Sa 67 potvrđenih satelita, Jupiter ima najveći sustav mjeseca u Sunčevom sustavu. Najveći od njih su četiri glavna mjeseca Ia, Europa , Ganimed i Callisto – inače poznat kao the Galilejski mjeseci . Nazvani u čast svog osnivača, ovi su mjeseci ne samo po veličini usporedivi s nekim planetima (npr. Merkur ), oni su također neka od rijetkih mjesta izvan Zemlje gdje postoji tekuća voda, a možda čak i život.
Ali upravo je Callisto, četvrti i najudaljeniji Jupiterov mjesec, taj koji može biti najzaslužniji kada su u pitanju znanstvena istraživanja. Osim mogućnosti podzemnog oceana, ovaj mjesec je jedini Galilejev mjesec dovoljno daleko izvan Jupiterove moćne magnetosfere da ne doživljava štetne razine zračenja. To, kao i izgledi za pronalaženje života, čine Callista glavnim kandidatom za buduća istraživanja.
Otkriće i imenovanje:
Zajedno s Iom, Europom i Ganimedom, Callisto je otkriven u siječnju 1610. Galileo Galilei koristeći a teleskop vlastitog dizajna . Kao i svi Galilejski mjeseci , dobio je ime po jednom od Zeusovih ljubavnika u klasičnoj grčkoj mitologiji. Kalisto je bila nimfa (ili Likaonova kći) koja je bila povezana s božicom lova, Artemidom.
Ime je predložio njemački astronom Simon Marius, očito po nalogu Johannes Kepler . Međutim, Galileo ih je u početku odbijao koristiti, a mjeseci nazvani u njegovu čast dizajnirani su kao Jupiter I do IV, na temelju njihove blizine matičnom planetu. Budući da je bio najudaljeniji planet od Jupitera, Callisto je bio poznat kao Jupiter IV do 20. stoljeća, do kada su usvojena imena koja je predložio Marius.
Galilejevi mjeseci u mjerilu, s Callistom u donjem lijevom kutu. Zasluge: NASA/JPL
Veličina, masa i orbita:
Sa srednjim polumjerom od 2410,3 ± 1,5 km (0,378 Zemlje) i masom od 1,0759 × 1023kg (0,018 Zemlje), Callisto je drugi najveći Jupiterovi mjeseci (nakon Ganimeda) i treći najveći satelit u Sunčevom sustavu. Slično kao i Ganimed, po veličini je usporediv s Merkurom – jer je 99% veći – ali zbog svog mješovitog sastava ima manje od jedne trećine mase Merkura.
Callisto kruži oko Jupitera na prosječnoj udaljenosti (velika poluos) od 1.882.700 km. Ima vrlo mali ekscentricitet (0,0074) i kreće se na udaljenosti od 1.869.000 km u periapsi do 1.897.000 km u apoapsi. Ova udaljenost, koja je daleko veća od Ganimedove, znači da Kalisto ne sudjeluje u rezonanciji srednjeg kretanja koju čine Io, Europa i Ganimed.
Slično kao i drugi Galilejci, Kalistova rotacija je sinkrona s njegovom orbitom. To znači da je Kalistu potrebno isto vrijeme (16.689 dana) da završi jednu orbitu Jupitera i jednu rotaciju oko njegove osi. Njegova orbita je vrlo blago ekscentrična i nagnuta prema Jovijanskom ekvatoru, a ekscentricitet i nagib se mijenjaju tijekom stoljeća zbog solarnih i planetarnih gravitacijskih perturbacija.
Usporedba veličina Zemlje, Mjeseca i Kalista. Zasluge: NASA/JPL/DLR/Gregory H. Revera
Za razliku od ostalih Galilejaca, Kalistova udaljena orbita znači da nikada nije doživio mnogo na način zagrijavanja plime i oseke, što je imalo dubok utjecaj na njegovu unutarnju strukturu i evoluciju. Njegova udaljenost od Jupitera također znači da su nabijene čestice iz Jupiterove magnetosfere imale vrlo mali utjecaj na njegovu površinu.
