Galilein kuut

Galilein kuut ovat Jupiterin neljä suurinta kuuta. Ne näkyvät valopisteinä jo teatterikiikarilla ja kiertävät lähellä Jupiteria. Galilein kuita ovat tuliperäinen Io, jäinen railojen täyttämä Europa, tummempia ja vaaleampia alueita sisältävä tumma Ganymedes ja kraatterinen Kallisto. Kuut löysi Galileo Galilei 1610. Sisemmissä kuissa on enemmän kiveä kuin ulommissa ja ne ovat ulkoplaneettojen kuiksi tiheitä.

Kuiden löytöhistoria

Galileo Galilei löysi kaukoputkellaan 7. tammikuuta 1610 Jupiterin neljä suurinta kuuta. Galileo havaitsi kuiden liikkeen usean päivän aikana ja ymmärsi niiden kiertävän Jupiterin ympäri. Tämä löytö tuki Nikolaus Kopernikuksen aurinkokeskistä maailmankuvaa ja osoitti, ettei kaikki pyöri maapallon ympärillä.

Galileo kutsui aluksi löytöään nimellä Cosmica Sidera, silloisen Toscanan herttuan Cosimo II de' Medicin kunniaksi. Herttuan ehdotuksesta hän alkoi käyttää nimeä Medicea Sidera ("Medici-tähdet"), herttuan ja hänen kolmen veljensä mukaan. Löytö julkaistiin Sidereus Nuncius-lehdessä maaliskuussa 1610, kaksi kuukautta havainnon jälkeen. Omissa muistiinpanoissaan Galileo käytti kuista järjestyslukuja I, II, III ja IV, Jupiterista poispäin laskien. Vuonna 1614 saksalainen Simon Marius julkaisi tutkimuksensa Mundus Jovialis, jossa hän väitti löytäneensä kuut jo Galileoa ennen ja käytti niistä nimiä Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto. Galileon mukaan tämä oli plagiointia, mutta Mariuksen ehdottamat nimet jäivät kuitenkin käyttöön.

Myöhemmin on väitetty että kiinalainen astronomi Gan De olisi löytänyt kuut jo vuonna 362 eaa., lähes kaksi vuosituhatta Galileoa aikaisemmin. Galilein kuut ovat saattaneet olla tunnettuja myös muinaiskansoille: babylonialaisella jumalalla Mardukilla, joka oli myös nimitys Jupiterille, sanottiin olevan neljä koiraa. Egyptiläisellä taivaanjumalalla Hathorilla, jonka nimeä käytettiin myös Jupiterista, oli niin ikään neljä poikaa. Galilein kuut olisivat tavallisen näön omaavalle ihmiselle helposti havaittavissa, elleivät ne peittyisi Jupiterin kirkkauteen. On teoriassa mahdollista, että harjaantunut tutkija pystyisi näkemään kuut paljaalla silmällä, mutta on arvailujen varassa, pystyivätkö muinaiskansat siihen. Maasta käsin kaukoputkilla 1800-luvun loppuun mennessä tehdyillä havainnoilla nähtiin kuista muun muassa niiden värit: oranssinpunainen, kirkkaan valkoinen, sinertävä ja himmeänvalkoinen.^[1]

Galilein kuut

Io

Pääartikkeli: Io

Jupiterin sisin, oranssi kuu Io on tuliperäinen siksi, että Jupiterin vetovoima purskuttaa ja kuumentaa Ion vaippaa. Keltaoranssi väri johtuu rikkiyhdisteistä. Toisin kuin muissa Jupiterin kuissa, Iossa ei ole jäätä. Osa tulivuoren purkausaineesta karkaa Ion vetovoimakentästä, ja sitä arvellaan satavan pienen kuun Amalthean pinnalle. Ion liikkeet Jupiterin magneettikentässä muuttelevat planeetan lähettämää radiosäteilyä.

Europa

Pääartikkeli: Europa

Europa on valko-vaaleanruskea, melko tasainen, railojen peittämä jäinen pallo. Noin 10–15 km paksun jään alla on noin sadan kilometrin syvyinen meri ja rautasilikaattiydin. Jupiterin vetovoima on vaikuttanut voimakkaasti tähänkin kuuhun. On arveltu, että Europan jäänalaisessa meressä voisi olla elämää.

