Galileiske måner

De galileiske måner er fire av Jupiters måner: Io, Europa, Ganymedes og Callisto, som alle ble oppdaget av Galileo Galilei i januar 1610. Månene er de fire største av Jupiters 95 måner og har fått navnene sine etter Zevs' elskere og elskerinner: Io, Europa, Ganymedes og Callisto. Ganymedes, Europa og Io går i en 1:2:4-baneresonans. Månene er blant de mest massive objektene i solsystemet med unntak av solen og de åtte planetene og deres radier er større enn noen av dvergplanetenes.

De fire månene ble oppdaget en gang mellom 1609 og 1610 da Galileo gjorde forbedringer på sitt teleskop, noe som gjorde det mulig for ham å observere himmellegemer tydeligere enn hva som hadde vært mulig tidligere. Galileos oppdagelse viste hvor viktig teleskopet var som verktøy for astronomer ved å vise at der fantes objekter i rommet som ikke kunne ses med det blotte øye. Enda viktigere, den uomtvistelige oppdagelsen av himmellegemer i bane rundt noe annet enn jorden ga et alvorlig slag til det daværende aksepterte ptolemeiske verdensbildet, eller den geosentriske modellen hvor alt går i bane rundt jorden.

Galileo kalte opprinnelig oppdagelsen for Cosmica Sidera («Cosimos stjerner»), men navnene som til slutt ble gjeldende ble valgt ut av Simon Marius. Marius oppdaget månene uavhengig på samme tid som Galileo, og ga dem deres nåværende navn etter forslag fra Johannes Kepler i hans Mundus Jovialis utgitt i 1614.

Historie

Oppdagelse 

Som et resultat av forbedringer Galileo Galilei gjorde med sitt teleskop, som hadde en forstørrelse på 20×, var han i stand til å se himmellegemer tydeligere enn hva som var mulig tidligere. Dette gjorde det mulig for Galilei å oppdage det som skulle bli kjent som de galileiske månene en gang mellom desember 1609 og januar 1610.

7. januar 1610 skrev Galileo et brev som inneholdt den første omtalen av Jupiters måner. På den tiden så han bare tre av dem, og han antok at de var fiksstjerner nær Jupiter. Han fortsatte observasjonene av disse himmellegemene i perioden 8. januar til 2. mars 1610, og oppdaget da et fjerde objekt. Han fant også ut at de ikke var fiksstjerner, men at de gikk i bane rundt Jupiter.

Oppdagelsen viste viktigheten av teleskopet som verktøy for astronomer ved å vise at der fantes objekter i rommet som kunne oppdages, men som var usynlig for det blotte øye. Oppdagelsen av himmellegemer i bane rundt noe annet enn jorden, var også et slag mot det daværende aksepterte ptolemeisk verdensbildet som mente at jorden var i sentrum av universet, og at alle andre himmellegemer dreide rundt jorden. 

Galileos verk Sidereus Nuncius, som kunngjorde himmelobservasjoner gjort ved hans teleskop nevner ikke eksplisitt den kopernikanske heliosentrismen, en teori som plasserer solen i sentrum av universet. Likevel aksepterte Galileo den kopernikanske teorien. Som et resultat av disse funnene var Galileo i stand til å utvikle en metode for å bestemme lengdegrader basert på tidspunkt for banene til de galileiske månene.

Xi Zezong (席澤宗), en kinesisk astronomihistoriker, hevdet at en «liten rød stjerne» observert nær Jupiter i 362 f.Kr. av den kinesiske astronomen Gan De (甘德) kan ha vært Ganymedes. Hvis dette medfører riktighet vil denne oppdagelsen ha kommet rundt to tusen år før Galileos oppdagelse.

Dedikasjon til Medici 
I 1605 hadde Galileo blitt ansatt som matematisk veileder for Cosimo II de' Medici, som i 1609 ble Storhertug Cosimo II av Toscana. Galileo som nå søkte støtte fra sin nyrike tidligere student og hans mektige familie, brukte oppdagelsen av Jupiters måner for å få det. Den 13. februar 1610 skrev Galileo til storhertugens sekretær:

Gud velsignet meg med å være i stand til, gjennom et slikt enestående tegn, å for min herre avsløre min hengivenhet og et ønske jeg har at hans praktfulle navn skal leve som likeverdig blant stjernene, og siden det er opp til meg, den første oppdageren, å navngi disse planetene, ønsker jeg, i etterligning av de store vismenn som plasserte de meste fremragende helter som aldres blant stjernene, å dedisere disse med navnet på den mest fredfulle storhertug.

