Ганіме́д, або Юпітер III — природний супутник Юпітера, найбільший та наймасивніший у Сонячній системі. Це єдиний супутник зі значним магнітним полем, що не має повноцінної атмосфери. Як і Титан, найбільший супутник Сатурна, він більший за планету Меркурій, але має меншу поверхневу гравітацію, ніж Меркурій, Іо або Місяць, через порівняно низьку щільність.
Він складається переважно з силікатних порід і водяного льоду та має багатошарову структуру з рідким залізним ядром і підземним океаном, потенційно більшим за всі земні океани разом узяті.. Світліші області Ганімеда, віком приблизно 4 мільярди років, займають дві третини поверхні та мають борозни та хребти, ймовірно, утворені тектонічною активністю через припливне нагрівання. Темні області, що покривають третину супутника, насичені ударними кратерами віком 4 мільярди років. Ганімед обертається навколо Юпітера приблизно за сім днів і знаходиться в орбітальному резонансі 1:2:4 із супутниками Європою та Іо. Завдяки залізному ядру, Ганімед має найнижчий фактор моменту інерції з усіх твердих тіл у Сонячній системі. Магнітне поле створюється конвекцією в ядрі. Ганімед має тонку кисневу атмосферу, яка включає O, O2 і, можливо, O3 (озон). Атомарний водень є другорядним складником атмосфери. Чи є у Ганімеда іоносфера, пов'язана з його атмосферою, невідомо.
Відкриття Ганімеда приписують Симону Маріусу та Галілео Галілею, які спостерігали його в 1610 році. Його назву незабаром запропонував астроном Симон Маріус на честь міфологічного Ганімеда, троянського принца, якого Зевс (грецький аналог Юпітера) забрав, щоб той став виночерпієм богів. Починаючи з зонда «Піонер-10», кілька космічних апаратів досліджували Ганімед. Зонди «Вояджер», «Вояджер-1» і «Вояджер-2» уточнили його розміри, а «Галілео» виявив його підземний океан та магнітне поле. Також у 2023 році запустилася місія JUICE, в ході якої апарат згодом має зійти на орбіту навколо Ганімеда.
Назва Галілей отримав право надавати назви супутникам, які він відкрив. Він прагнув назвати їх на честь свого патрона Козімо II Медічі, початково розглядав «Зорі Козімо» (), але зрештою зупинився на «Зорях Медічі» ().
Французький астроном Ніколя-Клод Фабрі де Пейреск запропонував окремі назви супутникам на честь членів родини Медічі, але його пропозиція не була прийнята. Симон Маріус намагався назвати супутники «Сатурн Юпітера», «Юпітер Юпітера» (це був Ганімед), «Венера Юпітера» і «Меркурій Юпітера», але ця номенклатура також не прижилася. В 1614 році, дізнавшись про пропозицію Йоганна Кеплера, Маріус погодився і замість цього запропонував систему імен, засновану на грецькій міфології:Поети часто засуджують Юпітера через його нерегулярні кохання. Особливо згадуються три дівчини, до яких Юпітер таємно залицявся і зробив це з успіхом. Іо, дочка річки Інах; Каллісто Лікаона та Європа Агенора. Потім був Ганімед, вродливий син царя Троса, якого Юпітер, прийнявши вигляд орла, переніс на небо на своїй спині, як казково розповідають поети… Тому я вважаю, що не помилився, коли Перший я назвав Іо, Другий — Європа, Третій, через його велич світла, — Ганімед, а Четверту — Каллісто…Ганімед — єдиний галілеєвий супутник Юпітера, названий на честь чоловічої постаті: як Іо, Європа та Каллісто, він був коханцем Зевса. Однак назви не були загальновживаними до середини 20 століття. І лише, після відкриття супутників Сатурна, стали загальноприйнятими в більшості країн.
У більшій частині ранньої астрономічної літератури Ганімед згадується як Юпітер III (система, введена Галілеєм), тобто «третій супутник Юпітера». Іноді, й досі, замість загальноприйнятих назв супутників Юпітера вживають систему Галілея, позначаючи Ганімед як Юпітер III.
