Са 67 потврђених сателита, Јупитер има највећи систем месеци у Сунчевом систему. Највећи од њих су четири главна месеца Иа, Европа , Ганимед и Калисто – иначе познат као Галилејски месеци . Названи у част свог оснивача, ови месеци нису само упоредиви по величини са неким планетама (нпр. Меркур ), они су такође нека од ретких места ван Земље где постоји течна вода, а можда чак и живот.
Али управо Калисто, четврти и најудаљенији Јупитеров месец, може бити најзаслужнији када су у питању научна истраживања. Поред могућности подземног океана, овај месец је једини Галилејац који је довољно удаљен од Јупитерове моћне магнетосфере да не доживљава штетне нивое зрачења. Ово, као и изгледи за проналажење живота, чине Калиста главним кандидатом за будућа истраживања.
Откриће и именовање:
Заједно са Јоом, Европом и Ганимедом, Калисто је откривен у јануару 1610. Галилео Галилеи користећи телескоп сопственог дизајна . Као и сви Галилејски месеци , добио је име по једном од Зевсових љубавника у класичној грчкој митологији. Калисто је била нимфа (или Ликаонова ћерка) која је била повезана са богињом лова, Артемисом.
Име је предложио немачки астроном Симон Мариус, очигледно по налогу Јоханес Кеплер . Међутим, Галилео је у почетку одбио да их користи, а месеци названи у његову част дизајнирани су као Јупитер И до ИВ, на основу њихове близине њиховој матичној планети. Будући да је планета најудаљенија од Јупитера, Калисто је био познат као Јупитер ИВ до 20. века, до када су усвојена имена која је предложио Мариус.
Галилејеви месеци у размери, са Калистом у доњем левом углу. Кредит: НАСА/ЈПЛ
Величина, маса и орбита:
Са средњим радијусом од 2410,3 ± 1,5 км (0,378 Земље) и масом 1,0759 × 1023кг (0,018 Земље), Калисто је други највећи Јупитерови месеци (после Ганимеда) и трећи највећи сателит у Сунчевом систему. Слично као и Ганимед, по величини је упоредив са Меркуром – будући да је 99% већи – али због свог мешовитог састава, има мање од једне трећине масе Меркура.
Калисто кружи око Јупитера на просечној удаљености (велика полуоса) од 1.882.700 км. Има веома мали ексцентрицитет (0,0074) и креће се на удаљености од 1.869.000 км у периапси до 1.897.000 км у апоапси. Ова удаљеност, која је далеко већа од Ганимедове, значи да Калисто не учествује у резонанцији средњег кретања коју чине Ио, Европа и Ганимед.
Слично као и други Галилејци, Калистова ротација је синхрона са његовом орбитом. То значи да је Калисту потребно исто време (16.689 дана) да заврши једну орбиту Јупитера и једну ротацију око његове осе. Његова орбита је веома благо ексцентрична и нагнута ка Јовијанском екватору, при чему су се ексцентрицитет и нагиб мењали током векова због соларних и планетарних гравитационих пертурбација.
Поређење величине Земље, Месеца и Калиста. Заслуге: НАСА/ЈПЛ/ДЛР/Грегори Х. Ревера
За разлику од осталих Галилејаца, Калистова удаљена орбита значи да никада није искусио много у виду загревања плиме, што је имало дубок утицај на његову унутрашњу структуру и еволуцију. Његова удаљеност од Јупитера такође значи да су наелектрисане честице Јупитерове магнетосфере имале веома мали утицај на његову површину.
Састав и карактеристике површине:
Просечна густина Калиста, 1,83 г/цм3, сугерише састав приближно једнаких делова каменитог материјала и воденог леда, са неким додатним испарљивим ледом као што је амонијак. Верује се да лед чини 49-55% Месеца, а стена се вероватно састоји од хондрита, силиката и оксида гвожђа.
Сматра се да је Цаллистов површински састав сличан његовом саставу у целини, при чему водени лед чини 25-50% његове укупне масе. Снимање у високој резолуцији, близу инфрацрвеног и УВ спектра открило је присуство различитих материјала без леда, као што су хидратисани силикати који садрже магнезијум и гвожђе, угљен-диоксид, сумпор-диоксид и вероватно амонијак и различита органска једињења.
Модел Калистове унутрашње структуре који приказује површински слој леда, могући слој течне воде и унутрашњост ледено-стене. Кредит: НАСА/ЈПЛ
Испод површине је ледена литосфера дебљине између 80-150 м. Верује се да испод овога постоји слани океан дубине 50–200 км, захваљујући присуству радиоактивних елемената и могућем постојању амонијака. Докази о овом океану укључују Јупитерово магнетно поље, које не показује знаке продора на Калистову површину. Ово сугерише слој течности високе проводљивости који је дубок најмање 10 км. Међутим, ако ова вода садржи амонијак, што је вероватније, онда може бити и до 250-300 км.
