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, ne ovat ulkoplaneettojen kuiksi tiheitä.

Kuiden löytöhistoria

Jupiterin neljä suurinta kuuta ovat neljä suurinta Jupiterin kuuta, jotka Galileo Galilei löysi kaukoputkellaan 7. tammikuuta 1610. 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 haivannon 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 Galileota ennen ja käytti niistä nimiä Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto. Galileon mukaan tämä oli plagiointia, mutta Mariuksen ehdottamat nimet jäivät kuitenkin myöhemmin käyttöön. Myöhemmin on väitetty että kiinalainen astronomi Gan De olisi löytänyt kuut jo vuonna 362 eaa., lähes kaksi vuosituhatta Galileota aikaisemmin. Galilein kuut ovat saattaneet olla tunnettuja myös muinaiskansoille: babylonialaisella jumalalla Mardukinilla, joka oli myös nimitys Jupiterille, sanottiin olevan neljä koiraa. Egyptiläisellä taivaanjumalalla Hathorilla, jonka nimeä käytettiin myös Jupiterista, oli niin ikään neljä poikaa. On teoriassa mahdollista, että harjaantunut tutkija pystyisi näkemään kuut paljaalla silmällä, mutta on spekulaation varassa, pystyivätkö muinaiskansat siihen. Maasta käsin kaukoputkilla 1800-luvun loppuum mennessä tehdyillä havainnoilla nähtiin kuista muun muassa niiden väri, oranssinpunainen, kirkkaan valkoinen, sinertävä, ja himmeänvalkoinen.^[1]

Galilein kuut

Io

Pääartikkeli: Io

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

Europa

Pääartikkeli: Europa

Europa on valkoinen-vaalkeanruskea, melko tasainen, railojen peittämä jäinen pallo. Noin 10–15 km paksun jään alla on noin 100 km paksu meri, ja rautasilikaattiydin. Jupiterin vetovoima on vaikuttanut voimakkasti tähänkin kuuhun. On arveltu, että Europan jään alaisessa meressä voisi olla elämää.

Ganymedes

Pääartikkeli: Ganymedes

Tumma Ganymedes on tummempien ja vaaleampien alueiden peittämä. Suuri pyöreä tumma alue tuo mieleen kuun meret. Tummemmat alueet lienevät tämän kuun pinnalta tullutta sulaa ainetta. Ganymedeksella 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 renkaitten 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 läjimmän 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 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 kymmenn 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 kerroksii, 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 kappaleen 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 sivu 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. toukokuuta 2007. (englanniksi)

Aiheesta muualla

Formation of Galilea moons

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

Malline:Link GA

[1] Jules Verne: Hector Servadacin avaruusmatka sivu 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. toukokuuta 2007. (englanniksi)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Galilein kuut

Sisällys

Kuiden löytöhistoria

Galilein kuut