Os satélites galileanos , ou luas galileanas , são os quatro maiores satélites naturais de Júpiter . Em ordem de distância do planeta, eles são Io , Europa , Ganimedes e Calisto . Eles são observados pela primeira vez por Galileu emJaneiro de 1610graças ao aperfeiçoamento de seu telescópio astronômico e sua descoberta é publicada em Sidereus nuncius emMarço de 1610. Eles são, então, os primeiros satélites naturais descobertos em órbita em torno de um planeta diferente do da Terra , este chamando grandemente em causa a modelo geocêntrico defendido por muitos astrônomos da época e provando a existência de objetos celestes invisíveis para a Terra . Olho nu .
Esses satélites estão entre os maiores objetos do Sistema Solar, com exceção do Sol e dos oito planetas , todos maiores do que os planetas anões . Em particular, Ganimedes é a maior e mais massiva lua do Sistema Solar, ultrapassando o planeta Mercúrio em tamanho . Eles também são as únicas luas de Júpiter com massa suficiente para serem esféricas. Além disso, as três luas internas, Io, Europa e Ganimedes, são o único exemplo conhecido de ressonância de Laplace : os três corpos estão em ressonância orbital 4: 2: 1.
Se Galileu inicialmente os nomeou Medicea Sidera (em francês : "estrelas Medici") em homenagem à casa de Médici , os nomes que entram na posteridade são aqueles escolhidos por Simon Marius - que também reivindicou a paternidade da descoberta das luas - por sugestão de Johannes Kepler . Esses nomes correspondem a personagens da mitologia grega , amantes e amantes de Zeus ( Júpiter na mitologia romana ), ou seja, respectivamente Io , uma sacerdotisa de Hera e filha de Inachos ; Europa , filha de Agénor ; Ganimedes , copeiro dos deuses; e Callisto , uma ninfa de Artemis .
Representando 99,997% da massa orbitando Júpiter, elas permaneceram as únicas luas conhecidas do planeta por quase três séculos até a descoberta em 1892 da quinta maior, Amalthea , cujo diâmetro era muito menor.
Io é a lua galileana com a órbita mais próxima de Júpiter , tendo um semieixo maior de 421.800 quilômetros e um período de revolução de cerca de 42 horas. Além disso, é a quarta maior lua do Sistema Solar , por seu diâmetro médio de 3.643 km - embora seja a segunda menor das luas galileanas -, a mais densa delas e o conhecido objeto astronômico que contém a menor quantidade de água .
Com mais de 400 vulcões ativos, Io também é o objeto geologicamente mais ativo do Sistema Solar . Esta atividade geológica extrema é o resultado de um aquecimento das marés devido ao atrito gerado no interior da lua por suas interações gravitacionais com Júpiter , uma consequência de sua órbita mantida ligeiramente excêntrica por sua ressonância orbital com a Europa e Ganimedes . Esses vulcões produzem plumas de enxofre e dióxido de enxofre que sobem várias centenas de quilômetros acima da superfície e então cobrem as vastas planícies da lua com uma camada gelada de material, pintando-a em vários tons de cores. Os materiais produzidos por este vulcanismo constituem, por um lado, a fina e irregular atmosfera de Io e, por outro lado, produzem um grande toro de plasma ao redor de Júpiter devido à sua interação com a magnetosfera do planeta .
Esta área também é pontilhada por mais de 100 montanhas que são elevadas por fenômenos tectônicos na base da crosta de silicato . Alguns desses picos são mais altos do que o Monte Everest , apesar do fato de o raio de Io ser 3,5 vezes menor que o da Terra e quase igual ao da Lua . Ao contrário da maioria das luas do Sistema Solar Externo , que são feitas principalmente de água gelada , Io é composta de rocha de silicato em torno de um núcleo de ferro derretido ou pirita .
A Europa é a segunda lua galiléia em distância de Júpiter, tendo um semieixo maior de 671,100 quilômetros, e a menor das quatro com um diâmetro de 3,122 quilômetros , tornando-a a sexta maior lua do Sistema solar , depois da lua .
É composto principalmente de rocha de silicato e uma crosta de gelo de água , bem como provavelmente um núcleo de ferro e níquel . Tem uma atmosfera muito tênue , composta principalmente de oxigênio . Sua superfície apresenta, em particular, estrias glaciais e fissuras chamadas lineae, mas poucas crateras de impacto , tornando-a comparada às regiões polares da Terra.