Испод овог хипотетичког океана, изгледа да је Калистова унутрашњост састављена од стиснутих стена и леда, при чему се количина стена повећава са дубином. То у ствари значи да је Калисто само делимично диференциран, са малим силикатним језгром не већим од 600 км (и густином од 3,1-3,6 г/цм³) окруженом мешавином леда и стена.
Спектрални подаци су такође показали да је Калистова површина изузетно хетерогена на малој скали. У основи, површина се састоји од малих, светлих мрља чистог воденог леда, помешаних са деловима мешавине камена и леда, и проширених тамних области направљених од материјала који није лед.
У поређењу са другим Галилејевим месецима, Калистова површина је прилично тамна, са албедом површине од око 20%. Друга разлика је природа његовог асиметричног изгледа. Док је код осталих Галилејаца предња хемисфера лакша од задње, код Калиста је супротно.
Структуре унутрашње густине створене касним тешким бомбардовањем спољашњег соларног система на Ганимед (горњи ред) и Калисто (доњи ред). Кредит: СвРИ
Одмах очигледна карактеристика Калистове површине је њена древна природа са јако кратерима. У ствари, површина је највише кратера у Сунчевом систему и скоро је у потпуности засићена кратерима, при чему су се новији формирали преко старијих. Штавише, ударни кратери и њихове повезане структуре једине су велике карактеристике на површини. Нема планина, вулкана или других ендогених тектонских карактеристика.
Калистови ударни кратери су величине од 0,1 км до преко 100 км, не рачунајући структуре са више прстенова. Мали кратери, пречника мањи од 5 км, имају једноставне зделе или равни под, док они који мере 5–40 км обично имају централни врх.
Веће ударне карактеристике, пречника који се крећу од 25–100 км, имају централне јаме уместо врхова. Они са пречником преко 60 км могу имати централне куполе, за које се сматра да су резултат централног тектонског издизања након удара.
Највеће ударне карактеристике на Калистовој површини су базени са више прстенова, који су вероватно настали као резултат концентричног ломљења након удара који се догодио преко дела литосфере који прекрива део меког или течног материјала (вероватно део унутрашњег океана ). Највећи од њих су Валхалла и Асгард , чији централни, светли региони мере 600 и 1600 км у пречнику (респективно) са прстеновима који се протежу даље ка споља.
Воиагер 1 слика Валхале, вишепрстенасте ударне структуре пречника 3800 км. Кредит: НАСА/ЈПЛ
Релативна старост различитих површинских јединица на Калисту може се одредити из густине ударних кратера на њима – што је старија површина, то је гушћа популација кратера. На основу теоријских разматрања, сматра се да су равнице са кратерима старе око 4,5 милијарди година, које датирају скоро од формирања Сунчев систем .
Старост структура са више прстенова и ударних кратера зависе од изабраних стопа стварања кратера у позадини, а различити истраживачи процењују да варирају између 1 и 4 милијарде година.
Атмосфера:
Цаллисто има веома слабу атмосферу која се састоји од угљен-диоксида који има процењени површински притисак од 7,5 × 10-¹² бара (0,75 микропаскала) и густину честица од 4 × 108центиметар-3. Пошто би се тако танка атмосфера изгубила за само 4 дана, мора се стално допуњавати, вероватно спором сублимацијом леда угљен-диоксида из Калистове ледене коре.
Иако није директно откривен, верује се да молекуларни кисеоник постоји у концентрацијама 10-100 пута већим од ЦО². О томе сведочи висока електронска густина јоносфере планете, што се не може објаснити само фотојонизацијом угљен-диоксида. Међутим, кондензовани кисеоник је откривен на површини Калиста, заробљен унутар његове ледене коре.
настањивост:
Слично као Европа и Ганимед, и Сатурнови месеци Енцеладус , мими , Дионе, Титан , могуће постојање подземног океана на Калисту навело је многе научнике да спекулишу о могућности живота. Ово је посебно вероватно ако се унутрашњи океан састоји од слане воде, јер би халофили (који успевају у високим концентрацијама соли) могли да живе тамо.
Поред тога, могућност ванземаљског микробног живота такође је подигнута у односу на Калиста. Међутим, услови животне средине неопходни за појаву живота (који укључују присуство довољно топлоте услед плимног савијања) су вероватнији на Европи и Ганимеду. Главна разлика је недостатак контакта између стеновитих материјала и унутрашњег океана, као и нижи топлотни ток у Калистовој унутрашњости.