Відкриття
Згідно з китайськими астрономічними записами, в 365 році до н. е. Ган Де неозброєним оком виявив об'єкт, що міг бути супутником Юпітера, ймовірно, Ганімедом. Однак достовірність такого відкриття є доволі сумнівним. Ган Де повідомив, що колір супутника був червонуватим, однак супутники надто тьмяні (особливо на фоні такої яскравої планети, як Юпітер), щоб їх колір можна було сприйняти неозброєним оком. Водночас Ши Шень і Ган Де разом зробили досить точні спостереження п'яти великих планет.
Зазвичай відкриття Ганімеда приписують Галілео Галілею. 7 січня 1610 року він скерував на Юпітер сконструйований власноруч телескоп і спостерігав поблизу цієї планети чотири «зорі», що постійно змінювали своє розташування. 15 січня він дійшов висновку, що ці об'єкти насправді є тілами, що обертаються навколо Юпітера. Вони і виявилися найбільшими супутниками Юпітера, які пізніше назвали «галілеєвими». 1614 року з'явилася праця німецького астронома Симона Маріуса «Mundus Jovialis», в якій він стверджував, що спостерігав ці об'єкти на кілька днів раніше Галілея. Сам Галілей цю працю вважав плагіатом. Історія досліджень
Два космічні кораблі «Піонер» та два космічні кораблі «Вояджер» здійснили по одному прольоту повз Ганімед в межах 1973-1979 років. Космічний корабель «Галілео» здійснив шість проходів у межах 1996—2000-х. Космічний корабель «Юнона» здійснив два обльоти у 2019 та 2021 роках. Жоден космічний апарат ще не вийшов на орбіту Ганімеда, але місія JUICE, яка стартувала у квітні 2023 року, має намір це зробити.
Завершені обльоти Першим космічним апаратом, який наблизився до Ганімеда, був «Піонер-10», який здійснив обліт у 1973 році, проходячи через систему Юпітера на високій швидкості. «Піонер-11» здійснив подібний проліт у 1974 році. Дані, надіслані двома космічними кораблями, були використані для визначення фізичних характеристик супутника та надали зображення поверхні з роздільною здатністю до 400 км. «Піонер-10» наближався на 446 250 км, приблизно у 85 разів більше діаметра Ганімеда.
«Вояджер-1» і «Вояджер-2» досліджували Ганімед під час проходження через систему Юпітера в 1979 році. Дані цих прольотів були використані для уточнення розміру Ганімеда, виявивши, що він більший за Титан. «Вояджери» надали перші кадри рельєфу поверхні Ганімеда.
«Піонер» і «Вояджер» пролітали на великих відстанях і з високою швидкістю, оскільки вони летіли по гіперболічних траєкторіях через систему Юпітера. Кращі дані можна отримати з космічного корабля, який обертається навколо Юпітера, оскільки він може зустрітися з Ганімедом на меншій швидкості та скоригувати орбіту для більшого зближення. У 1995 році космічний апарат «Галілео» вийшов на орбіту навколо Юпітера і між 1996 і 2000 роками здійснив шість близьких прольотів Ганімеда. Ці обльоти позначалися G1, G2, G7, G8, G28 і G29. Під час найближчого прольоту (G2) «Галілео» був лише на відстані 264 км від поверхні Ганімеда, що залишається найбільшим зближенням будь-якого космічного корабля. Під час прольоту G1 у 1996 році прилади «Галілео» виявили магнітне поле Ганімеда. Дані прольотів були використані для відкриття підземного океану, про що оголошено у 2001 році. Спектри Ганімеда з високою просторовою роздільною здатністю, зроблені «Галілео», використали для ідентифікації кількох нельодяних сполук на поверхні.
Космічний корабель New Horizons також спостерігав Ганімед, але з набагато більшої відстані, коли він проходив через систему Юпітера у 2007 році (на шляху до Плутона). Дані були використані для виконання топографічної та композиційної картографії Ганімеда.