Ele tem a superfície mais lisa de todos os objetos celestes conhecidos no Sistema Solar . Essa superfície jovem - com idade estimada de 100 milhões de anos - e sem relevo associado à presença de um campo magnético induzido leva à hipótese de que, apesar de uma temperatura superficial máxima de 130 K (−143 ° C ) , ela teria um oceano de águas subterrâneas, com profundidade em torno de 100 km , ambiente favorável para possível vida extraterrestre . O modelo predominante sugere que o aquecimento das marés devido à sua órbita ligeiramente excêntrica - mantida por sua ressonância orbital com Io e Ganimedes - permite que o oceano permaneça líquido e resultaria em um movimento do gelo semelhante à tectônica de placas , a primeira atividade desse tipo observada em um objeto diferente da Terra . O sal observado, certas características geológicas sugerem que o oceano interage com a crosta, fornecendo também uma fonte de pistas para determinar se a Europa poderia ser habitável .
Além disso, o Telescópio Espacial Hubble detecta regularmente a emissão de plumas de vapor d'água semelhantes às vistas em Enceladus , uma lua de Saturno , que seriam causadas por gêiseres em erupção.
Ganimedes , a terceira lua galileana em distância de Júpiter com um semieixo maior de 1.070.400 quilômetros, é o maior e mais massivo satélite natural do Sistema Solar, com um diâmetro médio de 5.262 km respectivamente - superior a 8% do planeta Mercúrio - e uma massa de 1,482 × 10 23 kg .
É um corpo totalmente diferenciado , com um núcleo líquido rico em ferro e uma crosta de gelo flutuando sobre um manto de gelo mais quente. O gelo da superfície estaria localizado em um oceano subglacial salgado localizado a 200 km de profundidade e que poderia conter mais água do que todos os oceanos da Terra juntos. Dois tipos principais de terra cobrem sua superfície: cerca de um terço das regiões escuras, crivadas de crateras de impacto e com 4 bilhões de anos; e, nos dois terços restantes, regiões mais claras, um pouco mais jovens e com sulcos largos. A causa deste distúrbio geológico não é bem conhecida, mas provavelmente é o resultado da atividade tectônica causada pelo aquecimento das marés e uma mudança no volume da lua durante sua história. A lua tem muitas crateras de impacto, mas muitas desapareceram ou são pouco visíveis porque estão cobertas por gelo que se forma acima, então chamado de palimpsesto .
É o único satélite do Sistema Solar conhecido por ter uma magnetosfera , provavelmente criada por efeito dínamo com convecção dentro do núcleo ferroso líquido. Sua fraca magnetosfera está incluída no campo magnético muito maior de Júpiter e conectada a ele por linhas de campo abertas. O satélite tem uma atmosfera fina contendo, em particular, dioxigênio (O 2)
Calisto é a lua galileana mais distante de Júpiter, com um semi-eixo maior de 1.882.700 quilômetros, bem como a segunda em tamanho, com um diâmetro médio de 2.410 km - e, portanto, a terceira maior lua do Sistema Solar. Entre as luas galileanas, é a menos densa de todas e a única a não estar em ressonância orbital. É composto aproximadamente por rocha e gelo em partes iguais e, devido à falta de aquecimento devido às marés , seria apenas parcialmente diferenciado . Calisto poderia ter um oceano de água líquida a mais de 100 quilômetros abaixo da superfície. Este último provavelmente hospedaria vida extraterrestre , embora isso seja considerado menos provável do que na Europa.
A superfície de Calisto é muito craterizada - é uma das luas com mais crateras no Sistema Solar - extremamente antiga e não mostra nenhum traço de atividade tectônica, apresentando em particular uma bacia de 3.000 km de largura chamada Valhalla provavelmente datando da formação do crosta do satélite. Além disso, é menos afetado pela magnetosfera de Júpiter do que outros satélites internos porque está mais longe do planeta, o que implica que foi considerado o corpo mais adequado para estabelecer uma base humana para ele. Exploração do sistema de Júpiter. A lua está rodeada por uma atmosfera muito fina composta principalmente por dióxido de carbono e provavelmente oxigênio molecular , bem como por uma ionosfera .
Esta tabela é formada a partir de dados fornecidos pela NASA em seu Jovian Satellite Fact Sheet . O tamanho das imagens está na respectiva escala das luas.
Io Jupiter I |
Europa Júpiter II |
Ganimedes Júpiter III |
Callisto Jupiter IV |
|
---|---|---|---|---|
Fotografia (por Galileo ) |
||||
Modelo de interior | ||||
Raio médio (km) |
1.821,5 | 1.560,8 | 2.631,2 | 2410,3 |
Massa (kg) |
8,932 × 10 22 | 4,8 × 10 22 | 1,482 × 10 23 | 1.076 × 10 23 |
Densidade (g / cm 3 ) |
3.530 | 3.010 | 1.940 | 1.830 |
Semi-eixo maior (km) |
421.800 | 671.100 | 1.070.400 | 1 882 700 |
Período orbital (dias terrestres) |
1.769.138 | 3.551.181 | 7.154 553 | 16.689.017 |
Período orbital (em relação a Io) |
1 | 2.0 | 4,0 | 9,4 |
Inclinação do eixo (graus) |
0,04 | 0,47 | 0,44 | 0,19 |
Excentricidade orbital | 0,004 | 0,009 | 0,001 | 0,007 |
Os vislumbres relatados pelas sondas revelaram a diversidade inesperada dos satélites de Júpiter e Saturno. No início dos anos 2000, embora houvesse consenso sobre o papel de certos parâmetros, essa “variedade extraordinária de origem ainda totalmente desconhecida” alimentou várias teorias. Ainda mais do que suas características geológicas individuais, a explicação da composição muito diferente de cada lua permanece um assunto de pesquisa dinâmica.