Galileo spurte om han skulle navngi månene de «Cosmianske stjerner» etter Cosimo alene, eller de «Medicianske stjerner» som ville hedre alle fire brødre i Medici-klanen. Sekretæren svarte at det sistnevnte navn ville være best.

12. mars 1610 skrev Galileos sitt innvielsesbrev til hertugen av Toscana, og neste dag sendte han en kopi til storhertugen i håp om å få storhertugens støtte så raskt som mulig. 19. mars sendte han teleskopet han hadde brukt til å se Jupiters måner første gang til storhertugen, sammen med en offisiell kopi av Sidereus Nuncius som, etter sekretærens råd, kalte de fire månene de medicianske stjernene. I innledningen av innvielsesbrevet skrev Galileo:

Knapt har udødelige nådegaver av din sjel begynt å skinne på jorden enn klare stjerner som tilbyr seg selv i himmelen som, i likhet med tunger, vil snakke om og feire dine mest fremragende dyder for all tid. Se, derfor, fire stjerner reservert for ditt lysende navn … som … gjør sine reiser og baner med en fantastisk fart rundt stjernen Jupiter … som barn av samme familie … Faktisk ser det ut som om skaperen av stjerner selv, med klare argumenter, formante meg til å kalle disse nye planeter ved det lysende navnet til Deres Høyet foran alle andre.

Navn 

Galileo kalte opprinnelig oppdagelsen Cosmica Sidera («Cosimos stjerner») til ære for Cosimo II de' Medici (1590–1621). På Cosimos forslag endret Galileo navnet til Medicea Sidera (de «medicianske stjerner») til ære for alle fire Medici-brødrene (Cosimo, Francesco, Carlo og Lorenzo). Oppdagelsen ble annonsert i Sidereus Nuncius, utgitt i Venezia i mars 1610, mindre enn to måneder etter Galileo gjorde observasjonene.
Andre navn som ble lagt frem inkluderer:
 I. Principharus (for «fyrsten av Toscana»), II. Victripharus (etter Vittoria della Rovere), III. Cosmipharus (etter Cosimo de' Medici) og IV. Fernipharus (etter Hertug Ferdinand de' Medici) – av Giovanni Battista Hodierna, en elev av Galileo og forfatter av den første efemeride (Medicaeorum Ephemerides, 1656);
 Circulatores Jovis, eller Jovis Comites – av Johannes Hevelius;
 Gardes, eller Satellites (fra latin satelles, satellitis, som betyr «ledsagere») – av Jacques Ozanam.

De månenavnene som til slutt ble gjeldende ble gitt av Simon Marius som oppdaget månene uavhengig og omtrent samtidig som Galileo. Etter forslag fra Johannes Kepler ga han månene navn etter guden Zevs' elsker og elskerinner – Io, Europa, Ganymedes og Callisto – i verket Mundus Jovialis utgitt i 1614.

Galileo nektet standhaftig å bruke Marius' navn, og fant som et resultat av dette opp nummereringsordningen som fremdeles er i bruk parallelt med etablerte månenavn. Tallene går fra Jupiter og utover, derfor I, II, III og IV for henholdsvis Io, Europa, Ganymedes og Callisto. Galileo brukte dette systemet i sine notatbøker, men publiserte det aldri. De nummererte navnene (Jupiter X) ble brukt frem til midten av det 20. århundre da nye indre måner ble oppdaget og Marius' navn ble utbredt brukt.

Medlemmer 
Simuleringer antyder at det kan ha vært flere generasjoner med galileiske satellitter i Jupiters tidlige historie. Hver generasjon av måner som har blitt dannet vil ha gått i spiral inn mot Jupiter og blitt ødelagt på grunn av tiltrekkingskraften fra Jupiters protomåneskive og nye måner vil ha blitt til fra de gjenværende restene. Ved tidspunktet for dannelsen av den nåværende generasjonen hadde restene blitt tynnet ut til det punktet hvor de ikke lengre forstyrret månenes baner. Io er uten vann og har sannsynligvis et indre av stein og metall. Europa antas å inneholde 8 % is og vann per masse og resten består av stein. Disse månene er, i stigende avstand fra Jupiter:

Io 

Io er den innerste av de fire galileiske månene rundt Jupiter og er med en diameter på  km den fjerde største månen i solsystemet. Den ble oppkalt etter Io, en prestinne av Hera som ble en av elskerinnene til Zevs. Likevel ble den bare referert til som «Jupiter I» eller «Jupiters første satellitt» frem til midten av det 20. århundre.

