Амальтея (, ) — один из внутренних спутников Юпитера. Пятый по размеру (уступает только галилеевым), шестой по массе и третий по удалённости от Юпитера среди всех его спутников.
Амальтея имеет неправильную форму (её длинная ось вдвое больше короткой) и усеяна кратерами. На её тёмно-красной поверхности выделяются светлые пятна. Судя по низкой плотности, Амальтея состоит в основном из рыхлого водяного льда. Она находится так близко к Юпитеру, что он выглядит с неё как огромный диск диаметром 46 градусов. Внутри её орбиты заключено «паутинное кольцо Амальтеи», образованное пылью с её поверхности.
Амальтея была обнаружена 9 сентября 1892 года Эдвардом Эмерсоном Барнардом. Она носит имя нимфы (или козы) Амалфеи из древнегреческой мифологии; также известна как . Была заснята с близкого расстояния космическими аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (1979), а также «Галилео» (работавшим в системе Юпитера с 1995 по 2003 год).
Открытие и название Амальтею открыл Эдуард Эмерсон Барнард 9 сентября 1892 года в Ликской обсерватории (США) с помощью 91-сантиметрового рефрактора. Она стала последним спутником, открытым в ходе визуальных наблюдений (а не методом фотографии), и первым спутником Юпитера, обнаруженным после открытия галилеевых спутников в 1610 году.
Барнард не считал нужным давать этому спутнику какое-либо имя. Он называл его просто пятым спутником Юпитера (JV, Jupiter V). В те времена номерами обозначали и галилеевы спутники — их имена, предложенные ещё в XVII веке, практически не использовали. Но другие астрономы вскоре после открытия JV предложили для него много вариантов названия. Так, Камиль Фламмарион в 1893 году предложил название «Амальтея» в честь козы (в более поздних вариантах мифа — нимфы) Амальтеи, вскормившей молоком младенца-Зевса (в римском пантеоне — Юпитера). Барнард же считал, что имя кормилицы Зевса не подходит такому маленькому объекту. Кроме того, ещё в 1871 году оно было задействовано для одного из астероидов. Тем не менее это имя постепенно вошло в употребление и в 1976 году было утверждено Международным астрономическим союзом на XVI Генеральной
С названием спутника связаны названия деталей его поверхности. Им дают имена персонажей мифа про Амальтею и упомянутых там географических объектов. По состоянию на 2023 год на этом спутнике наименованы два кратера и две факулы (яркие пятна).
Орбита и вращение Радиус орбиты Амальтеи — всего 2,54 радиуса Юпитера (). Как и многие другие спутники, она всегда повёрнута к планете одной стороной (находится в приливном захвате).
Эксцентриситет и наклонение орбиты Амальтеи — 0,003 и 0,374° невелики, но для близкого к планете спутника довольно большие. Вероятно, это результат былого орбитального резонанса Амальтеи с Ио. Со временем приливное воздействие Юпитера увеличило радиус орбиты Ио (почти не повлияв на орбиту маленькой Амальтеи), и резонанс исчез. Если это верно, то сейчас эксцентриситет и, в меньшей степени, наклонение орбиты Амальтеи медленно уменьшаются из-за приливного взаимодействия с планетой. Это относится и к следующему по расстоянию от Юпитера его спутнику — Фиве.
Орбитальный период Амальтеи — 11h 57m 23s — лишь немного больше юпитерианских суток (всего на 1/5), и поэтому спутник на небе Юпитера движется очень медленно. Время между его восходом и заходом составляет примерно 29 часов. С Юпитера (с уровня его облаков) Амальтея была бы видна как маленькое яркое пятно. Её диск имел бы размер всего 8 минут дуги (в меньше Луны, наблюдаемой с Земли) и звёздную величину около −4,7m (примерно как Венера с Земли).
Юпитер же с поверхности Амальтеи выглядит огромным: 46,5 градусов в поперечнике, что в 93 раза больше Луны на земном небе. Поскольку Амальтея вращается синхронно, Юпитер на её небе неподвижен, а с одной стороны не виден никогда. Сутки на Амальтее вдвое короче земных, причём на обращённой к планете стороне каждый день наблюдается солнечное затмение — Солнце исчезает за Юпитером на полтора часа. Когда Амальтея проходит над дневной стороной Юпитера, он освещает её ночную сторону в 900 раз сильнее, чем полная Луна — Землю.