Lua | rem / dia |
---|---|
Io | 3600 |
Europa | 540 |
Ganimedes | 8 |
Calisto | 0,01 |
A observação de flutuações nas órbitas dos satélites galileanos indica que sua densidade média diminui com a distância de Júpiter. Calisto, a mais externa e menos densa das quatro luas, tem, portanto, uma densidade intermediária entre o gelo e a rocha, enquanto Io, a lua mais interna e mais densa, tem uma densidade intermediária entre a rocha e o ferro. Além disso, Calisto mostra uma superfície de gelo muito antiga, com fortes crateras e inalterada. Sua densidade é uniformemente distribuída, sugerindo que não possui núcleo rochoso ou metálico, mas é constituído por uma mistura homogênea de rocha e gelo. Pode ser a estrutura original de todas as luas.
A rotação das três luas internas, por outro lado, indica uma diferenciação de seus interiores com material mais denso no centro. Eles também revelam uma alteração significativa da superfície. Ganimedes mostra traços de atividade tectônica passada da superfície do gelo, incluindo derretimento parcial das camadas subterrâneas. A Europa revela um movimento mais dinâmico e recente, sugerindo uma crosta de gelo mais fina e um movimento análogo às placas tectônicas ainda ativas. Finalmente, Io, a lua mais interna, tem uma superfície de enxofre, vulcanismo ativo e nenhum sinal de gelo.
Tudo isso sugere que quanto mais perto a lua está de Júpiter, mais quente é o seu interior. O modelo atual é que as luas experimentam o aquecimento das marés devido ao campo gravitacional de Júpiter, na proporção inversa ao quadrado de sua distância do planeta gigante, devido às suas órbitas não circulares. Em todos os casos, exceto no de Calisto, que não é diferenciado , ele terá derretido o gelo interno e permitido que a rocha e o ferro afundem e a água cubra a superfície. Para Ganimedes, uma crosta de gelo espessa e sólida se formou. Na Europa mais quente, formou-se uma crosta mais fina e fácil de quebrar. Em Io, o aquecimento é tão extremo que toda a rocha derreteu e a água evaporou, tornando esta lua o objeto celeste com menos água no Sistema Solar.
Os quatro satélites de Galileu são os maiores satélites no sistema Jovian : o 5 º maior lua do sistema, Amalthea , tem dimensões de apenas 125 × 73 × 64 km , onde a Europa - a menor das luas de Galileu - tem um mais raio médio do que dez vezes maior, 1.561 km . Eles também são os únicos satélites de Júpiter grandes o suficiente para ter uma forma esférica e não irregular. Os satélites galileanos representam 99,997 % da massa que orbita Júpiter.
Para efeito de comparação, Ganimedes , o maior de todos os satélites naturais do Sistema Solar , é significativamente maior que Mercúrio e mede quase três quartos do diâmetro de Marte . Em todo o Sistema Solar, apenas Titã , Tritão e a Lua têm dimensões comparáveis às luas galileanas.
As luas galileanas têm órbitas fracamente excêntricas (menos de 0,009) e ligeiramente inclinadas em relação ao equador de Júpiter (menos de 0,74 °). Io, a mais próxima, está localizada a 421.800 km de Júpiter, um pouco menos de seis vezes o raio do planeta. Calisto, a mais distante, tem um semi-eixo maior igual a 1.882.700 km , ou 26 raios de Júpiter .
As órbitas de Io, Europa e Ganimedes, as três luas mais internas, apresentam um tipo particular de ressonância orbital , chamada ressonância de Laplace: seus períodos orbitais estão na proporção de 1: 2: 4, ou seja, a Europa leva o dobro do tempo Io viaja em sua órbita e Ganimedes quatro vezes mais. Suas fases orbitais também estão ligadas e impedem a ocorrência de uma conjunção tripla . Mais precisamente, a relação entre as longitudes dos três satélites é dada por :, onde está a libração , os satélites não estando exatamente em ressonância.
Calisto, mais distante, não está em ressonância com as outras luas. Além disso, os outros satélites naturais de Júpiter tendo uma massa muito menor e estando relativamente longe dos satélites galileanos, sua influência nas órbitas é insignificante.
Especula-se que os satélites regulares de Júpiter - dos quais os satélites Galileanos fazem parte - se formaram a partir de um disco circunstelar , um anel de gás de acreção e detritos sólidos ao redor de Júpiter semelhante a um disco protoplanetário . No entanto, não há um consenso claro sobre o mecanismo de formação de satélites.