Med over 400 aktive vulkaner er Io det mest geologisk aktive objektet i solsystemet. Overflaten består av over 100 fjell, hvorav noen er høyere enn jordens Mount Everest. Ulikt de fleste andre satellittene i det ytre solsystemet (som har en tykk kappe av is) er Io primært sammensatt av silikater rundt en smeltet kjerne av jern eller jernsulfid.

Selv om det ikke er bevist, antyder data fra banesonden Galileo at Io kanskje har sitt eget magnetfelt. Io har en ekstremt tynn atmosfære hovedsakelig bestående av svoveldioksid (). Hvis et overflate- eller innsamlingsfartøy skulle lande på Io i fremtiden vil det måtte være ekstremt solid (lignede de stridsvognlignende landingsfartøyene i det sovjetiske Venera-programmet) for å overleve strålingen og magnetfeltet som kommer fra Jupiter.

Europa 

Europa, den andre av de fire galileiske månene, er den nest nærmeste Jupiter og den minste med en diameter på  km, noe som er litt mindre enn jordens måne. Navnet Europa kommer fra den mytiske fønikiske adelskvinnen Europa, som ble kurtisert av Zevs og ble dronning av Kreta, men navnet ble ikke utbredt brukt før midten av det 20. århundre.

Europa er et av de jevneste objektene i solsystemet, med et lag av vann som omgir mantelen på månen, antatt å være 100 km tykt. Den jevne overflaten antyder et lag med is, mens bunnen av isen antas å være flytende vann. Den tilsynelatende unge og jevne overflaten har ført til hypoteser om at det eksisterer hav av vann under den, som igjen kan tenkes å fungere som et tilholdssted for utenomjordisk liv. Varmeenergi fra tidevannsvariasjoner sikrer at havene forblir flytende og opprettholder geologisk aktivitet. Liv kan kanskje eksistere i havene under isen på Europa, og livnærer seg kanskje i et miljø som ligner på de hydrotermiske undervannsventiler i havdypene på jorden eller den antarktiske Vostoksjøen. Livet i slike hav kan muligens være tilsvarende til mikrobiologisk liv i de store havdypene på jorden. Så langt finnes det ingen beviser for at det eksisterer liv på Europa, men den sannsynlige forekomsten av vann har ført samtalene inn på å sende en sonde dit.

De fremtredende merkene som går på kryss og tvers av månen synes i hovedsak å være albedoformasjoner, noe som understreker en lav topografi. Det er få kratere fordi overflaten er tektonisk aktiv og ung. Noen teorier antyder at Jupiters gravitasjon forårsaker disse merkene siden én side konstant vender mot Jupiter. Også utbrudd av vulkansk vann som deler Europas overflate, og selv geysirer har blitt antydet som en årsak. Den rødbrune fargen på merkene antas å komme av svovel, men forskere kan ikke bekrefte dette siden ingen enheter har blitt sendt til Europa for å samle inn data. Europa består i stor grad av silikater og har sannsynligvis en kjerne av jern. Den har en tynn atmosfære som primært består av oksygen.

Ganymedes 

Ganymedes, den tredje galileiske månen, er oppkalt etter den mytologiske Ganymedes, munnskjenk for de greske gudene og Zevs elskede. Ganymedes er den største naturlige satellitten i solsystemet med en diameter på  km, noe som gjør den større enn planeten Merkur – selv om den bare har ca. halvparten av massen siden Ganymedes er en isete verden. Det er den eneste satellitten i solsystemet som er kjent å ha en magnetosfære, sannsynligvis skapt gjennom konveksjon innenfor den flytende kjernen av jern.

Ganymedes består primært av silikater og vannholdig is, og det antas at et hav med saltvann finnes nesten 200 km under overflaten, klemt inne mellom lag av is. Den metalliske kjernen til Ganymedes antyder at det var en langt høyere temperatur en gang i fortiden enn tidligere antydet. Overflaten er en blanding av to typer terreng – tette kraterbelagte mørke områder og yngre, men fremdeles gamle, regioner med et stort spekter av furer og rygger. Månen har et høyt antall kratre, men mange er borte eller knapt synlige på grunn av den isete skorpen som ligger over dem. Ganymedes har en tynn atmosfære av oksygen som inkluderer O, , muligens  (ozon) og noe atomisk hydrogen.