У суштини, иако Калисто поседује неопходну пребиотичку хемију да угости живот, недостаје му неопходна енергија. Због тога, највероватнији кандидат за постојање ванземаљског живота у Јупитеровом систему месеци остаје Европа.
истраживање:
Прве истраживачке мисије на Калисто биле су Пионеер 10иЈеданаест свемирске летелице, које су обављале прелет Галилејевог месеца 1973. и 1974. године, респективно, али ове мисије су пружиле мало додатних информација осим онога што смо већ научили кроз посматрања заснована на Земљи. Насупрот томе, тхе Путовање 1и2 свемирска летелица, која је 1979. вршила летове око Месеца, успела је да сними више од половине површине и прецизно измери Калистову температуру, масу и облик.
Нев Хоризонс Лонг Ранге Рецоннаиссанце Имагер (ЛОРРИ) снимио је ове две слике Јупитеровог најудаљенијег великог месеца, Калиста, током његовог прелета у фебруару 2007. Заслуге: НАСА/ЈПЛ
Даља истраживања су обављена између 1994. и 2003. године, када је Галилео летелица је извршила осам блиских прелета са Калистом. Орбитер је завршио глобално снимање површине и испоручио низ слика у резолуцији од чак 15 метара. Године 2000, док је био на путу ка Сатурну, Цассини свемирске летелице су стекле висококвалитетне инфрацрвене спектре Галилејевих сателита, укључујући Калиста.
У фебруару – марту 2007, док је био на путу ка Плутону, Нови хоризонти сонда добија нове слике и спектре Калиста. Користећи свој инструмент Линеар Еталон Имагинг Спецтрал Арраи (ЛЕИСА), сонда је успела да открије како осветљење и услови гледања утичу на очитавање инфрацрвеног спектра леда на површини воде.
Следећа планирана мисија у систем Јовијан је мисија Европске свемирске агенције Јупитер Ици Моон Екплорер (ЈУИЦЕ), који треба да буде лансиран 2022. Наводно усмерен ка истраживању Европе и Ганимеда, профил мисије такође укључује неколико блиских прелета Калиста.
Колонизација:
У поређењу са осталим Галилејцима, Калисто има бројне предности што се колонизације тиче. Слично као и други, Месец има обиље воде у облику површинског леда (али можда и течне воде испод површине). Али за разлику од осталих, Калистова удаљеност од Јупитера значи да би колонисти имали много мање бриге у погледу радијације.
НАСА је 2003. године спровела концептуалну студију под називом Истраживање спољашњих планета људи (НАДА) у вези са будућим људским истраживањем спољашњег Сунчевог система. Циљ одабран за детаљно разматрање био је Калисто, за потребе истраживања могућег постојања облика живота уграђених у ледену кору на овом месецу и на Европи.
Уметнички утисак базе на леденој површини Калиста. Кредит: НАСА
Студија је предложила могућу површинску базу на Калисту где би посада могла „телеоперисати подморницом Европа и ископати површинске узорке Калиста у близини места удара“. Поред тога, ова база би могла да извуче воду из Калистовог обилног залиха воденог леда за производњу ракетног горива за даље истраживање Сунчевог система.
Предности базе на Калисту укључују ниско зрачење (због удаљености од Јупитера) и геолошку стабилност. Таква база би могла да олакша истраживање на другим Галилејским Месецима и да буде идеална локација за међустаницу Јовијанског система, која би опслуживала свемирске летелице које иду даље у спољашњи Сунчев систем – које би вероватно попримиле облик летелице користећи гравитацију из блиског прелета Јупитер.
Извештаји које је поднела НАСА Гленн истраживачки центар и Ланглеи Ресеарцх Центер – у децембру и фебруару 2003. године – оба су навела могуће мисије са посадом на Калисто, како је то замислио ХОПЕ. Према овим извештајима, мисија која би вероватно укључивала брод који користи а Динамика мангетоплазме (МПД) или Нуклеарно-електрични погон (НЕП) погонски систем, опремљен за генерисање вештачке гравитације, могао би да се монтира 2040-их.
Дакле, иако Калисто можда није најбоља мета у потрази за ванземаљским животом, можда је најгостољубивији међу Јупитеровим месецима за људски живот. У оба случаја, све будуће мисије на Јупитер ће вероватно укључивати заустављање до Калиста, са намером да се истраже обе ове могућности.
Имамо много сјајних чланака о Калисту, Јупитер , и његове систем месеци овде у Универсе Тодаи. Ево једног о томе како утицаји су утицали на Калистову унутрашњост , А ево једног на свим Галилејски месеци .
За више информација, погледајте НАСА Страница за истраживање соларног система на Цаллисто .
Астрономи Цаст нуди добру епизоду на ту тему, под називом Епизода 57: Јупитерови месеци .