קליסטו (ירח)

גילוי ושם

קליסטו התגלה על ידי גלילאו גליליי ב-13 בינואר 1610, יחד עם שלושה ירחים נוספים ממערכת צדק: איו, אירופה וגנימד; ארבעת הירחים ידועים כיום בשם "הירחים הגליליאניים".
הוא קרוי על שמה של הנימפה קליסטו מהמיתולוגיה היוונית, אחת המאהבות של זאוס, ומקושרת עם אלת הציד ארטמיס. השם ניתן על ידי סיימון מריוס זמן קצר לאחר שנתגלה הירח, אך זקף אותו לזכות יוהנס קפלר. השמות לא זכו לפופולריות רבה עד אמצע המאה ה-20; בפרסומים קודמים, ההתייחסות לקליסטו הייתה לרוב בסימון המספרי כפי שהוצג על ידי גלילאו עצמו, Jupiter IV - כלומר, הלוויין הרביעי של צדק, או בשם קליסטן (Callistan) או קליסטואן (Callistoan).

תנועתו

קליסטו הוא החיצוני מבין ארבעת הירחים הגליליאניים; הוא סובב את צדק ממרחק של כ-1,880,000 קילומטר (פי 26.3 מרדיוסו של צדק עצמו). מסלול זה גדול משמעותית ממסלולו של גנימד, הירח הגליליאני הקרוב ביותר לקליסטו, הסובב את צדק במרחק של 1,070,000 ק"מ. כתוצאה ממרחקו של מסלולו, קליסטו אינו חלק מקשר התהודה המסלולית המשפיע על שלושת הירחים האחרים, וההשערה היא שגם בעבר לא היה חלק ממנו.
בדומה לירחים רגילים  אחרים, זמן ההקפה שלו מתואם עם מסלולו. משך סיבוב אחד (יממה קליסטונית) הוא כ-16.7 יממות כדור הארץ. מסלולו מעט אקסצנטרי ונטוי, ומשתנים קלות בצורה מחזורית: האקסצנטריות משתנה בין 0.0072 ל-0.0076 והנטייה בין 0.20–0.60° (לקו המשווה של צדק). השינויים הללו במסלול גורמים לנטיית ציר הסיבוב בין 0.4 ל-1.6°.
בידודו של קליסטו משאר הירחים הגליליאניים גורם לכך שכוחות הגאות הפועלים על פני השטח שלו הם קטנים יותר, ולכך השפעה חשובה על המבנה הפנימי שלו והתפתחותו. מרחקו הגדול מצדק משמעותו גם כי שטף החלקיקים הטעונים המגיע מהמגנטוספירה של צדק קטן יותר, וכך גם הקרינה הנובעת משטף זה משפיעה פחות על פני השטח שלו; לשם השוואה, השטף שמגיע לאירופה גדול פי 300.

הרכב

מהצפיפות הממוצעת של קליסטו, 1.83 גרם לסמ"ק, ניתן לשער כי הוא מורכב מחלקים שווים לערך של סלעים וקרח, בתוספת יסודות נדיפים (קפואים) אחרים דוגמת אמוניה. חלוקת המסה של סוגי הקרח הוא 49-55%.
ההרכב המדויק של סלעי קליסטו אינו ידוע עדיין, אך מניחים שהוא דומה לסלעים מסוג קונודריטים L/LL, המאופיינים בכמות כללית נמוכה של ברזל, מעט ברזל מתכתי ויותר ברזל מחומצן מאשר בקונודריטים H. יחס המשקל בין הברזל לצורן הוא 0.9:1.3 (לשם השוואה, היחס בשמש הוא 1.8).
האלבדו (היחס בין כמות הקרינה האלקטרומגנטית המוחזרת מגוף או משטח לכמות אשר שפגעה בו) של פני השטח של קליסטו הוא כ-20%. משערים כי הרכב פני השטח דומה מאוד להרכבו הכללי. בחינה ספקטרוסקופית בתחום קרוב לתת-אדום הראתה קווי-בליעה של מים קפואים בתחום של 1.04, 1.25, 1.5, 2.0 ו-3.0 מיקרומטר. חלקו של הקרח בפני השטח של קליסטו מוערך ב-25-50%.
ניתוח הספקטרום בתחומים קרובים לתת-אדום ועל-סגול שנעשה על ידי הגשושית "גלילאו" ומהקרקע, מצא חומרים נוספים שאינם קרח: מגנזיום, סיליקט הידרטיים נושאי ברזל, פחמן דו-חמצני, גופרית דו-חמצנית ובנוסף כנראה גם אמוניה ותרכובות אורגניות נוספות. הניתוח הספקטרלי בקנה מידה קטן הראה גם שפני הירח הם הטרוגניים במיוחד. טלאים קטנים ובהירים של קרח-מים טהור מתערבבים עם טלאים של תערובת סלעים קפואים ואזורים חשוכים המורכבים מחומר שאינו קפוא.
פני השטח של קליסטו אינם סימטריים: חצי הכדור הפונה עם כיוון התנועה הוא כהה יותר מהשני, מצב הפוך משאר הירחים הגליליאניים. חצי הכדור הפונה לכיוון התנועה עשיר בגופרית דו-חמצנית ואילו השני עשיר בפחמן דו-חמצני. מכתשים רבים כגון לופן (Lofn) עשירים בפחמן דו-חמצני אף הם. בסך הכל, ההרכב הכימי של פני השטח של קליסטו, במיוחד באזורים החשוכים, דומה להרכבם של אסטרואידים מסוג D.

