Galilein kuut

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Jupiteria kiertävät suuret Galilein kuut koottuna vertailun vuoksi yhteen Jupiterin kanssa. Ylhäältä alas lueteltuina ne ovat Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto. Kuvassa vasemmalla on Jupiter ja sen Suuri punainen pilkku.

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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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 Mardukinilla, 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 näon 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Io[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sisin Jupiterin kuu, tuliperäinen Io on oranssi.
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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Europa on valkean ruskea railojen peittämä jäinen pallo.
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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkokunnan suurin kuu Ganymedes omaa monelaisia pinnanmuotoja.
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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kallistossa on paljon kraattereita.
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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Galilein kuut Jupiterista poispäin laskien ovat:

Nimi Kuva Radan
säde (km)
Radan
säde
Jupiterin sädettä
Kiertoaika
(päivää)
Läpimitta
(km)
Massa
(kg)
Io Io, moon of Jupiter, NASA.jpg 421 800 5,9 1,77 3643 8,93×1022
Europa Europa-moon.jpg 671 100 9,4 3,55 3122 4,8×1022
Ganymedes Ganymede, moon of Jupiter, NASA.jpg 1 070 400 15,0 7,16 5262 1,48×1023
Kallisto Callisto, moon of Jupiter, NASA.jpg 1 882 700 26,4 16,69 4821 1,08×1023
Nimi Tiheys Sisustan
rakenne
Silikaatin
osuus
Muuta
Io 3,53 PIA01129 Interior of Io.jpg 100% rikkiyhdisteitä, silikaattia, 900 km säteinen rautaydin
Europa 3,01 PIA01130 Interior of Europa.jpg 85–100 % pieni rautaydin? silikaatti, vesikerros
Ganymedes 1,94 PIA00519 Interior of Ganymede.jpg 43–73 %
Kallisto 1,83 PIA01478 Interior of Callisto.jpg 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Neljä Jupiterin suurinta kuuta.

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 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 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]