カリスト (衛星)
カリスト (Jupiter IV Callisto) は、木星の第4衛星である。ガニメデに次いで2番目に大きい木星の衛星であり、太陽系の衛星の中ではガニメデと土星最大の衛星タイタンに次ぐ3番目の大きさを持つ。太陽系の全天体の中でも水星に次いで12番目に大きい。比較的明るい星であり、双眼鏡でも観察できる。
カリストは1610年にガリレオ・ガリレイによって発見された。直径は 4,821 km であり、水星とほぼ同じ大きさだが、質量は水星の3分の1に過ぎない。ガリレオ衛星と呼ばれる木星の四大衛星の中では最も外側を公転しており、軌道半径は 1,883,000 km である。他の3つのガリレオ衛星のイオ、エウロパ、ガニメデとは異なり軌道共鳴を起こしておらず、従って目立った潮汐加熱も発生していない。カリストの自転はカリストの公転周期と同期しており、常に同じ半球を木星に向けている。そのため、カリストの地表から見た木星は、一定の位置にとどまって見える。カリストの軌道は他の3つのガリレオ衛星より遠方にあるため木星の主要な放射線帯の外にあり、木星の磁気圏にはあまり影響を受けていない。
カリストは岩石と氷がほぼ同量の組成を持っており、密度はおよそ 1.83 g/cm である。木星の主要な衛星の中では最も密度が低く、表面重力も小さい。表面に分光学的に検出されている化合物は、水氷、二酸化炭素、珪酸塩、有機化合物である。ガリレオ探査機による探査では、カリストは小さい岩石の核を持つ可能性があり、また深さ 100 km 以上に液体の水の内部海を持っている可能性があるとされた。
カリストの表面は、太陽系の天体の中で最も古く、表面は多数の衝突クレーターに覆われている。プレートテクトニクスや火山活動などの活動は見られず、地質活動が発生した痕跡も見られない。表面の進化はほとんどが天体衝突によるクレーター形成によって占められていると考えられている。表面に見られる主要な地形は、多重リング構造、様々な形状のクレーター、鎖状に連なったクレーター (catenoe)、断崖、山地と堆積物である。
カリストは木星の4つのガリレオ衛星の中では最も外側を公転している。軌道距離はおよそ 1,880,000 km であり、木星自身の半径の26.3倍に相当する距離である。これは、ひとつ内側を公転するガリレオ衛星であるガニメデの 1,070,000 km と比べるとずっと遠方である。他の3つのガリレオ衛星は平均運動共鳴を起こしているが、カリストは現在軌道共鳴を起こしておらず、また過去にも起こしていなかったと考えられる。
他の大部分の規則衛星と同様に、カリストの自転も公転と同期をおこしている。カリストの一日の長さは、その公転周期と同じで 16.7 日である。軌道は非常にわずかな軌道離心率を持ち、軌道面は木星の赤道面からごくわずかに傾いている。この軌道離心率と軌道傾斜角は、太陽や惑星の重力的な摂動によって、数百年のタイムスケールで準周期的な変動を起こしている。変化の幅はそれぞれ、0.0072〜0.0076と 0.20〜0.60° である。これらの軌道の変動により、赤道傾斜角 (自転軸と公転軸の間の角度) は 0.4〜1.6° の間を変化する。
カリストが他のガリレオ衛星とは力学的に孤立していることは、カリストは大きな潮汐加熱を受けていないということを意味する。これは内部構造や進化に大きな影響を与える。木星からの距離が離れていることから、表面への木星の磁気圏からの荷電粒子の流束も比較的低く、エウロパと比較すると300倍も低い。そのため他の3つのガリレオ衛星とは異なり、荷電粒子による天体表面への影響もカリストにおいては比較的小さい。カリスト表面での放射線の水準は、1日あたりおよそ 0.1 mSv の曝露と等しく、これは地球の平均的な背景放射線の10倍以上高い値である
そのため 207 MPa での融点は 251 K 程度となる。カリスト内部の全ての現実的な理論モデルでは、カリストの地下 100〜200 km の深さでは、温度はこの特異な融点に非常に近いか、あるいはわずかに上回る。質量比で 1〜2% 程度の少量のアンモニアが存在するだけで、アンモニアが融点をさらに下げる効果によって液体の存在はさらに確実なものになる。
カリストの全体の特徴はガニメデに非常に似ているものの、地質学的な歴史はガニメデよりもずっと単純であったように思われる。表面は大部分は衝突やその他の外的要因によって形作られている。表面に溝を持っているガニメデとは異なり、カリストの表面にはプレートテクトニクスなどの地質活動の痕跡はほとんど見られない。このガニメデとの間の内部構造やその後の分化、地質活動の大きな違いは、ガニメデはずっと大きな潮汐加熱を経験したこと、そして後期重爆撃期の最中にガニメデはより多数の高エネルギーの天体衝突にさらされたことに原因があると考えられている。カリストの比較的単純な地質学的歴史は、他のより活発で複雑な経緯を持つ天体と比較を行うための基準を惑星科学者に与えている。