Vệ tinh Galileo

của bốn vệ tinh Galileo của Sao Mộc, trong một hình ảnh tổng hợp mô tả một phần của Sao Mộc và kích thước tương đối của chúng (các vị trí chỉ mang tính minh họa, không thật). Từ trên xuống dưới: Io, Europa, Ganymede, Callisto.]]
về ba vệ tinh Europa, Callisto và Io với bóng của chúng cùng lướt qua bề mặt Sao Mộc (24 tháng 1 năm 2015).]]

Vệ tinh Galileo (hay mặt trăng Galileo) là bốn vệ tinh tự nhiên lớn nhất của Sao Mộc - Io, Europa, Ganymede và Callisto. Chúng được Galileo Galilei quan sát lần đầu tiên vào tháng 12 năm 1609 hoặc tháng 1 năm 1610 và được ông công nhận là vệ tinh của Sao Mộc vào tháng 3 năm 1610. Chúng là những thiên thể đầu tiên được tìm thấy trên quỹ đạo của một hành tinh khác ngoài Trái Đất.

Chúng là một trong những thiên thể lớn nhất trong Hệ Mặt Trời ngoại trừ Mặt trời và tám hành tinh, có bán kính lớn hơn bất kỳ hành tinh lùn nào. Ganymede là vệ tinh lớn nhất trong Hệ Mặt trời thậm chí còn lớn hơn cả Sao Thủy, mặc dù khối lượng chỉ bằng một nửa. Ba vệ tinh nằm ở các vòng quỹ đạo bên trong là Io, Europa và Ganymede cộng hưởng quỹ đạo 4:2:1 với nhau. Do kích thước nhỏ hơn nhiều và do trọng lực mỗi vệ tinh quá yếu, tất cả các vệ tinh còn lại của Sao Mộc có hình dạng không đều thay vì hình dạng hình cầu.

Các vệ tinh Galileo được quan sát vào năm 1609 hoặc 1610 khi Galileo cải tiến kính viễn vọng của ông, cho phép ông quan sát các thiên thể rõ rệt hơn bao giờ hết.

Đây là bốn vệ tinh duy nhất của Sao Mộc được biết đến, cho đến khi phát hiện ra "vệ tinh thứ năm của Sao Mộc" vào năm 1892.

Lịch sử
Khám phá
, người phát hiện ra bốn vệ tinh.]]

Với kết quả từ các cải tiến mà Galileo Galilei đã tạo ra cho kính viễn vọng của ông, khả năng phóng đại đã tăng 20 lần, ông đã có thể nhìn thấy các thiên thể rõ rệt hơn bao giờ hết. Điều này cho phép ông quan sát vào tháng 12 năm 1609 hoặc tháng 1 năm 1610 các thiên thể được gọi là vệ tinh Galileo.

Vào ngày 7 tháng 1 năm 1610, Galileo đã viết một bức thư chứa nội dung lần đầu tiên đề cập các vệ tinh của Sao Mộc. Vào thời điểm đó, ông chỉ nhìn thấy ba trong số chúng và ông tin rằng chúng là những ngôi sao cố định gần Sao Mộc. Ông tiếp tục quan sát các thiên cầu này từ ngày 8 tháng 1 đến ngày 2 tháng 3 năm 1610. Trong những lần quan sát này, ông đã phát hiện ra một thiên thể thứ tư, và quan sát thấy rằng cả bốn không phải là các ngôi sao cố định, mà là quay quanh Sao Mộc. Sidereus Nuncius (Sứ giả Starry) của Galileo đã công bố các quan sát thiên thể qua kính viễn vọng của ông, không đề cập rõ ràng đến Thuyết nhật tâm của Copernicus, một lý thuyết đặt Mặt trời ở trung tâm của vũ trụ. Tuy nhiên, Galileo đã chấp nhận lý thuyết của Copernicus.

Các quan sát của Simon Marius cũng là hoạt động đáng chú ý khác về quan sát này, ông đã viết báo cáo quan sát các vệ tinh này vào năm 1609. Tuy nhiên, vì ông không công bố những phát hiện này cho đến khi Galileo công bố, quan sát của ông bị xem là không chắc chắn.

