Ганімед — майже планета, за винятком того, що він обертається не навколо Сонця, а навколо Юпітера. Якби він звертався навколо Сонця замість Юпітера, то мав би статус планети. Він має складну структуру — розплавлене ядро, що створює магнітне поле, поверхневий шар, аналогічний тому, що на Землі, і крижаний покрив із прихованим підводним океаном. Супутник навіть має атмосферу, хоча її щільність невисока. Ганімед навіть більший за Меркурія і наближається за розмірами до Марса.

Місії Галілео та Юнона, а також земні телескопи вивчали хімічний склад поверхні Ганімеда. Однак за такого великого знання залишаються невідомі деталі, особливо щодо його поверхні. У новому дослідженні команда дослідників із США, Європи та Японії вивчила поверхню Ганімеда за допомогою інструментів космічного телескопа JWST – NIRSpec та MIRI. Головним автором дослідження став французький планетолог Д. Бочеле-Морван із LESIA – обсерваторії Парижа.

Поверхня Ганімеда складається з двох типів рельєфу: світлих крижаних ділянок із жолобами та темних областей. Світлі ділянки займають близько двох третин поверхні, а темні області – решту. Обидва типи рельєфу древні, але темні області старіші і мають безліч кратерів. При цьому світлий рельєф проникає крізь темний.

На Ганімеді є CO2, проте він пов’язаний з іншими молекулами, що особливо привертає увагу вчених. Картографування розподілу вуглекислого газу допоможе з’ясувати, як з якими молекулами він пов’язаний. На Ганімеді також є водяний лід, але він є аморфним. JWST провів картографування поширення та властивостей льоду. Виходячи з температурного діапазону, на Ганімеді не було виявлено чистого льоду на поверхні. Спостереження JWST показують, що деяка кількість CO2 пов’язана з водяним льодом, але приблизно на 1% у співвідношенні мас. Решта CO2 міститься в різних мінералах та солях.

Найбільше водяного льоду спостерігається в зонах полюсів Ганімеда, де іони від Юпітера бомбардують поверхню супутника. Це може бути обумовлено також комбінацією мікрометеоритів, фрагменти яких потрапляють у лід, та іонами, що призводить до реактивації водяної пари на не покритих льодом ділянках та утворення більш чистого водяного льоду, який легко виявив JWST.

Крім того, вчені відзначають різницю між полюсами Ганімеда та іншими регіонами його поверхні. Частково ці відмінності пов’язані із сильним впливом Юпітера на свій супутник. Зв’язок між Юпітером і Ганімедом можна порівняти зі зв’язком між Сонцем та Землею. Подібно до того, як сонячний вітер впливає на магнітосферу Землі, плазма, що виходить від Юпітера, впливає на Ганімед. Крім того, магнітне поле Ганімеда взаємодіє з магнітним полем Юпітера, що сприяє формуванню полярних сяйв на Юпітері.

Зв’язки між Юпітером і Ганімедом дуже складні, деякі ефекти поширюються і на поверхневу хімію Ганімеда, пов’язану з опроміненням полюсів супутника плазмою Юпітера. Нові дослідження значно розширили розуміння цих аспектів, проте поки що вчені не змогли повністю інтерпретувати спостереження.

Як зазначають автори дослідження, отримані результати значно допоможуть оптимізувати майбутні спостереження за допомогою спектрометра MAJIS місії JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), яка продовжить дослідження Ганімеда. Місія була запущена навесні і досягне Юпітера влітку 2031 року.