Sastav i karakteristike površine:
Prosječna gustoća Callista, 1,83 g/cm3, sugerira sastav od približno jednakih dijelova stjenovitog materijala i vodenog leda, s nekim dodatnim hlapljivim ledom kao što je amonijak. Vjeruje se da led čini 49-55% Mjeseca, a stijena se vjerojatno sastoji od hondrita, silikata i željeznog oksida.
Smatra se da je Callistov površinski sastav sličan njegovom sastavu u cjelini, s vodenim ledom koji čini 25-50% njegove ukupne mase. Snimke visoke razlučivosti, bliske infracrvene i UV spektre otkrile su prisutnost različitih materijala bez leda, poput hidratiziranih silikata koji sadrže magnezij i željezo, ugljičnog dioksida, sumporovog dioksida i možda amonijaka i raznih organskih spojeva.
Model Callistove unutarnje strukture koji prikazuje površinski sloj leda, mogući sloj tekuće vode i unutrašnjost ledene stijene. Zasluge: NASA/JPL
Ispod površine je ledena litosfera debljine između 80-150 m. Vjeruje se da ispod njega postoji slani ocean dubine 50-200 km, zahvaljujući prisutnosti radioaktivnih elemenata i mogućem postojanju amonijaka. Dokazi ovog oceana uključuju Jupiterovo magnetsko polje, koje ne pokazuje znakove prodiranja u Callistovu površinu. To sugerira sloj visoko vodljive tekućine koji je dubok najmanje 10 km. Međutim, ako ova voda sadrži amonijak, što je vjerojatnije, može biti i do 250-300 km.
Čini se da se ispod ovog hipotetskog oceana Callistova unutrašnjost sastoji od stisnutih stijena i leda, a količina stijena raste s dubinom. To zapravo znači da je Callisto samo djelomično diferenciran, s malom silikatnom jezgrom ne većom od 600 km (i gustoćom od 3,1-3,6 g/cm³) okruženom mješavinom leda i stijena.
Spektralni podaci također su pokazali da je Callistova površina iznimno heterogena na maloj skali. U osnovi, površina se sastoji od malih, svijetlih mrlja čistog vodenog leda, pomiješanih s mrljama mješavine kamena i leda, i proširenih tamnih područja napravljenih od materijala bez leda.
U usporedbi s drugim Galilejevim Mjesecima, Callistova površina je prilično tamna, s albedom površine od oko 20%. Druga razlika je priroda njegovog asimetričnog izgleda. Dok je kod ostalih Galilejaca prednja hemisfera lakša od zadnje, kod Kalista je suprotno.
Strukture unutarnje gustoće stvorene kasnim teškim bombardiranjem vanjskog Sunčevog sustava na Ganimed (gornji red) i Callisto (donji red). Zasluga: SwRI
Odmah očito obilježje Callistove površine je njena drevna priroda s jako kraterima. Zapravo, površina je s najviše kratera u Sunčevom sustavu i gotovo je u potpunosti zasićena kraterima, a noviji su nastali iznad starijih. Štoviše, udarni krateri i njihove povezane strukture jedine su velike značajke na površini. Nema planina, vulkana ili drugih endogenih tektonskih obilježja.
Callistovi udarni krateri su veličine od 0,1 km do preko 100 km, ne računajući strukture s više prstenova. Mali krateri, promjera manji od 5 km, imaju jednostavne zdjele ili ravni pod, dok oni koji mjere 5–40 km obično imaju središnji vrh.
Veće udarne značajke, s promjerima u rasponu od 25 do 100 km, imaju središnje jame umjesto vrhova. One s promjerom većim od 60 km mogu imati središnje kupole, za koje se smatra da su rezultat središnjeg tektonskog izdizanja nakon udara.