Phục vụ cho Medici
(the 'starry messenger'), 1610. Các vệ tinh được vẽ trong các vị trí thay đổi.]]
Năm 1605, Galileo đã được thuê làm gia sư toán học cho đại công tước Cosimo de' Medici. Năm 1609, Cosimo trở thành Đại công tước Cosimo II của Toscana. Ông đã tìm kiếm sự bảo trợ từ học trò cũ giàu có và gia đình quyền lực của mình, ông đã sử dụng khám phá các vệ tinh của Sao Mộc để có được điều đó. Theo đề nghị của Cosimo, Galileo đã đổi tên thành Medicea Sidera ("các ngôi sao Medician "), vinh danh cả bốn anh em nhà Medici (Cosimo, Francesco, Carlo và Lorenzo). Phát hiện này đã được công bố trên Sidereus Nuncius ("Starry Messenger"), được xuất bản tại Venice vào tháng 3 năm 1610, chưa đầy hai tháng sau những quan sát đầu tiên.

Các tên khác đưa ra bao gồm:

I. Principharus (dành cho "hoàng tử" của xứ Toscana), II. Victripharus (sau Vittoria della Rovere), III. Cosmipharus (sau Cosimo de' Medici) và IV. Fernipharus (sau Công tước Ferdinando de' Medici) - bởi Giovanni Battista Hodierna, một học trò của Galileo và là tác giả của Lịch thiên văn đầu tiên (Medicaeorum Ephemerides, 1656);

Xác định kinh độ
Xem thêm: Lịch sử kinh độ

Galileo đã phát triển một phương pháp xác định kinh độ dựa trên thời gian quay quanh quỹ đạo của các vệ tinh Galileo. Thời gian thiên thực của các vệ tinh có thể được tính toán chính xác sớm và so sánh với các quan sát trên đất liền hoặc trên tàu để xác định thời gian và kinh độ tại địa điểm đó. Vấn đề chính của kỹ thuật là rất khó quan sát các vệ tinh Galileo qua kính viễn vọng trên một con tàu đang di chuyển; một vấn đề mà Galileo đã cố gắng giải quyết và ông đã phát minh ra celatone. Phương pháp này được Cassini và Picard sử dụng để lập lại bản đồ nước Pháp.

Nhóm vệ tinh

Một số mô hình dự đoán rằng có thể đã có một vài thế hệ vệ tinh Galileo trong lịch sử thuở ban đầu của Sao Mộc. Mỗi thế hệ các vệ tinh được hình thành sẽ chuyển động xoắn ốc vào trong Sao Mộc và bị phá hủy, do tương tác thủy tĩnh với đĩa vệ tinh nguyên sinh của Sao Mộc các vệ tinh mới hình thành từ các mảnh vụn còn lại. Vào thời điểm thế hệ vệ tinh hiện tại hình thành, khí gas trong đĩa vệ tinh nguyên sinh đã mỏng đi đến mức nó không còn can thiệp chuyển động nhiều vào quỹ đạo của các vệ tinh.

Các mô hình khác cho thấy các vệ tinh Galileo hình thành bên trong đĩa vệ tinh nguyên sinh, trong đó thời gian hình thành tương đương hoặc ngắn hơn thời gian di chuyển trên quỹ đạo. Io là khan và có khả năng có một cấu trúc địa chất của đá và kim loại. Europa được cho là chứa 8% băng và nước trong toàn bộ khối lượng hiện tại của nó. Những vệ tinh này, theo thứ tự tăng dần khoảng cách từ Sao Mộc:

Io

trên Io.]]

Io (Sao Mộc I) là vệ tinh nằm trong cùng của bốn vệ tinh Galileo quay quanh Sao Mộc, có đường kính 3.642&nbsp;km, là vệ tinh tự nhiên lớn thứ tư trong Hệ Mặt trời. Nó được đặt theo tên của Io, một nữ tu sĩ của Hera, một trong những người yêu của Zeus. Tuy nhiên, nó được gọi đơn giản là "Sao Mộc I" hay "Vệ tinh đầu tiên của Sao Mộc", cho đến giữa thế kỷ 20. Bề mặt của nó rải rác hơn 100 ngọn núi, một số trong đó cao hơn đỉnh Everest của Trái Đất.

