Sateliții galileeni ai lui Jupiter - Callisto: O lume antică, primitivă

Din 1996 până în 1999, nava spațială Galileo a traversat sistemul jupiterian pe o traiectorie complexă, dar atent planificată, care a permis întâlniri repetate cu lunile galileene mari. Mai recent, nava spațială Juno, care este tot pe orbita planetei Jupiter, a oferit câteva observații atente asupra lui Ganimede și Europa. (Începând cu 2004, am primit o abundență și mai mare de informații despre Titan, obținute de la nava spațială Cassini și de la sonda sa Huygens, care a aterizat pe suprafața sa. Includem aici Titan, singura lună mare a lui Saturn, pentru comparație.) Tabelul 12.1 rezumă câteva informații de bază despre aceste luni mari (plus propria noastră Lună pentru comparație).

Cele mai mari luni

Nume	Diametru (km)	Masa (Luna Pământului = 1)	Densitatea (g/cm³)	Reflectivitatea (%)
Luna	3476	1.0	3.3	12
Callisto	4820	1.5	1.8	20
Ganymede	5270	2.0	1.9	40
Europa	3130	0.7	3.0	70
Io	3640	1.2	3.5	60
Titan	5150	1.9	1.9	20

Tabelul 12.1

Callisto: O lume antică, primitivă

Începem discuția noastră despre lunile galileene cu cea mai exterioară, Callisto, nu pentru că este remarcabilă, ci pentru că nu este așa. Acest lucru o face un obiect convenabil cu care pot fi comparate alte lumi mai active. Distanța sa față de Jupiter este de aproximativ 2 milioane de kilometri și orbitează planeta în 17 zile. La fel ca Luna noastră, Callisto se rotește în aceeași perioadă în care se învârte, așa că își menține întotdeauna aceeași față spre Jupiter. Ziua lui Callisto este astfel egală cu luna sa: 17 zile. Temperatura sa la suprafață la amiază este de doar 130 K (aproximativ 140 °C sub zero grade), astfel încât gheața de apă este stabilă (nu se evaporă niciodată) la suprafața sa pe tot parcursul anului.

Callisto are un diametru de 4820 de kilometri, aproape același cu cel al planetei Mercur (Figura 12.3). Cu toate acestea, masa sa este doar cu o treime mai mică, ceea ce înseamnă că densitatea sa (masa împărțită la volum) trebuie să fie și ea doar cu o treime mai mică. Acest lucru ne spune că are mult mai puține materiale stâncoase și metalice găsite în planetele interioare și trebuie să fie, în schimb, un corp înghețat în mare parte din interiorul său. Callisto ne poate arăta cum se compară geologia unui obiect înghețat cu cele formate în principal din rocă.

Spre deosebire de lumile pe care le-am studiat până acum, Callisto nu este complet diferențiată (separată în straturi de materiale cu densitate diferită). Putem spune că îi lipsește un miez dens din detaliile atracției sale gravitaționale asupra sondei spațiale Galileo. Acest lucru i-a surprins pe oamenii de știință, care se așteptau ca toate lunile mari de gheață să fie diferențiate. Ar trebui să fie mai ușor pentru un corp înghețat să se diferențieze decât pentru unul stâncos, deoarece temperatura de topire a gheții este atât de scăzută. Doar o mică încălzire va înmuia gheața și va declanșa procesul, permițând rocii și metalului să se scufunde în centru, în timp ce gheața mocirloasă plutește la suprafață. Cu toate acestea, Callisto pare să fi înghețat solid înainte ca procesul de diferențiere să fie complet.

Suprafața Callisto este acoperită de cratere de impact, la fel ca zonele muntoase lunare. Supraviețuirea acestor cratere ne spune că un obiect înghețat poate păstra cratere de impact pe suprafața sa. Callisto este unică printre obiectele de dimensiunea unei planete din sistemul solar, prin absența aparentă a forțelor interioare care să conducă la schimbări geologice. S-ar putea spune că această lună s-a născut moartă și a rămas moartă geologic timp de peste 4 miliarde de ani (Figura 12.3).

Figura 12.3 Callisto. (a) Cea mai exterioară lună mare a lui Jupiter prezintă o suprafață puternic craterizată. Astronomii cred că zonele luminoase sunt în mare parte gheață, în timp ce zonele mai întunecate sunt materiale mai erodate, sărace în gheață. (b) Aceste imagini de înaltă rezoluție, realizate de sonda spațială Galileo a NASA în mai 2001, prezintă spirele de gheață (sus) de pe suprafața lui Callisto, cu praf mai închis la culoare care a alunecat în jos pe măsură ce gheața se erodează, acumulându-se în zonele joase. Spirele au o înălțime de aproximativ 80 până la 100 de metri. Pe măsură ce suprafața se erodează și mai mult, spirele de gheață dispar în cele din urmă, lăsând expuse craterele de impact, așa cum se arată în imaginea de jos. (credit a: modificarea lucrării lui NASA/JPL/DLR; credit b: modificarea lucrării lui NASA/JPL/Universitatea de Stat din Arizona, Laboratorul de Cercetare Academică)

Când ne gândim la gheața aflată atât de departe de Soare, trebuie să avem grijă să nu-i judecăm comportamentul pe baza gheții mult mai calde pe care o cunoaștem și o iubim pe Pământ. La temperaturile sistemului solar exterior, gheața de la suprafață este aproape la fel de dură ca roca și se comportă similar. Gheața de pe Callisto nu se deformează și nu curge precum gheața din ghețarii de pe Pământ.