As simulações sugerem que, embora esse disco tivesse uma massa relativamente alta em um ponto, com o tempo uma fração substancial (vários décimos de um por cento) da massa de Júpiter capturada na nebulosa solar teria passado por ele. No entanto, um disco com uma massa de apenas 2% da de Júpiter é suficiente para explicar a presença dos satélites existentes e, em particular, a existência dos satélites galileus que constituem a extrema maioria da massa orbitando em torno de Júpiter.
Assim, um primeiro modelo sugere que teria havido várias gerações de satélites de uma massa comparável aos satélites galileanos no início da história de Júpiter. Cada geração de luas teria experimentado uma rotação espiral em direção a Júpiter, devido ao arrasto do disco, antes de se desintegrar uma vez localizada dentro do limite de Roche do planeta. Novas luas teriam então se formado a partir de outros detritos capturados na nebulosa. Na época em que a geração atual foi formada, o disco estava afilado a ponto de não mais interferir fortemente nas órbitas das luas. Além disso, se as luas são sempre desaceleradas por um arrasto, elas também são protegidas pela ressonância de Laplace fixando as órbitas de Io, Europa e Ganimedes.
No entanto, um modelo concorrente sugere que as luas teriam se formado lentamente a partir do disco protoplanetário e que não teria havido gerações: as diferenças de Io totalmente rochoso para Calisto feito de meio gelo e rocha seriam devido a esta formação lenta, como bem como a criação da ressonância Laplace.
As quatro luas galileanas seriam brilhantes o suficiente para serem vistas a olho nu , se estivessem mais longe de Júpiter. Assim, a principal dificuldade em observá-los é que estão localizados muito próximos ao planeta e, portanto, submersos em sua luminosidade, que é 200 vezes maior que a deles. Sua separação angular máxima de Júpiter é entre 2 e 10 minutos de arco , perto do limite da visão humana. Eles são, no entanto, distinguíveis com binóculos de baixa ampliação.
Essa dificuldade de observação a olho nu leva alguns astrônomos a questionar a afirmação de que Gan De podia ver as luas mais de dois milênios antes da invenção dos óculos e telescópios astronômicos . No entanto, a partir do XIX ° século , Simon Newcomb argumenta que uma combinação de Ganimedes e Callisto oposição poderia ajudar a superar o brilho de Júpiter. No entanto, isso exigiria uma acuidade visual muito boa e os riscos de um falso positivo são muito altos para que isso seja geralmente confirmado.
Quando as luas passam entre Júpiter e a Terra, ocorre um trânsito . As luas, especialmente Ganimedes por causa de suas dimensões maiores, também projetam sombras no planeta, visíveis com um telescópio. Trânsitos duplos - duas luas simultaneamente em trânsito além de Júpiter - ocorrem uma ou duas vezes por mês. Um trânsito triplo, como o observado por Hubble da Europa, Callisto e Io the24 de janeiro de 2015, só acontece uma ou duas vezes por década. Devido à ressonância orbital das três luas galileanas internas, no entanto, é impossível observar um trânsito quádruplo.
Lua |
Magnitude aparente em oposição |
Albedo geométrico | Separação máxima da oposição |
---|---|---|---|
Io | 5,02 ± 0,03 | 0,63 ± 0,02 | 2 '27 " |
Europa | 5,29 ± 0,02 | 0,67 ± 0,03 | 3 '54 " |
Ganimedes | 4,61 ± 0,03 | 0,43 ± 0,02 | 6 '13 " |
Calisto | 5,65 ± 0,10 | 0,17 ± 0,02 | 10 '56 " |
Graças às melhorias feitas por Galileu em seu telescópio astronômico , atingindo uma ampliação de 20, ele conseguiu observar objetos celestes de forma mais distinta do que era possível antes, mesmo observando novos como os satélites galileus.
a 7 de janeiro de 1610, Galileu escreve uma carta mencionando a observação na Universidade de Pádua de três estrelas fixas perto de Júpiter com seu telescópio astronômico. Ele então observou apenas três: ele não conseguiu distinguir Io e Europa devido à baixa potência de seu telescópio e as duas estrelas foram, portanto, registradas como um único ponto de luz. No dia seguinte, ele os vê pela primeira vez como corpos separados: o8 de janeiro de 1610é, portanto, considerada a data da descoberta da Europa e Io pela IAU . Ele continua suas observações regularmente atéMarço de 1610, data em que ele publica em Veneza Sidereus nuncius ("o Mensageiro estelar") na qual ele conclui que esses corpos não são estrelas fixas, mas sim objetos celestes orbitando ao redor de Júpiter.