Mặc dù chưa được xác minh, dữ liệu gần đây từ quỹ đạo Galileo cho thấy Io có thể có từ trường riêng. Io có một bầu không khí cực kỳ mỏng được tạo nên chủ yếu từ lưu huỳnh dioxide (SO2). Nếu một dữ liệu bề mặt hay tàu thu thập đến được Io trong tương lai, đó sẽ là điều cực kỳ khó khăn (tương tự như các xe chuyên dụng từ tàu đổ bộ Venera của Liên Xô) để vận hành nguyên vẹn bởi bức xạ và từ trường bắt nguồn từ Sao Mộc.

Europa

Europa (Sao Mộc II), vệ tinh thứ hai trong bốn vệ tinh của Galileo, nằm ở vị trí thứ hai gần nhất với Sao Mộc và nhỏ nhất với đường kính 3.121,6&nbsp;km, nhỏ hơn Mặt trăng một chút. Tên gọi này xuất phát từ tên của một nữ quý tộc Phoenicia huyền thoại, Europa, nữ thần mà thần Zeus tán tỉnh và về sau trở thành nữ hoàng của đảo Crete, mặc dù tên này không được sử dụng rộng rãi cho đến giữa thế kỷ 20. với một lớp nước bao quanh bề mặt của hành tinh, được cho là dày 100&nbsp;km. Bề mặt nhẵn bao gồm một lớp băng, trong khi đáy băng theo lý thuyết là nước lỏng. Tuổi bề mặt trẻ và sự mịn màng của nó đã dẫn đến giả thuyết rằng một đại dương nước lỏng tồn tại bên dưới nó, có thể hình dung đó như là một nơi có thể trú ngụ cho sự sống ngoài Trái Đất. Năng lượng nhiệt từ uốn cong thủy triều đảm bảo rằng đại dương vẫn ở dạng lỏng và điều khiển hoạt động địa chất. Sự sống được xem có thể tồn tại trong đại dương dưới băng của Europa. Nhưng cho đến nay, không có bằng chứng nào cho thấy sự sống tồn tại trên Europa, nhưng khả năng có sự hiện diện của nước lỏng đã thúc đẩy các cuộc nghiên cứu để gửi thăm dò đến đó.

Các dấu hiệu nổi bật trên bề mặt vệ tinh dường như chủ yếu là địa hình albedo, trong đó phần nhiều là địa hình thấp. Có ít miệng hố trên Europa vì bề mặt của nó nhiều hoạt động kiến tạo và độ tuổi trẻ. Một số giả thuyết cho rằng lực hấp dẫn của Sao Mộc đang gây ra những dấu hiệu này, vì một bên của Europa vĩnh viễn phải đối diện với Sao Mộc. Ngoài ra, các vụ phun trào nước núi lửa chia tách bề mặt của Europa và thậm chí các mạch nước phun đã được coi là một nguyên nhân. Các dấu vết địa hình có màu nâu đỏ, được cho là do lưu huỳnh gây ra, nhưng các nhà khoa học không thể xác nhận điều đó, bởi vì không có thiết bị thu thập dữ liệu nào được gửi đến Europa. Europa chủ yếu là đá silicat và có lõi sắt. Nó có một bầu không khí mỏng với thành phần bao gồm chủ yếu là oxy.

Ganymede

Ganymede (Jupiter III), là vệ tinh Galileo thứ ba, được đặt theo tên của vị thần Ganymede, cupbearer của các vị thần Hy Lạp và thần Zeus. Ganymede là vệ tinh tự nhiên lớn nhất trong Hệ Mặt trời có đường kính 5.262,4&nbsp;km, nó lớn hơn cả hành tinh Sao Thủy - mặc dù chỉ bằng một nửa khối lượng Sao Thủy vì Ganymede là một thế giới băng giá. Đây là vệ tinh duy nhất trong Hệ Mặt trời được biết là sở hữu một từ quyển, có khả năng được tạo ra thông qua sự đối lưu bên trong lõi sắt lỏng.