Ganymedes

Pääartikkeli: Ganymedes

Ganymedes on tummempien ja vaaleampien alueiden peittämä. Suuri pyöreä tumma alue tuo mieleen kuun meret. Tummemmat alueet lienevät tämän kuun pinnalta tullutta sulaa ainetta. Ganymedeellä näkyy kraattereita, mikä viittaa kuun pinnan uusiutuneen hitaammin kuin Ion ja Europan. Kuulla on magneettikenttä ja ohut happikaasukehä.

Kallisto

Pääartikkeli: Kallisto

Kalliston pinta on täynnä kraattereita. Se on geologisesti vanha, pinta ei ole uusiutunut kraatteroitumisen jälkeen. Kuussa on Valhalla-niminen sisäkkäisten renkaiden muodostama asteroidin iskukohta.

Tietoja Galilein kuista

Galilein kuut Jupiterista poispäin laskien ovat:

Nimi	Radan säde (km)	Radan säde Jupiterin sädettä	Kiertoaika (päivää)	Läpimitta (km)	Massa (kg)
Io	421 800	5,9	1,77	3643	8,93×10²²
Europa	671 100	9,4	3,55	3122	4,8×10²²
Ganymedes	1 070 400	15,0	7,16	5262	1,48×10²³
Kallisto	1 882 700	26,4	16,69	4821	1,08×10²³

Nimi	Tiheys	Silikaatin osuus	Muuta
Io	3,53	100 %	rikkiyhdisteitä, silikaattia, 900 km säteinen rautaydin
Europa	3,01	85–100 %	pieni rautaydin? silikaatti, vesikerros
Ganymedes	1,94	43–73 %
Kallisto	1,83	42–66 %	40 % jäätä, 60 % kiveä

Jupiterin magneettikenttä ulottuu Jupiterin sisimpiin kuihin voimakkaana. Tämä aiheuttaa kuiden pinnalle säteilyä, joka on tappavan voimakasta Ion ja Europan pinnalla^[2].

Galilein kuiden rataresonanssi

Sisimmät Galilein kuut ovat rataresonanssissa niin, että Europan kiertoaika on kaksi kertaa Ion kiertoaika, ja Ganymedeen kiertoaika kaksi kertaa Europan kiertoaika. Niinpä sisimpien kuiden kiertoaikojen suhde on 1:2:4. Myös näiden kuiden asemien välillä on riippuvuus, niin että sama kuiden asento Jupiteriin nähden toistuu usein.

Galilein kuut ovat keskenään rataresonanssissa. Tunnetuin resonanssi on Ion, Europan ja Ganymedeen kiertoaikojen tasainen suhdeluku 1:2:4 eli kulmataajuuksian suhdeluku 1:1/2:1/4.

Eräs matemaattinen tapa ilmaista Ion ja Europan kiertoaikojen suhde on

n_{\rm {Io}}-2\cdot n_{\rm {Europa}}=0

jossa n on kulmataajuus, kiertoajan käänteisluku, eli 1/kiertoaika.

Mutta yhtälössä on tarkkaan ottaen mukana myös Ion Jupiteria lähimmän pisteen, perijoven kiertyminen.

n_{\rm {Io}}-2\cdot n_{\rm {Europa}}+{\dot {\omega }}_{\rm {Io}}=0

${\dot {\omega }}_{\rm {Io}}$ eli omega-io on Ion Jupiteria lähimmän pisteen kiertymisen kulmataajuus.

Myös kuiden keskinäisten asemien, longitudien välillä on tunnettu suhde

\Phi _{L}

=\lambda _{\rm {Io}}-3\cdot \lambda _{\rm {Eu}}+2\cdot \lambda _{\rm {Ga}}

=180^{\circ }

jossa $\lambda$ on longitudi, kuun asema Jupiter-Aurinko-linjaan nähden.