Estes são os primeiros satélites naturais descobertos em órbita ao redor de um planeta diferente da Terra . Essas estrelas, também as primeiras a serem descobertas por meio de um instrumento e não a olho nu, demonstram que o telescópio astronômico e, em seguida, os telescópios têm um interesse real para os astrônomos, permitindo-lhes observar novos objetos celestes. Além disso, a descoberta de objetos orbitando em torno de um planeta diferente da Terra fornece evidências muito importantes que invalidam o geocentrismo . Se Sidereus nuncius não mencionasse explicitamente o modelo heliocêntrico promovido por Nicolau Copérnico , parece que Galileu teria sido um defensor dessa teoria.
Xi Zezong, historiador da astronomia, defende que o astrônomo chinês Gan De observou uma "pequena estrela vermelha" perto de Júpiter em 362 aC. AD , que poderia ter sido Ganimedes . Na verdade, os astrônomos defendem que as luas galileanas podem ser distinguidas a olho nu, durante seu alongamento máximo e sob condições de observação excepcionais. Se confirmado, pode ser anterior à descoberta de Galileu em quase dois milênios. No entanto, isso é rejeitado por alguns astrônomos porque as luas galiléias estão muito submersas no brilho de Júpiter para serem observadas a olho nu, além disso, quando sua existência é ignorada.
Em 1614, em seu Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici ( O mundo jupiteriano descoberto em 1609 graças ao telescópio belga ), o astrônomo alemão Simon Marius afirma ter descoberto esses objetos no final de 1609, alguns semanas antes de Galileu. Este último lança dúvidas sobre esta afirmação em 1623 e rejeita a obra de Marius como plágio, acusações às quais ele não pode responder porque ele morre logo depois. Em última análise, a autoria da descoberta dos satélites é atribuída a quem primeiro publicou sua obra, explicando que Galileu é o único creditado. No entanto, se a reputação de Marius é prejudicada por essas acusações de plágio, astrônomos como Oudemans acreditam que ele teve a capacidade de fazer essa descoberta ao seu lado simultaneamente. Além disso, Simon Marius foi o primeiro a publicar tabelas astronômicas dos movimentos dos satélites, em 1614.
Galileu, tendo sido de 1605 a 1608 tutor de Cosimo II de Medici - entretanto tornou-se Grão-Duque da Toscana em 1609 -, procura aproveitar esta descoberta para obter os seus favores e tornar-se seu patrono . Assim, logo após sua descoberta, ele escreveu ao secretário do grão-duque:
“Deus me abençoou para poder, por um sinal tão singular, revelar a meu Senhor minha devoção e o desejo de que seu glorioso nome vivesse igual entre as estrelas, e já que sou eu, o primeiro descobridor, nomeá-los novos planetas, eu desejo, em imitação dos grandes sábios que colocaram os mais excelentes heróis desta época entre as estrelas, para registrá-los em nome de Sua Alteza Serena o Grão-Duque. "
- Galileo, o 13 de fevereiro de 1610
Ele também pergunta se as estrelas deveriam ser chamadas de Cosmica Sidera (em francês : "estrelas cósmicas") em homenagem a Cosme, ou de Medicea Sidera (em francês : "estrelas medicadas"), que homenagearia os quatro irmãos da casa dos Médici (Cosme, Francesco, Carlo e Lorenzo). O secretário, na opinião de Cosimo II, responde que a segunda proposição é a melhor.
a 19 de março, ele envia ao grão-duque o telescópio que ele usou para observar as luas de Júpiter pela primeira vez com uma cópia de seu Sidereus Nuncius onde, seguindo o conselho do secretário, ele nomeia as quatro luas de Medicea Sidera . Na introdução desta publicação, ele também escreve:
“Assim que as graças imortais de sua alma começaram a brilhar na Terra, estrelas brilhantes se oferecem nos céus que, como línguas, falarão e celebrarão suas mais excelentes virtudes para sempre. Aqui estão, pois, quatro estrelas reservadas ao teu ilustre nome (...) que (...) fazem as suas viagens e orbitam com uma velocidade maravilhosa em torno da estrela de Júpiter (...) como filhos da mesma família. (...) De fato, parece que o próprio Criador das Estrelas, por argumentos claros, me exortou a chamar esses novos planetas pelo nome ilustre de Vossa Alteza antes de todos os outros. "
- Galileo, Sidereus Nuncius
Entre os outros nomes propostos, encontramos Principharus , Victipharus , Cosmipharus e Ferdinandipharus , em homenagem aos quatro irmãos Medici, nomes que Giovanni Hodierna , discípulo de Galileu e autor da primeira efeméride ( Medicaeorum Ephemerides , 1656), usa. Johannes Hevelius os chama de Circulatores Jovis ou Jovis Comites , e Jacques Ozanam Gardes ou Satélites (do latim satélites, satélites : “escolta” ). Nicolas-Claude Fabri de Peiresc , por sua vez, atribui-lhes os seguintes nomes pela ordem de distância de Júpiter: Cósimo, o Jovem , Cósimo , o Velho , Maria e Catarina .