מבנה פנימי

פני השטח של קליסטו נמצאים מעל ליתוספירה קרה, קשיחה ומכוסה קרח, שעוביה בין 80 ל-150 קילומטרים. לאור מחקרים שנערכו על שדות מגנטיים מסביב לצדק וירחיו נטען כי בעומק של 50 עד 200 קילומטרים שוכן אוקיינוס מלוח. התברר כי קליסטו מגיב לשדה הרקע המגנטי של צדק בדומה לכדור מוליך מושלם; כלומר, השדה לא מצליח לחדור לתוך הירח כיוון שככל הנראה יש בו שכבת נוזל בעל מוליכות גבוהה שעוביה הוא לפחות 10 קילומטרים. קיומו של האוקיינוס הוא יותר סביר אם המים מכילים כמות קטנה של אמוניה או חומרים נוגדי קיפאון אחרים, בשיעור של עד 5% ממשקלו.
על סמך מדידות שונות נראה כי החלק הפנימי של קליסטו, הנמצא מתחת לליתוספירה והאוקיינוס המשוער, איננו אחיד או משתנה במידה רבה. לפי מידע שנאסף על ידי גשושית (בעיקר בנוגע למומנט ההתמד) החלק הפנימי מורכב מסלעים דחוסים וקרח, כאשר כמות הסלע הולכת וגדלה עם העומק. כלומר, הדיפרנציאציה של קליסטו היא חלקית בלבד. הצפיפות ומומנט ההתמד עקביים עם קיומה של ליבת סיליקט קטנה. הרדיוס של ליבה כזאת יכול להיות לכל היותר 600 קילומטרים, וצפיפותו תהיה בין 3.1 ל-3.6 גרם לסמ"ק.

חקר

המפגשים של גשושיות פיוניר 10 ו-פיוניר 11 עם צדק בתחילת שנות ה-70 תרמו מידע נוסף מועט על המידע שהיה כבר בידי מדענים. הפריצה האמיתית התרחשה מאוחר יותר, ממדידות שהתקבלו מוויאג'ר 1 ו-2, בשנים 1979–1980. הגשושיות צילמו תמונות של יותר ממחצית שטח פניו של קליסטו, ברזולוציה של 1–2 קילומטר, ומדדו את הטמפרטורה, המסה והצורה.
הגשושית גלילאו ביצעה מדידות בשנים 1994 עד 2003, בשמונה מפגשים קרובים עם קליסטו, הקרוב מביניהם היה ב-2001 ובו הגיעה למרחק של 138 קילומטר בלבד מפני השטח של הירח. היא השלימה את צילום פני השטח שלו, ברזולוציה שהגיעה עד 15 מטר בחלק מהאזורים.
בשנת 2000 ביצעה החללית קאסיני מדידות ספקטרליות של הירחים הגליליאניים וקליסטו ביניהם. בחודשים פברואר ומרץ 2007 הגשושית ניו הוריזונס (בדרכה לפלוטו) צילמה תמונות נוספות של הספקטרום של קליסטו.