Спутник Юпитера Ганимед широко известен, как крупнейшая из лун в Солнечной системе. Его диаметр — 5268 километров. Куда менее он известен, как обладатель наименьшего в Солнечной системе момента инерции (что установлено по взаимодействиям Ганимеда с Юпитером и другими спутниками гиганта). Это свидетельствует о необычно резком увеличении плотности с глубиной. Недра Ганимеда полностью дифференцированы. Небольшое металлическое ядро окружает жидкая металлосиликатная мантия, затем идёт мантия из твёрдого камня, поверх неё ещё одна мантия из высокотемпературной модификации водяного льда (VII), мантия из жидкой воды глубиной 500 километров, наконец, 200 километровая кора из водяного льда (модификации I и II) с примесью аммиака. До такой стспени хитровыдуманных матрёшек в окрестностях Солнца больше не имеется.
По сути, Ганимед, это ответ на вопрос, что будет, если попытаться слепить достойное именоваться «планетой» космическое тело на половину из воды. Орбита Юпитера — это ближайший к Солнцу регион, где такой эксперимент мог быть поставлен. Вода в протопланетном облаке присутствовала там не в виде пара, а в виде снега, и как строительный материал, фактически, не отличалась от прочей пыли. Но нюансы, всё-таки, имелись. Если свойства силикатов и металлов от давления зависят слабо, то водяной лёд, если на него как следует надавить, образует новые формы с другими физическими свойствами.
Поверхность Ганимеда, впрочем, состоит из обычного водяного льда, в составе которого отмечены примеси замёрзшей углекислоты и проникающего из расплавленных недр сернистого газа. Внешне, сотнями миллионов лет впитывавший космическую пыль лёд больше похож на выветренный камень. Низины же заполняет местный, похожий на глину реголит, — представляющий собой мелкодисперсную смесь льда и пыли с органикой — толинами.
Несмотря на высокую активность недр, настоящих извержений на Ганимеде не было уже два или три миллиарда лет. Тем не менее, хотя на коре можно видеть древние, изрытые кратерами области, преобладают сравнительно молодые участки, представляющие собой «гармошку» из параллельных хребтов и впадин. И вот это уже, именно, результат фазовых переходов между формами кристаллической воды. Сочетание низкой температуры и высокого давления превращает лёд I в лёд II плотностью 1.16 г/см3. Объём меняется, возникают разломы, по которым нижний «тёплый» текучий лёд поднимается… и снова превращается менее плотный и занимающий больший объём лёд I.
Но ещё более странные события происходят в «трижды бездонной бездне» — подлёдном океане, а точнее, 500 километровой водяной мантии Ганимеда. Это самый глубокий океан в Солнечной системе. И самый необычный. Ибо трёхэтажный. Толщу жидкой воды между ледяной корой и ледяной мантией разделяют ещё два слоя льда. С глубиной температура и давление растут, пока условия не вынуждают жидкость перейти в фазу лёд III, но ниже для такого льда становится слишком жарко, он тает, чтобы ещё ниже вода снова замёрзла с образованием льда VI. Для существования которого, по мере погружения, температура вновь становится слишком велика, а давление недостаточно. И лишь на самом дне, под давлением вышележащей 700 километровой толщи, вода переходит в лёд VII, который температурой не проймёшь в принципе. Он 900 градусов выдерживает.
Достоин ли трёхэтажный океан считаться чудом природы? Достоин, но чудеса-то только начинаются. Ведь, нужно учитывать, что экзотический лёд — все его формы — плотнее жидкой воды. Лёд III и подавно лёд VI с плотностью 1.31 г/см3 должны тонуть. И они, естественно, тонут. Вернее, пытаются. Но с погружением лёд попадает в неприемлемые для него условия и начинает таять, превращаясь в занимающую больший объём воду. Возникает реактивная тяга, толкающая льдину вверх. В зоне же замерзания идёт обратный процесс. Вода, замерзая, «сжимается», создавая зону пониженного давления, опять-таки, тянущую льдину вверх.
Разделяющие океан Ганимеда слои экзотического льда не похожи на покрывающий эту луну сплошной панцирь. Это зоны подвешенных в вертикальном течении тонких ледяных игл, длина которых может достигать десятков километров. Между иглами вода, выделяющаяся в результате таяния внизу, поднимается вверх, чтобы там снова замёрзнуть.
Фантастический мир так и хочется населить фантастическими же монстрами. Но этот пункт вызывает затруднения. Условия в водяной мантии Ганимеда как-то уж очень экстремальны. Ничего общего со сравнительно землеподобным подлёдным океаном Европы они не имеют. «Верхний» океан переохлаждён и не замерзает только из-за сочетания высокого давления и примеси аммиака. «Нижний», напротив, перегрет и отравлен сульфатами магния и натрия, давление же в нём в достигает и вовсе чудовищных значений. «Средний» же по мере возможностей старается сочетать худшие черты крайних. Ни в одной из зон не наличествуют условия, в которых сложные органические молекулы могли бы накапливаться.