Физические характеристики
Амальтея имеет неправильную форму (250×146×128 км), причём длинная ось всегда направлена на Юпитер, а короткая — перпендикулярно плоскости орбиты. Спутник сильно кратерирован, причём размеры некоторых кратеров сравнимы с размерами самой Амальтеи. Например, крупнейший кратер Пан имеет диаметр около 90 км и глубину не менее 8 км (возможно, и вдвое больше). Другой кратер — Гея — достигает 75 км в диаметре и не менее в глубину. Даже самые большие кратеры Амальтеи имеют простую чашеобразную форму без центральной горки. Это следствие низкой силы тяжести на спутнике.
Плотность Амальтеи — всего . Следовательно, она состоит в основном из водяного льда, причём, вероятно, рыхлого. Возможно, когда-то метеоритные удары разбивали её на куски, которые потом вновь собирались под действием гравитации в неплотный ком («кучу щебня»). Но на то, чтобы сделать Амальтею круглой, её гравитации не хватило. Даже в её центре давление, согласно расчётам, ниже предела прочности льда — оно не достигает и 1 МПа (10 атмосфер).
Поверхность Амальтеи, судя по деталям инфракрасного спектра (глубокая полоса поглощения на длине волны 3 мкм) содержит гидратированные минералы или органические соединения. Другие спектральные особенности указывают на наличие серосодержащих веществ.
Состав Амальтеи даёт основания для некоторых выводов о её образовании. Во времена формирования спутников Юпитера температура в районе её орбиты, согласно расчётам, превышала , и, следовательно, там не мог появиться ледяной спутник. Вероятно, Амальтея сформировалась на более далёкой орбите или вообще за пределами системы Юпитера.
Амальтея излучает несколько больше тепла, чем получает от Солнца. Это результат её нагрева тепловым излучением Юпитера , отражённым от него солнечным светом и бомбардировкой заряженными частицами . Эту особенность Амальтея разделяет с Ио, хотя избыточное тепловое излучение последнего в основном обусловлено вулканической активностью на этом спутнике.
Окраска Поверхность Амальтеи очень тёмная: она отражает в среднем света (альбедо Бонда), а её геометрическое альбедо равно Ведущая сторона спутника примерно на четверть ярче ведомой. Скорее всего, это результат бомбардировки микрометеоритами, которая более сильна на ведущей стороне (согласно расчётам, эта бомбардировка разрушает поверхность со скоростью порядка 0,1 мкм в год или сотен метров за время существования Солнечной системы). Спутник демонстрирует заметный оппозиционный эффект (рост яркости с приближением к противостоянию): при уменьшении фазового угла с 6,7° до 1,6° яркость Амальтеи увеличивается на .
Амальтея — один из самых красных объектов Солнечной системы. Её показатель цвета B−V равен 1,5±0,2m и, таким образом, по насыщенности красного цвета она, вероятно, опережает все планеты и крупные спутники. С ней сравнимы только Марс (1,36m), Титан (1,28m) и Ио (1,17m). Однако её опережают другой небольшой внутренний спутник Юпитера — Метида — и некоторые участки поверхности Ио. Происхождение такого цвета Амальтеи остаётся неясным. Есть версия, что он обусловлен оседанием на неё серы, выбрасываемой вулканами Ио (но этому противоречит сравнение Амальтеи с Метидой и Фивой: эти спутники тем краснее, чем дальше пролегает их орбита от орбиты Ио). Возможно, какой-то вклад в окраску Амальтеи вносит воздействие заряженных частиц, движущихся в магнитосфере Юпитера.
Амальтея близка по фотометрическим свойствам к другим внутренним спутникам Юпитера (по крайней мере, к хорошо исследованным — Фиве и Метиде). Среди них она самая яркая, но не выделяется ни цветом, ни отношением яркости ведущей и ведомой стороны, ни величиной оппозиционного эффекта (последние два параметра у названных трёх спутников почти одинаковы). По сравнению с галилеевыми спутниками Амальтея, как и Фива с Метидой, очень тёмная и красная.