No entanto, embora Simon Marius não seja creditado pela descoberta dos satélites galileus, são os nomes que ele deu a eles que permanecem na posteridade. Em sua publicação de 1614, Mundus Jovialis , ele propôs vários nomes alternativos para a lua mais próxima de Júpiter, como " Mercúrio de Júpiter" e "o primeiro planeta Joviano" e fez o mesmo para os seguintes. Baseado em uma sugestão de Johannes Kepler emOutubro de 1613, ele também projeta um esquema de nomenclatura em que cada lua recebe o nome de uma amante ou amante do deus grego Zeus (seu equivalente romano é Júpiter ). Por ordem de distância do planeta, ele, portanto, os nomeia Io , Europa , Ganimedes e Calisto , escrevendo:
“Os poetas censuram Júpiter por seus amores irregulares. Três meninas são especialmente mencionadas como tendo sido cortejadas com sucesso por Júpiter. Io, filha dos Inachos, Calisto de Lycaon, Europa de Agenor. Depois, há Ganimedes, o belo filho do Rei Tros, que Júpiter, tendo assumido a forma de uma águia, carrega para o céu nas costas, como os poetas o contam fabulosamente, e em particular Ovídio. Portanto, acho que não terei errado se a Primeira for chamada por mim de Io, a Segunda Europa, a Terceira, por causa da majestade de sua luz, Ganimedes, a Quarta Calisto. "
- Simon Marius, Mundus Jovialis
Galileu se recusa a usar os nomes propostos por Marius e, portanto, inventa o sistema de numeração permanente que ainda é usado hoje, em paralelo com os nomes próprios. A numeração começa com a lua mais próxima de Júpiter: I para Io, II para a Europa, III para Ganimedes e IV para Calisto. Galileo usa esse sistema em seus cadernos. Um dos motivos apresentados para a não adoção dos nomes próprios propostos por Galileu é que os astrônomos ingleses e franceses, que não tinham a mesma relação com a família Médici, acreditavam que as luas pertenciam mais a Júpiter do que a príncipes vivos.
Os nomes dados por Simon Marius começam a ser amplamente utilizado até séculos mais tarde, no XX º século . Em grande parte da literatura astronômica anterior, as luas eram geralmente referidas por sua designação numérica romana , por exemplo com Io como "Júpiter I" ou como "o primeiro satélite de Júpiter" . Este perdendo popularidade após a descoberta de satélites com órbitas mais íntimos, como Amalthea , em 1892, e muitos novos satélites de Júpiter, no início do XX ° século.
Galileu desenvolveu por volta de 1612 um método de determinação da longitude baseado na sincronização das órbitas das luas galileanas com as efemérides . Assim, os horários dos eclipses lunares - vários deles ocorrem todos os dias na Terra - podem ser calculados com precisão com antecedência e comparados a observações locais em terra ou em um barco para determinar a hora local e, portanto, a longitude .
O método requer um telescópio porque as luas não são visíveis a olho nu. No entanto, o principal problema dessa técnica é que é difícil observar as luas galileanas usando um telescópio em uma nave em movimento, problema que Galileu tenta resolver com a invenção do celatone , um dispositivo em movimento . telescópio.
Para permitir a determinação do tempo a partir das posições das luas observadas, é proposto um dispositivo denominado jovilabe : é um computador analógico que dá o dia e a hora a partir das posições observadas das luas e que leva o nome de suas semelhanças a um astrolábio . Os problemas práticos continuam grandes e, em última análise, esse método nunca é usado no mar.
Por outro lado, em terra, esse método é útil e preciso. Um dos primeiros exemplos é a medição da longitude do sítio do antigo observatório de Tycho Brahe na ilha de Hven , graças a tabelas de eclipses publicadas em 1668 por Jean-Dominique Cassini . Assim, este último fazendo observações em Paris e Jean Picard em Hven em 1671 e 1672, eles conseguem obter um valor de 42 minutos 10 segundos a leste de Paris, correspondendo a 10 ° 32 ′ 30 ″ , ou cerca de 12 minutos de arco (1 / 5 °) mais do que o valor exato. Além disso, este método é usado pelos mesmos dois astrônomos para mapear a França .
Em 1690, tabelas mais precisas dos eclipses de Io foram publicadas em Connaissance des temps , a precisão das efemérides sendo progressivamente melhorada durante o século seguinte, em particular por Giacomo Filippo Maraldi , James Bradley e Pehr Wilhelm Wargentin .
Pelos próximos dois séculos e meio, os satélites permaneceram como pontos brilhantes não resolvidos com uma magnitude aparente de cerca de 5 em contraste com os telescópios dos astrônomos. No XVII th satélites século de Galileu são usados para validar a terceira lei de Kepler do movimento planetário ou determinar o tempo necessário para a luz viajar entre Júpiter e Terra. Graças às efemérides produzidas por Jean-Dominique Cassini, Pierre-Simon de Laplace cria uma teoria matemática para explicar a ressonância orbital de Io, Europa e Ganimedes, o que resulta em melhores previsões das órbitas das luas. Posteriormente, descobriu-se que essa ressonância teve um efeito profundo nas geologias das três luas.
