星的比较图

太阳系卫星大小排列太阳系已知的所有175颗卫星,他们形态各异,具有不同的物理和化学性状,可以说是各具特色,那么到底哪一颗卫星是太阳系最大的卫星呢?是不是地球的卫星月球呢?当然不是,太阳系内已知最大的卫星是木星的卫星木卫三,木卫三的平均半径是2631千米,也就是直径达到了5262千米,木卫三的个头比水星都大,水星的直径仅为4878千米。

这幅地图综合了美国国家航空航天局旅行者1号(Voyager 1)和2号探测器以及伽利略号轨道探测器(Galileo orbiter )(1995年至2003年)在执行近天体探测飞行使命期间获得的最佳图像,现已由美国地质调查局作为完整地图发布。该地图显示了木卫三表面的各种地质特征。

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国家航空航天局喷气推进实验室的罗伯特:帕帕拉尔多说:“这份地图显示出木卫三不可思议的各种不同的地质特征,有助于从其复杂表面呈现的混乱表象中找到条理。这份地图有助于研究行星的科学家们破译这个冰冷世界的演化进程,并将为今后的探测器观测提供帮助。”

2015年3月12日,美国国家航空航天局宣布,太阳系最大卫星木卫三的冰盖下有一片咸水海洋,液态水含量超过地球。

从上图我们可以得出,太阳系个头最大的卫星是木卫三,其直径达5262千米。月球直径3467千米,只能排在木卫三、土卫六、木卫四和木卫一之后,排第五名。

木星和木卫三太阳系已知的卫星中个头排名第二到第五的分别是土卫六直径5151千米、木卫四直径4820千米、木卫一直径3642千米、月球直径3476千米,排名第五位的卫星就是我们熟悉的月球,其个头和木卫三相比真是小了一大圈。木卫三的个头和火星比也相差不大,火星的直径为6794千米,木卫三仅仅比火星小了一圈而已。

欧洲航天局的木星冰月探测器使命预定将于2032年左右绕木卫三运行。美国航空航天局为此次使命中由欧洲主导的两件仪器提供美国开发的仪器与硬件。

星体命名

木卫三

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在公元前400年到公元前360年之间(最有可能的是在公元前364年夏天),中国战国时期的甘德就已经发现了木卫三,比伽利略早了2000多年。

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地球、月球和木星的四颗卫星木卫三的个头虽然很大,但是由于木星距离地球十分遥远,要观察到木卫三也十分困难,不过据说我国在战国时期就已经观测到了木卫三,当然在国际上木卫三的发现者一般认为是伽利略,在1610年伽利略发现了木星的四颗卫星,也就是木卫一、木卫二、木卫三和木卫四,这四颗卫星也被称为伽利略卫星。

1610年1月11日,伽利略·伽利莱观测到三颗靠近木星的星体;第二天晚上,他注意到这三颗星体发生了

木卫三是太阳系中最大的卫星。直径大于水星,质量约为水星的一半,木卫三主要由硅酸盐岩石和冰体构成,星体分层明显,拥有一个富铁的、流动性的内核。体积与水星相当,是太阳系中已知的唯一拥有磁圈的卫星。

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位移接着他又发现了第四颗星体,即后来的木卫三。至1610年1月15日晚,伽利略确定这些星体是围绕木星运行的。他声称有权为这些卫星命名,并曾考虑过“科斯米安卫星”(Cosmian Stars)的名字,但最终将之命名为“美第奇卫星”(Medicean Stars),

木星和木卫三

木卫三表面的放射状陨石坑木卫三绕着木星快速的做着公转运动,公转周期大约为7天,在木星的卫星当中木卫三距离木星的距离排名第七,木卫三虽然直径大于水星,但是质量大约只有水星的一半,也就是说木卫三的密度要远远小于水星,木卫三主要是由硅酸盐和冰来组成的,在木卫三的表面覆盖着几百千米厚的坚硬冰层,就算是陨石撞击都难以打穿。在木卫三表面有一个极为醒目的明亮陨石撞击坑,同时向周围四散而出的白色线条提醒我们,木卫三的冰层是有多么的厚实。

法国天文学家尼古拉斯·克劳迪·法布里·德·佩瑞斯特建议为美第奇卫星家族的各颗卫星分别命名,但是其建议未被采纳。原本宣称其最初发现伽利略卫星的西门·马里乌斯曾试图将这几颗卫星命名为“朱庇特的萨图尔努斯”(Saturn of Jupiter)、“朱庇特的朱庇特”(Jupiter of Jupiter,即指木卫三)、“朱庇特的维纳斯”(Venus of Jupiter)和“朱庇特的墨丘利”(Mercury of Jupiter)但也从未被采用后来有建议以希腊神话中神的斟酒者、宙斯的爱人盖尼米得为之命名。这种命名法在相当长的时期内并没有被普遍接受,直至20世纪中期才得到普遍使用在早期的天文学文献中,该卫星均以罗马数字作为指代(该体系由伽利略提出)即被称为木卫三(Jupiter III)或“朱庇特的第三颗卫星”(third satellite of Jupiter)。后来随着土星的卫星群的发现,基于开普勒和马里乌斯建议的命名系统开始被用于指称木星的卫星。木卫三是伽利略卫星中唯一一颗以男性人物名字命名的。