Як і «Галілео», космічний корабель Юнона обертався навколо Юпітера. 25 грудня 2019 року «Юнона» здійснила віддалений обліт Ганімеда під час його 24-го оберту навколо Юпітера на відстані від 97 680 до 109 439 кілометрів. Цей проліт надав зображення полярних регіонів супутника. У червні 2021 року «Юнона» здійснила другий проліт на відстані 1038 кілометрів. Ця зустріч була розроблена, щоб забезпечити гравітаційну допомогу для скорочення орбітального періоду «Юнони» з 53 днів до 43 днів. У ході місії були зібрані додаткові зображення поверхні.
Майбутні місії Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) першим вийде на орбіту навколо Ганімеда. JUICE запустили 14 квітня 2023 року. Планується, що він здійснить свій перший проліт повз Ганімед у 2031 році. Коли космічний корабель витратить паливо, JUICE має зійти з орбіти та зіткнутися з Ганімедом у лютому 2034 року.
Також на жовтень 2024 року заплановано запуск Europa Clipper NASA. Буде здійснено 4 близькі прольоти навколо Ганімеда, починаючи з 2030 року. Він також може врізатися в Ганімед наприкінці своєї місії, щоб допомогти JUICE у вивченні геохімії поверхні.
Скасовані місії Кілька інших місій запропоновано для чергових прольотів повз або навколо Ганімеда, але вони або не були відібрані для фінансування, або скасовані до запуску.
Орбітальний апарат Jupiter Icy Moons Orbiter міг би більш детально досліджувати Ганімед. Однак у 2005 році місію скасували. Ще одна місія називалася Grandeur of Ganymede, в ході якої мали вивчатись магнітосфера, поверхня, атмосфера та будова супутника, була запланованована на 2001-2020 роки.
Орбітальний апарат «Ганімед» на базі зонда «Юнона» був запропонований у 2010 році для десятирічного огляду планетарної науки. Ця місія не була підтримана, а під час затвердження Decadal Survey було віддано перевагу місії Europa Clipper.
Місія Europa Jupiter System Mission мала запропоновану дату запуску в 2020 році, і була спільною пропозицією NASA і ESA щодо дослідження багатьох супутників Юпітера, включаючи Ганімед. У лютому 2009 року було оголошено, що ESA та NASA надали цій місії пріоритет перед місією Titan Saturn System Mission. Місія мала складатися з орбітального апарата Jupiter Europa Orbiter під керівництвом NASA, під керівництвом ESA та, можливо, під керівництвом JAXA. Пізніше компоненти NASA та JAXA були скасовані, і здавалося, що компоненти ESA, ймовірно, також будуть скасовані. Але у 2012 році ESA оголосило, що буде працювати самостійно. Європейська частина місії стала Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE).
Інститут космічних досліджень Російської академії наук запропонував астробіологічну місію посадкового модуля під назвою , можливо, у партнерстві з JUICE. У разі ствердження її було б запущено у 2023 році. Місія була скасована через брак фінансування у 2017 році.
Походження та еволюція
Ганімед сформувався з акреційного диска чи газопилової туманності, що оточувала Юпітер після його утворення. Формування Ганімеда зайняло близько 10 000 років, що в 10 разів менше за оцінки часу формування іншого супутника — Каллісто. У хмарі навколо Юпітера при формуванні галілеєвих супутників було відносно мало газу. Ганімед утворився ближче до планети, де хмара була щільнішою, що пояснює його швидше формування відносно Каллісто. Тепло, яке виділялося при акреції, не встигало розсіюватися та викликало танення льоду й відділення від нього скельних порід. Породи, відкладаючись в центрі супутника, формували ядро. На відміну від Ганімеда, при формуванні Каллісто тепло встигало відводитися, льоди в її надрах не танули та диференціації не відбувалося. Ця гіпотеза пояснює, чому два супутники Юпітера настільки різні, попри подібність маси та складу. Альтернативні теорії пояснюють вищу внутрішню температуру Ганімеда припливним нагріванням або інтенсивнішою дією на нього пізнього важкого бомбардування .