ХИМИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГАЛИЛЕЕВЫХ СПУТНИКОВ ЮПИТЕРА:3. МОДЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ КАЛЛИСТО

Abstract

На основе геофизических данных КА "Галилео" о массе, средней плотности и моменте инерции, а также термодинамических данных по уравнениям состояния воды, льдов высокого давления и метеоритного вещества проанализированы модели внутреннего строения Каллисто и степень дифференциации спутника. Проведено определение мощности и агрегатного состояния водно-ледяной оболочки, концентрации льда в каменно-ледяной мантии и суммарной концентрации Н2О в спутнике. Выведены ограничения на распределение плотности в мантии, на максимальные и минимальные размеры железокаменного ядра. Рассмотрены возможные модели строения Каллисто. Показано, что однослойная модель Каллисто с постоянной концентрацией льда от поверхности до центра, равно как и двухслойная модель спутника, дифференцированного на ледяную (водно-ледяную) оболочку и железокаменное ядро, не реализуются. Возможны модели с ледяной оболочкой мощностью вплоть до ~320 км и железокаменным ядром с радиусом вплоть до 1120-1280 км в различных сочетаниях с каменно-ледяной мантией. Модели с постоянной концентрацией льдов в каменно-ледяной мантии Каллисто реализуются во всем диапазоне мощности водно-ледяной оболочки. С учетом химически связанной Н2О в водосодержащих минералах суммарная концентрация Н2О в Каллисто оценивается в интервале ~49-55 мае. %. Для моделей с кондуктивным механизмом теплопередачи в слое льда I исследованы сценарии строения Каллисто с внутренним океаном. Показано, что для современного теплового потока F = 3.3-3.7 мВт/м2, соответствующего ожидаемому от радиогенных источников тепла, полная мощность водно-ледяной оболочки составляет ~270-315 км, ледяного покрова - ~135-150 км, а толщина подстилающего водного слоя ~120-180 км. Размеры железокаменного ядра не превышают 500-700 км.