Najveće udarne značajke na Callistovoj površini su bazeni s više prstenova, koji su vjerojatno nastali kao rezultat koncentričnog loma nakon udarca koji se dogodio preko dijela litosfere koji prekriva dio mekog ili tekućeg materijala (vjerojatno dio unutarnjeg oceana ). Najveći od njih su Valhalla i Asgard , čija središnja, svijetla područja mjere 600 odnosno 1600 km u promjeru (respektivno) s prstenovima koji se protežu dalje prema van.
Voyager 1 slika Valhalle, višeprstenaste udarne strukture promjera 3800 km. Zasluge: NASA/JPL
Relativna starost različitih površinskih jedinica na Callistu može se odrediti iz gustoće udarnih kratera na njima – što je površina starija, to je populacija kratera gušća. Na temelju teorijskih razmatranja, smatra se da su ravnice s kraterima stare oko 4,5 milijardi godina, koje datiraju gotovo od nastanka Sunčev sustav .
Starost struktura s više prstenova i udarnih kratera ovise o odabranim stopama pozadinskih kratera, a različiti istraživači procjenjuju da variraju između 1 i 4 milijarde godina.
Atmosfera:
Callisto ima vrlo slabu atmosferu koja se sastoji od ugljičnog dioksida koji ima procijenjeni površinski tlak od 7,5 × 10-¹² bara (0,75 mikropaskala) i gustoću čestica od 4 × 108cm-3. Budući da bi se tako tanka atmosfera izgubila za samo 4 dana, mora se stalno nadopunjavati, vjerojatno sporom sublimacijom leda ugljičnog dioksida iz Callistove ledene kore.
Iako nije izravno otkriven, vjeruje se da molekularni kisik postoji u koncentracijama 10-100 puta većim od CO². O tome svjedoči visoka gustoća elektrona u ionosferi planeta, što se ne može objasniti samo fotoionizacijom ugljičnog dioksida. Međutim, kondenzirani kisik je otkriven na površini Callista, zarobljen unutar njegove ledene kore.
nastanjivost:
Slično kao Europa i Ganimed, te Saturnovi mjeseci Enceladus , mimici , Dione, titan , moguće postojanje podzemnog oceana na Callistu navelo je mnoge znanstvenike da nagađaju o mogućnosti života. To je osobito vjerojatno ako se unutarnji ocean sastoji od slane vode, budući da bi tu mogli živjeti halofili (koji uspijevaju u visokim koncentracijama soli).
Uz to, mogućnost izvanzemaljskog mikrobnog života također je podignuta s obzirom na Callista. Međutim, uvjeti okoliša nužni za pojavu života (koji uključuju prisutnost dovoljne topline zbog plimnog savijanja) vjerojatniji su na Europi i Ganimedu. Glavna razlika je nedostatak kontakta između kamenog materijala i unutrašnjosti oceana, kao i niži toplinski tok u Callistovoj unutrašnjosti.
U biti, iako Callisto posjeduje potrebnu prebiotičku kemiju za ugostiti život, nedostaje mu potrebna energija. Zbog toga, najvjerojatniji kandidat za postojanje izvanzemaljskog života u Jupiterovom sustavu mjeseci ostaje Europa.
Istraživanje:
Prve istraživačke misije u Callisto bile su Pionir 10ijedanaest svemirske letjelice, koje su 1973., odnosno 1974. provele prelet Galilejevog mjeseca, ali te su misije pružile malo dodatnih informacija osim onoga što smo već naučili putem promatranja na Zemlji. Nasuprot tome, Putovanje 1i2 svemirska letjelica, koja je 1979. provela oblijetanje Mjeseca, uspjela je snimiti više od polovice površine i precizno izmjerila Callistovu temperaturu, masu i oblik.
New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) snimio je ove dvije slike Jupiterovog najudaljenijeg velikog mjeseca, Callista, tijekom njegovog preleta u veljači 2007. Zasluge: NASA/JPL
Daljnja istraživanja odvijala su se između 1994. i 2003. godine, kada je Galileo svemirska letjelica izvela je osam bliskih preleta s Callistom. Orbiter je dovršio globalno snimanje površine i isporučio niz slika u razlučivosti čak 15 metara. Godine 2000., dok je bio na putu za Saturn, Cassini letjelice su dobile visokokvalitetne infracrvene spektre Galilejevih satelita, uključujući Callista.