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结构特征

木卫三最先并非伽利略所发现。在公元前400年到公元前360年之间(最有可能的是在公元前364年夏天)我国战国时期的甘德就已经发现了木卫三,比伽利略早了2000多年。后来天文学家西门·马里乌斯以希腊神话中宙斯的爱人伽倪墨得斯为之命名。旅行者号航天器精确地测量了该卫星的大小,伽利略号探测器则发现了它地下海洋和磁场。

木卫三的内部结构木卫三的独特之处还在于拥有大气层,据探测木卫三拥有一层稀薄的含氧大气层,成分包括氧气、臭氧、氧原子和氢原子等,卫星拥有大气层在太阳系是极为罕见的。另外一个独特之处在于,木卫三是太阳系所有卫星当中唯一拥有磁场的卫星,因为木卫三拥有磁场,推测其内部应该拥有一个类似地核一样的富含铁的金属内核,金属内核的旋转产生了磁场。据推测在木卫三厚厚的冰层下面,可能拥有液态的海洋,说不定在海洋之中可能存在有生命。

木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁圈的卫星,其磁圈可能是由富铁的流动内核的对流运动所产生的。其中的少量磁圈与木星的更为庞大的磁场相交迭,从而产生了向外扩散的场

木星的卫星

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线。木卫三拥有一层稀薄的含氧大气层其中含有原子氧,氧气和臭氧,同时原子氢也是大气的构成成分之一而木卫三上是否拥有电离层还尚未确定。木卫三主要由硅酸盐岩石和冰体构成星体分层明显,拥有一个富铁的、流动性的内核。科学家推测在木卫三表面之下200千米处存在一个被夹在两层冰体之间的咸水海洋。木卫三表面存在两种主要地形:其中较暗的地区约占星体总面积的三分之一其间密布着撞击坑,地质年龄估计有40亿年之久;其余地区较为明亮纵横交错着大量的槽沟和山脊,其地质年龄较前者稍小。明亮地区的破碎地质构造的产生原因至今仍是一个谜,有可能是潮汐热所导致的构造活动造成的。

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木卫三的冰层和冰下海洋

木卫三是太阳系中已知的唯一拥有磁圈的卫星。它拥有一层稀薄的含氧大气层,其中含有原子氧,氧气和臭氧。而木卫三上是否拥有电离层还尚未确定。

木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁圈的卫星,其磁圈可能是由富铁的流动内核的对流运动所产生的。其中的少量磁圈与木星的更为庞大的磁场相交迭,从而产生了向外扩散的场线。

星体构成

木卫三表面

木卫三内部结构木卫三的平均密度为1.936g/cm3,表明它是由近乎等量的岩石和水构成的,后者主要以冰体形式存在冰体的质量占卫星总质量的46-50%,

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比之木卫四稍低。此外可能还存在某些不稳定的冰体,如氨的冰体。木卫三岩石的确切构成还不为人知,但是很可能接近于L型或LL型普通球粒陨石,这两类陨石较之H球粒陨石,所含的全铁和金属铁较少,而铁氧化物较多在木卫三上,以质量计,铁和硅的丰度比为1.05-1.27,而在太阳中,则为1.8。

木卫三内部结构木卫三的平均密度为1.936g/cm³,表明它是由近乎等量的岩石和水构成的,后者主要以冰体形式存在冰体的质量占卫星总质量的46-50%。

木卫三表面的反照率约为0.43。冰体水广泛存在于其表面,比重达到50-90%,高出整体比重许多。利用近红外光谱学,科学家们在1.04、1.25、1.5、2.0和3.0微米波长段发现了强烈的冰体水的吸附带。明亮地带的槽沟构造可能含有较多的冰体,故显得较为明亮。除了水外,对伽利略号和地基观测站拍摄的高分辨率近红外光谱和紫外线光谱结果的分析也显示了其他物质的存在,包括二氧化碳、二氧化硫,也可能还包括氰、硫酸氢盐和多种有机化合物。此外伽利略号还在木卫三表面发现了硫酸镁、硫酸钠等物质这些盐类物质可能来自于地表之下的海洋

旅行者2号

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物理性质:

对木卫三的探测,第一批是先驱者10号和先驱者11号,两者传回的关于木卫三的信息较少。之后旅行者1号和旅行者2号于1979年飞掠过木卫三。它们精确测定了它的大小,最终证明它的体积要大于土卫六,后者曾被认为大于前者。此外,这两艘飞船还发现了木卫三上的槽沟地形。

平均半径:2,631.2km(地球的0.413倍)

木卫三上的槽沟地形

表面积:87.000,000平方千米

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体积:7.6×101⁰(地球的0.0705倍))

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质量:1.4819×1023(地球的0.025倍)

平均密度:4g/cm

表面引力:1.428m/s

逃逸速度:3km/s

自转周期:7天

转轴倾角:0-0.33

反照率:0.43±0.02

表面温度:最高122K平均99K最低:22k

视星等∶5(oppositition)

大气压:极小

大气成份:氧气,原子氧,臭氧

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