На Амальтее есть несколько светлых пятен менее красного цвета. Они расположены на склонах кратеров и на возвышенностях. Их происхождение пока не выяснено. Вероятно, они образованы светлым веществом из глубин спутника, которое могло оказаться на поверхности благодаря метеоритным ударам или благодаря «сползанию» вещества поверхности с возвышенностей вниз. На возвышенностях выброс материала в космическое пространство при ударах облегчён пониженной скоростью убегания. Самое большое и яркое такое пятно находится внутри кратера Гея и на его краю; альбедо там повышено не менее чем в 2,3 раза. Меньшее пятно расположено в кратере Пан, а три ещё меньших — около того конца Амальтеи, который направлен от Юпитера. Два из последних получили названия (факула Ида и факула Ликт), а самые яркие остались безымянными.
Взаимодействие с кольцами Юпитера Благодаря приливному влиянию Юпитера, центробежной силе, а также низкой плотности и сильной вытянутости Амальтеи, скорость убегания на некоторых её участках не превышает 1 м/с, и пыль, выбиваемая ударами микрометеоритов, легко покидает поверхность. Она распространяется вдоль орбиты Амальтеи и постепенно приближается к Юпитеру из-за эффекта Пойнтинга — Робертсона. Эта пыль образует одно из колец Юпитера — паутинное кольцо Амальтеи (). Оно простирается от орбиты Амальтеи внутрь, где прослеживается до главного кольца Юпитера; концентрация частиц в нём растёт с приближением к планете. Полутолщина кольца примерно равна максимальному отклонению Амальтеи от плоскости экватора Юпитера (1188±6 км). В средней плоскости кольца частиц меньше, чем выше и ниже. Это кольцо вложено в аналогичное (но более широкое, толстое и разреженное) кольцо
«Галилео», пролетая мимо Амальтеи 2002 года, зафиксировал своим неизвестных объектов к югу от неё. Скорее всего, это мелкие спутники Юпитера (частицы кольца), возможно, выброшенные с Амальтеи при метеоритных ударах. Расстояние до них определить не удалось. Неизвестным остался и их размер, но некоторые соображения указывают на то, что он лежит в пределах от полуметра до нескольких десятков километров (позже удалось установить, что в районе орбиты Амальтеи нет тел размером ). На следующем витке орбиты ( 2003, за час до своего уничтожения) «Галилео» обнаружил около орбиты Амальтеи ещё один подобный объект. В тот раз Амальтея была по другую сторону Юпитера, что указывает на то, что эти микроспутники образуют кольцо вблизи её орбиты.
Исследования Первые снимки, на которых видно детали поверхности Амальтеи, сделал космический аппарат «Вояджер-1» в марте 1979 года. Через 4 месяца систему Юпитера посетил «Вояджер-2». Первый зонд заснял спутник с разных сторон, а второй — лишь сторону, обращённую от Юпитера, причём на его фоне. Разрешение лучших снимков Амальтеи, сделанных этими аппаратами, составляет 8 и 10 км на соответственно. Они также получили инфракрасный спектр (по которому была рассчитана температура поверхности) и некоторые данные о видимом спектре.
Спустя 17 лет Амальтею начал исследовать «Галилео». Первый её снимок он сделал , а самый детальный () — 2000. В последний раз «Галилео» пролетел мимо Амальтеи 2002 на расстоянии 244 километра от её центра, и измерение отклонений в движении аппарата позволило вычислить её массу. Сделать фотографии при этом не удалось (камеры «Галилео» были выключены из-за повреждения радиацией ещё в январе), но звёздный сканер зафиксировал вблизи орбиты Амальтеи несколько объектов неизвестного размера (вероятно, частиц кольца). Ещё один подобный объект был обнаружен 2003, за час до сгорания «Галилео» в атмосфере Юпитера. Кроме того, при этих пролётах аппарат регистрировал специальным детектором удары микроскопических частиц кольца и передавал данные об их массе, скорости и направлении движения.
В 2000—2001 Амальтею на своём пути к Сатурну наблюдал «Кассини», что позволило уточнить её орбиту. В 2006 орбита Амальтеи была уточнена по данным аппарата «Новые горизонты».