Galilein kuiden synty

Jupiterin sisimpien kuiden uskotaan syntyneen samalla tavoin kuin Aurinkokunta, mutta keskustähden paikalla oli Jupiter, joka synnyinaikanaan hehkui kuumana, kun siihen virtasi kaasua alkuaurinkosumusta kaasukiekon kautta. Tässä kaasukassa^selvennä oli metalli-pöly-jäähitusia, joista kuut tiivistyivät, kun nämä hituset törmäilemällä toisiinsa kasvoivat ajan mukana yhä isommiksi. Jupiteriin putoavan kaasun kitka lämmitti planeetan punahehkuiseksi. Jupiterin väitetään olleen kymmenen kertaa nykyistä suurempi ja kutistuneen nykyiselleen noin kymmenessä miljoonassa vuodessa. Alussa Jupiterin säteilyvoima oli jopa 0,01 Aurinkoa, ja miljoonan vuoden kuluttua noin miljoonasosa Auringon säteilystä. Jupiterin kuiden tiheysjakaumassa sisin kuu Io on tihein, Europa hieman harvempi ja Ganymedes ja Kallisto vielä harvempia. Tämän mukaan Io tai Europa vastaa kappaleiden tiheyttä asteroidivyöhykkeellä. Erään teorian mukaan tiheysjakauma selittyy sillä, että kuiden syntyaikoina Jupiter loisti kuin pieni tähti, ja sulatti Ion jäät, mutta jätti paljon jäätä ulompiin kuihin. Toisen näkemyksen mukaan Jupiterin kuita kuumensivat asteroiditörmäykset, joita tapahtui Jupiterin lähellä olevassa Iossa enemmän kuin muissa Jupiterin kuissa. Näiden törmäysten takia Ganymedeksen kivet ja jäät lajittuivat eri kerroksiin, koska Ganymedes kuumeni kyllin, mutta Callisto ei lajittunut. ^[3]. Ion jäättömyyteen voi osaltaan vaikuttaa kuun oleminen Jupiterin lähellä, josta aiheutuu suuri vuorovesivoimien kuumentava vaikutus. Tähän kuvaan ei sovi Ion radan sisäpuolella oleva Amalthea, joka on tiheytensä puolesta harvaa jäätä, jonka tiheys on 0,84 g/cm³. Vuorovesivoimat eivät Amalthean kaltaiseen pieneen kappaleeseen vaikuta niin voimakkaina kuin suuriin Jupiterin kuihin. Nykyään Jupiterin kuiden arvellaan muodostuneen melko myöhään harventuneessa alkuaurinkosumussa, joka tuotti Jupiterin ympärille melko hitaasti kasautuvan, melko viileän kaasukiekon.^[4]^[5]

Jupiterin kuiden radoilla on kiertoaikaresonansseja niin kuin Aurinkokunnassa, ja siis samantyyppinen etäisyysjakauma kuin Aurinkokunnassa.

Lähteet

↑ Jules Verne: Hector Servadacin avaruusmatka, s. 156
↑ Tähdet ja avaruus 2010, T+A 2/2010, s. 32–33
↑ Tähdet ja avaruus 2/2010, maaliskuu 2010
↑ Angioletta Coradini: Origin of Planetary Satellites arcetri.astro.it. Viitattu 28. toukokuuta 2007. (englanniksi)
↑ G. Magni: Formation, structure and evolution of the Giant Planets arcetri.astro.it. Viitattu 28.5.2007. (englanniksi)

Aiheesta muualla

Formation of Galilea moons (Arkistoitu – Internet Archive)

Jupiterin kuut

Amalthea-ryhmä	Metis Adrastea Amalthea Thebe
Galilein kuut	Io Europa Ganymedes Kallisto
Themisto-ryhmä	Themisto
Himalia-ryhmä	Leda Himalia Lysithea Elara
Carpo-ryhmä	Carpo S/2003 J 12 S/2011 J 1
Ananke-ryhmä	Ananke Praxidike Harpalyke Iocaste Euanthe Thyone Euporie S/2003 J 3 S/2003 J 18 S/2010 J 2 Thelxinoe Helike Orthosie S/2003 J 16 Hermippe Mneme S/2003 J 15
Carme-ryhmä	Herse S/2003 J 10 Pasithee Chaldene Arche Isonoe Erinome Kale Aitne Taygete S/2003 J 9 Carme S/2003 J 5 S/2003 J 19 Kalyke Eukelade Kallichore
Pasiphaë-ryhmä	Eurydome S/2003 J 23 Hegemone Pasiphaë Sponde Cyllene Megaclite S/2003 J 4 Callirrhoe Sinope Autonoe Aoede S/2011 J 2 S/2010 J 1 Kore S/2003 J 2
Varmistamattomat	S/2000 J 11

[1] Jules Verne: Hector Servadacin avaruusmatka, s. 156

[T+A_2010_32-2] Tähdet ja avaruus 2010, T+A 2/2010, s. 32–33

[T+A_2010-3] Tähdet ja avaruus 2/2010, maaliskuu 2010

[4] Angioletta Coradini: Origin of Planetary Satellites arcetri.astro.it. Viitattu 28. toukokuuta 2007. (englanniksi)

[5] G. Magni: Formation, structure and evolution of the Giant Planets arcetri.astro.it. Viitattu 28.5.2007. (englanniksi)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Galilein kuut

Sisällys

Kuiden löytöhistoria

Galilein kuut