Ganymede được cấu tạo chủ yếu từ đá silicat và nước đá, và có một đại dương nước mặn được cho là tồn tại với độ dày gần 200&nbsp;km dưới bề mặt của Ganymede, nằm kẹp giữa các lớp băng. Lõi kim loại của Ganymede cho thấy sức nóng lớn hơn trong quá khứ đã được đề xuất. Bề mặt là sự pha trộn của hai loại địa hình, các khu vực tối tăm có nhiều miệng núi lửa cao và trẻ hơn, nhưng vẫn có địa hình cổ xưa, với mảng lớn các rãnh và rặng núi. Ganymede có số lượng miệng hố lớn, nhưng nhiều miệng đã biến mất hoặc hầu như không nhìn thấy do lớp băng giá của nó hình thành trên chúng. Vệ tinh này có bầu khí quyển oxy mỏng bao gồm O, O2 và có thể có O3 (ozone) và một số nguyên tử hydro.

Callisto

Callisto (Sao Mộc IV) là vệ tinh Galileo thứ tư và cuối cùng, và là vệ tinh lớn thứ hai trong bốn vệ tinh, có đường kính 4.820,6&nbsp;km, đây là vệ tinh lớn thứ ba trong Hệ Mặt trời và chỉ nhỏ hơn Sao Thủy, mặc dù chỉ bằng một phần ba của khối lượng Sao Thủy. Nó được đặt theo tên của nữ thần Hy Lạp Callisto, người yêu của thần Zeus, con gái của Vua Arkadia Lykaon và là bạn đồng hành săn bắn của nữ thần Artemis. Vệ tinh này không tạo thành một phần của cộng hưởng quỹ đạo ảnh hưởng đến ba vệ tinh Galile bên trong và do đó không gặp phải sự nóng lên đáng kể của thủy triều. Callisto có thành phần khối lượng xấp xỉ bằng nhau giữa đá và băng, khiến nó trở nên dày đặc nhất trong các vệ tinh Galileo. Đây là một trong những vệ tinh có miệng núi lửa lớn nhất trong Hệ Mặt trời, và một đặc điểm chính là một lưu vực rộng khoảng 3.000&nbsp;km có tên Valhalla.

Callisto được bao quanh bởi một bầu không khí cực kỳ mỏng bao gồm cacbon dioxide và có lẽ là oxy. Điều tra cho thấy Callisto có thể có một đại dương nước lỏng dưới bên dưới ở độ sâu khoảng 300&nbsp;km. Sự hiện diện của một đại dương trong Callisto cho thấy rằng nó có thể hoặc có thể chứa đựng sự sống. Tuy nhiên, điều này ít có khả năng hơn trên Europa gần đó. Callisto từ lâu đã được coi là nơi thích hợp nhất cho một căn cứ của con người để khám phá hệ thống Sao Mộc trong tương lai vì nó nằm xa nhất từ bức xạ cực mạnh của Sao Mộc.

Cấu trúc so sánh
) Sao Mộc và bốn vệ tinh tự nhiên lớn nhất của nó.]]

{| class=wikitable style="text-align:center; font-size:11px"
|+ Bức xạ Jovian
! Vệ tinh !! rem/ngày
|-
| Io || 3600
|-
| Europa || 540

Kích thước

Ảnh chụp ngang mới nhất

Nguồn gốc và sự tiến hóa

Các vệ tinh thông thường của sao Mộc được cho là hình thành từ một đĩa xung quanh hành tinh này, trên một vòng khí tích tụ và các mảnh vụn rắn tương tự như đĩa hình thành hành tinh. Chúng có thể là tàn dư của một số vệ tinh khối lượng Galileo hình thành ban đầu trong lịch sử của Sao Mộc. và khoảng giao hội của Sao Mộc. Khó khăn chính trong việc quan sát các vệ tinh này từ Trái Đất là vì chúng quá gần với Sao Mộc, chúng bị che khuất bởi độ sáng của hành tinh này. Khoảng cách góc tối đa của các vệ tinh nằm trong khoảng từ 2 đến 10 arcminutes từ Sao Mộc, gần với giới hạn thị lực của con người. Ganymede và Callisto, ở khoảng cách tối đa của chúng là những mục tiêu thích hợp nhất để quan sát bằng mắt thường.

Vào đầu thế kỷ 20, kích thước góc của các vệ tinh Galileo được đo bằng Meudon Great Refractor.

Quỹ đạo chuyển động
Ảnh động GIF về sự cộng hưởng của Io, Europa và Ganymede.

Chú thích

Liên kết ngoài

Sky & Telescope utility for identifying Galilean moons
Interactive 3D visualisation of Jupiter and the Galilean moons