Progress telescópios no final do XIX ° século permitir que astrônomos para resolver as grandes características da superfície de Io, entre outros. Na década de 1890, Edward E. Barnard foi o primeiro a observar variações na luminosidade de Io entre suas regiões equatorial e polar, deduzindo corretamente que elas eram devidas a diferenças de cor e albedo entre essas duas regiões, e não a uma forma hipotética de ovo do satélite, como proposto por William Pickering , ou dois objetos separados, como inicialmente pensado pelo próprio Barnard.
Observações telescópicas do mid XX th século usado para obter informações sobre as luas. Por exemplo, observações espectroscópicas sugerem que a superfície de Io é virgem de gelo de água , uma substância encontrada em grandes quantidades em outros satélites galileanos.
A partir da década de 1970, a maioria das informações sobre as luas lunares é obtida por meio da exploração espacial . No entanto, após a planejada destruição de Galileu na atmosfera de Júpiter emSetembro 2003, novas observações vêm de telescópios terrestres. Em particular, as imagens ópticas adaptativas do Telescópio Keck no Havaí e as imagens do Telescópio Espacial Hubble tornam possível monitorar as luas mesmo sem uma espaçonave no sistema de Júpiter .
A exploração espacial das luas galeanas começa com os sobrevôos das sondas espaciais da NASA Pioneer 10 e Pioneer 11 , em 1973 e 1974, respectivamente. As duas sondas passam a uma curta distância de Júpiter e de várias de suas luas, tirando as primeiras fotos detalhadas desses corpos celestes, embora estes permaneçam de baixa resolução.
Eles fornecem dados científicos que permitem o estudo das luas com, por exemplo, para Io um melhor cálculo de sua densidade e a descoberta de uma fina atmosfera ou para Ganimedes uma determinação mais precisa de suas características físicas e as primeiras imagens de seus elementos. superfície.
Programa VoyagerO sistema Jovian voou novamente em 1979 pelas sondas gêmeas Voyager 1 e Voyager 2 , seu sistema de imagem mais avançado fornecendo imagens muito mais detalhadas.
Os numerosos instrumentos transportados por essas sondas espaciais, combinados com as 33.000 fotos tiradas, permitem um estudo aprofundado das luas galileanas e conduzem, em particular, à descoberta do vulcanismo em Io , os primeiros vulcões ativos descobertos em outro. corpo do Sistema Solar do que a Terra. Na esteira de Io, um toro de plasma que desempenha um papel importante na magnetosfera de Júpiter é detectado.
Eles fornecem imagens mais detalhadas da jovem superfície gelada da Europa, sugerindo atividade tectônica em andamento. Essas imagens também levam muitos cientistas a especular sobre a possibilidade de um oceano líquido subterrâneo. Eles fornecem detalhes sobre o tamanho do Ganimedes, revelando que ele é na verdade maior que o de Titã , o que permite que seja reclassificado como o maior satélite natural do Sistema Solar. Mais da metade da superfície de Calisto é fotografada com uma resolução de 1–2 km com medições precisas de sua temperatura, massa e forma.
GalileoA sonda espacial Galileo chega ao sistema de Júpiter emDezembro de 1995após uma viagem de seis anos da Terra para acompanhar as descobertas das duas sondas Voyager e observações terrestres feitas nos anos seguintes.
Resultados significativos são alcançados por Io, com a identificação de seu grande núcleo ferroso semelhante ao encontrado nos planetas terrestres do interior do sistema solar eo estudo de suas erupções regulares que mostram uma superfície evoluindo como sobrevôos. Muitos sobrevôos próximos da Europa são realizados durante a "Missão Galileo Europa" e "Missão Galileo Millennium" , com o objetivo do estudo químico da Europa até a busca por vida extraterrestre em seu oceano subglacial . O campo magnético de Ganimedes foi descoberto em 1996 e seu oceano subglacial em 2001. A sonda finalmente conclui o trabalho de fotografar toda a superfície de Calisto e tira fotos com resolução de até 15 metros.
A missão Galileo foi estendida duas vezes, em 1997 e 2000, e durou oito anos no total. Quando a missão Galileo termina, a NASA direciona a sonda para Júpiter para destruição controlada em 21 de setembro de 2003 . Trata-se de um cuidado para evitar que a sonda, a priori não estéril , atinja a futura Europa e a contamine com microrganismos terrestres.