Callisto 

Callisto er den fjerde og siste galileiske månen, og den nest største av de fire med en diameter på  km, den tredje største månen i solsystemet. Callisto var datter av den arkadiske kongen Lykaon og en jaktfølgesvenn av gudinnen Artemis. Månen er ikke en del av baneresonansen som påvirker de tre indre galileiske månene og den opplever derfor ikke tidevannsvarme. Callisto er sammensatt av omtrent like mengder bergarter og iser, noe som gjør den til den minst kompakte av de galileiske månene. Den er en av månene med mest nedslag i solsystemet, og en stor formasjon på månen er et basseng på ca.  km i diameter, kalt Valhalla.

Callisto er omgitt av en ekstremt tynn atmosfære sammensatt av karbondioksid og sannsynligvis molekylært oksygen. Callisto har muligens et undergrunnshav av flytende vann på dyp større enn 100 km, som kan inneholde utenomjordisk liv. Dette er imidlertid mindre sannsynlig enn på nærliggende Europa. Callisto har lenge vært ansett som det mest passende stedet for en menneskelig base for fremtidig utforskning av Jupiter-systemet siden den er lengst fra den intense strålingen fra Jupiter.

Sammenlignende struktur 

Svingninger i banene til månene indikerer at gjennomsnittlig tetthet avtar med avstanden fra Jupiter. Callisto, den ytterste og minst kompakte av de fire, har en tetthet et sted mellom is og stein, mens Io, den innerste og tetteste månen, har en tetthet et sted mellom stein og jern. Callisto har en gammel, tungt kratret og uendret overflate av is, og måten den roterer på indikerer at tettheten er fordelt likt, noe som antyder at den ikke har noen steinete eller metallisk kjerne, men består av en homogen blanding av stein og is. Dette kan godt ha vært den opprinnelige strukturen til alle månene. 

Rotasjonen til de tre innerste månene indikerer derimot differensiering av det indre med tettere materie i kjernen og lettere materie ovenfor. De viser også betydelige endringer av overflaten. Ganymedes viser tegn til tidligere tektoniske bevegelser av is-overflaten som førte til delvis smelting av lag under overflaten. Europa viser mer dynamikk og nylige bevegelser av denne art, noe som tyder på en tynnere skorpe av is. Io har en overflate av svovel, aktiv vulkanisme og ingen tegn til is. Dette tyder på at jo nærmere en måne er Jupiter, desto varmere er dens indre. 

Den nåværende modellen er at månene gjennomgår en tidevannsoppvarming som følge av Jupiters gravitasjonsfelt, omvendt proporsjonalt med kvadratet av avstanden fra kjempeplaneten. I alle unntatt Callisto ville dette ha smeltet den indre isen, slik at stein og jern synker til det indre og vann dekker overflaten. I Ganymedes ble så en tykk og solid skorpe av is dannet, mens på den varmere Europa ble en tynnere og mer sårbar skorpe av is dannet. I Io er varmen så ekstrem at all steinen har smeltet og vannet har for lengst fordampet ut i rommet.

Synlighet 

Alle de fire galileiske månene er tilstrekkelig lyse til at de kunne blitt sett fra jorden dersom de befant seg lengre unna Jupiter (de er imidlertid lett synlige med prismekikkerter). De har tilsynelatende størrelsesklasser mellom 4,6 og 5,6 når Jupiter er i opposisjon med solen, og er omtrent én enhet av størrelsesklasse svakere når Jupiter er i konjunksjon. 

Det største hinderet med å observere månene fra jorden er nærheten til Jupiter og dens lysstyrke som skjuler månene. Den maksimale vinkelseparasjonen til månene er mellom 2 og 10 bueminutter fra Jupiter, nær grensen for menneskelig visus. Ganymedes og Callisto er ved deres maksimale separasjon de mest sannsynlige målene for observasjon av det blotte øye. Den enkleste måten å observere den er å «dekke» Jupiter med et objekt som er vinkelrett på planet til månens baner.

Noter og referanser 
Noter

Litteraturhenvisninger

Øvrige kilder

Litteratur

Eksterne lenker 
 
 Animation of Galileo's observation, march 1613
 Sky & Telescope utility for identifying Galilean moons 

 
Artikler i astronomiprosjektet