U veljači-ožujku 2007., dok je bio na putu za Pluton, Novi horizonti sonda je dobila nove slike i spektre Callista. Koristeći svoj instrument linearnog etalonskog spektralnog polja (LEISA), sonda je uspjela otkriti kako uvjeti osvjetljenja i gledanja utječu na očitanja infracrvenog spektra površinskog vodenog leda.
Sljedeća planirana misija u sustav Jovian je misija Europske svemirske agencije Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), koji bi trebao biti lansiran 2022. Navodno usmjeren na istraživanje Europe i Ganimeda, profil misije također uključuje nekoliko bliskih preleta Callista.
Kolonizacija:
U usporedbi s ostalim Galilejcima, Callisto ima brojne prednosti što se kolonizacije tiče. Slično kao i drugi, Mjesec ima obilje vode u obliku površinskog leda (ali moguće i tekuće vode ispod površine). Ali za razliku od ostalih, Kalistova udaljenost od Jupitera znači da bi kolonisti imali mnogo manje brige u smislu radijacije.
NASA je 2003. godine provela konceptualnu studiju tzv Istraživanje ljudskih vanjskih planeta (NADA) u vezi s budućim ljudskim istraživanjem vanjskog Sunčevog sustava. Cilj odabran za detaljno razmatranje bio je Callisto, za potrebe istraživanja mogućeg postojanja oblika života ugrađenih u ledenu koru na ovom mjesecu i na Europi.
Umjetnički dojam baze na ledenoj površini Callista. Zasluge: NASA
Studija je predložila moguću površinsku bazu na Callistu gdje bi posada mogla 'teleoperirati Europa podmornicom i iskapati površinske uzorke Callista u blizini mjesta udara'. Osim toga, ova baza mogla bi izvlačiti vodu iz Callistove obilne zalihe vodenog leda za proizvodnju raketnog goriva za daljnje istraživanje Sunčevog sustava.
Prednosti baze na Callistu uključuju nisko zračenje (zbog udaljenosti od Jupitera) i geološku stabilnost. Takva baza mogla bi olakšati istraživanje na drugim Galilejevskim Mjesecima i biti idealno mjesto za usputnu stanicu Jovijanskog sustava, koja bi opsluživala letjelice koje idu dalje u vanjski Sunčev sustav – koje bi vjerojatno poprimile oblik letjelice koja bi koristila gravitaciju iz bliskog preleta Jupiter.
Izvješća podnesena od strane NASA-e Glenn istraživački centar i Istraživački centar Langley – u prosincu i veljači 2003., obojica su opisali moguće misije s posadom na Callisto, kako je to zamislio HOPE. Prema tim izvješćima, misija koja bi vjerojatno uključivala brod koji koristi a Dinamika mangetoplazme (MPD) ili Nuklearno-električni pogon (NEP) pogonski sustav, opremljen za generiranje umjetne gravitacije, mogao bi se montirati 2040-ih.
Dakle, iako Callisto možda nije najbolja meta u potrazi za izvanzemaljskim životom, možda je najgostoljubiviji od Jupiterovih mjeseci za ljudski život. U oba slučaja, sve buduće misije na Jupiter vjerojatno će uključivati zaustavljanje do Callista, s namjerom da se istraže obje ove mogućnosti.
Imamo mnogo sjajnih članaka o Callistu, Jupiter , I je sustav mjeseca ovdje u Universe Today. Evo jednog o tome kako utjecaji su utjecali na Callistovu unutrašnjost , A ovdje je jedan na svim Galilejski mjeseci .
Za više informacija pogledajte NASA-in Stranica za istraživanje Sunčevog sustava na Callistu .
Astronomy Cast nudi dobru epizodu na tu temu, naslovljenu Epizoda 57: Jupiterovi mjeseci .