Novos horizontesA sonda espacial New Horizons , a caminho de Plutão e do Cinturão de Kuiper , sobrevoa o sistema Joviano em28 de fevereiro de 2007para uma manobra de assistência gravitacional . As câmeras da New Horizons fotografam as erupções dos vulcões de Io e, de maneira mais geral, tiram fotos detalhadas das luas galileanas. Essas fotos permitem que mapas topográficos da Europa e Ganimedes sejam feitos.
JunoEm 2011, a NASA lançou a sonda Juno como parte do programa Novas Fronteiras , cujo objetivo é realizar um estudo detalhado da estrutura interna de Júpiter a partir de uma órbita polar , raspando periodicamente sua superfície. A sonda espacial entra em órbita emjulho de 2016com uma órbita bastante elíptica , com um período de 14 dias , o que evita em grande parte o cinturão de radiação planetária muito intenso da sonda , que pode danificá-la. Esta órbita, no entanto, mantém Juno fora dos planos orbitais das luas galileanas. Assim, o estudo das luas não é a prioridade, mas os dados ainda são coletados quando chegar a hora certa.
Júpiter Icy Moon Explorer ( JUICE ) é uma missão planejada da Agência Espacial Europeia como parte do programa espacial científico Cosmic Vision para o sistema de Júpiter, que deve ser colocado sucessivamente na órbita de Júpiter e Ganimedes. Esta é a primeira missão a um planeta do Sistema Solar Externo não desenvolvido pela NASA. O lançamento do JUICE está agendado para 2022, com previsão de chegada a Júpiter emOutubro de 2029graças à assistência gravitacional da Terra e de Vênus .
JUICE deve estudar no vôo repetido de três luas geladas de Júpiter , ou seja, Calisto , Europa e Ganimedes , antes de entrar em órbita em 2032 em torno do último para um estudo mais aprofundado a ser concluído em 2033.
Europa Clipper (2025)Europa Clipper é uma missão planejada da NASA para o sistema de Júpiter, com foco na Europa . O lançamento da sonda está programado para 2025 com uma chegada a Júpiter no final da década de 2020 ou início de 2030, dependendo do lançador escolhido.
É uma sonda espacial de mais de 3 toneladas que transporta vários instrumentos, incluindo um radar que permite sondar o oceano sob o gelo, investigar a habitabilidade da lua e ajudar a selecionar locais para uma futura sonda . Após um trânsito de mais de 6 anos , com recurso à assistência gravitacional de Vênus e da Terra, a sonda espacial deve ser colocada em órbita ao redor de Júpiter. A parte científica da missão inclui 45 sobrevôos da Europa, durante um período de 3,5 anos.
As luas de Galileu, são um cenário propício para a ficção científica desde o início do XX ° século com, entre outros, A Lua Mad (1935), de Stanley G. Weinbaum Io ou Redemption Cairn (1936) por Stanley G. Weinbaum para a Europa. A natureza da superfície da lua sempre deixa espaço para a especulação como no desenho abaixo contras em um livro sobre astronomia russo 1903. Mais tarde, em meados do XX ° século, a possibilidade de alienígena vida na estas luas inspira os autores e designers de revistas populares como Amazing Stories ou Fantastic Adventures .
Isaac Asimov imagina uma atmosfera propícia à vida em Callisto em Dangereuse Callisto (1940). Robert A. Heinlein centra a ação em Ganimedes em Apple Trees in the Sky (1953) e evoca uma terraformação de Calisto. As luas galileanas são mencionadas em outros romances do autor, como Double Étoile (1956) ou Le Ravin des ténèbres (1970) .
Graças às informações fornecidas por várias missões de exploração espacial , a representação dos satélites galileanos está evoluindo. De Arthur C. Clarke 2010 novela : Odyssey Two (1982), por exemplo, é muitas vezes referida como da Europa famosa mais sci-fi retrato , com astronautas a voar sobre ele receber a mensagem enigmática: ". Não tente um pouso aqui” (In Inglês : tentativa de não pousar lá ). Este signo de vida fictício segue então a informação real da descoberta de uma geologia ativa na lua e esta citação também é usada regularmente em artigos de imprensa que tratam da lua. Sua sequência, 2061: Odyssey Three (1987) gira em torno de Ganymede. As luas galileanas como um todo são notavelmente o cenário principal do Dream of Galileo (2009) de Kim Stanley Robinson onde, como em 2312 (2012) do mesmo autor, a superfície vulcânica de Io é, por exemplo, transcrita e desempenha um papel em o enredo.
No cinema são realizados vários filmes centrados nas luas, como, entre outros, Outland ... Far from the Earth (1981) de Peter Hyams , Europa Report (2013) de Sebastián Cordero ou Io (2019) de Jonathan Helpert . Ganymède, por sua vez, é um conjunto da série The Expanse (2017).
Por fim, os satélites Galileanos, cada um com uma aparência característica, são decorações comuns de níveis de ação em jogos como Halo (2001), Call of Duty: Warfare Infinite (2016) ou Destiny 2 (2017) .
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