Las lunas galileanas ( /ˌɡælɪˈleɪ.ən/ ) , [1] o satélites galileanos , son las cuatro lunas más grandes de Júpiter : Ío , Europa , Ganímedes y Calisto . Son los objetos del Sistema Solar más visibles después de Saturno , el más tenue de los planetas clásicos ; aunque su proximidad al brillante Júpiter hace que la observación a simple vista sea muy difícil, se ven fácilmente con binoculares comunes , incluso en condiciones de cielo nocturno de alta contaminación lumínica . La invención del telescopio permitió el descubrimiento de las lunas en 1610. A través de esto, se convirtieron en los primeros objetos del Sistema Solar descubiertos desde que los humanos comenzaron a rastrear los planetas clásicos, y los primeros objetos que se encontraron orbitando cualquier planeta más allá de la Tierra.
Son lunas de masa planetaria y se encuentran entre los objetos más grandes del Sistema Solar . Las cuatro, junto con Titán , Tritón y la Luna de la Tierra , son más grandes que cualquiera de los planetas enanos del Sistema Solar . La más grande, Ganimedes, es la luna más grande del Sistema Solar y supera al planeta Mercurio en tamaño (aunque no en masa). Calisto es solo un poco más pequeña que Mercurio en tamaño; las más pequeñas, Ío y Europa, son aproximadamente del tamaño de la Luna. Las tres lunas interiores (Ío, Europa y Ganimedes) están en una resonancia orbital de 4:2:1 entre sí. Si bien las lunas galileanas son esféricas, todas las lunas restantes de Júpiter tienen formas irregulares porque son demasiado pequeñas para que su autogravitación las atraiga hacia esferas.
Las lunas galileanas reciben su nombre de Galileo Galilei , quien las observó en diciembre de 1609 o enero de 1610, y las reconoció como satélites de Júpiter en marzo de 1610; [2] siguieron siendo las únicas lunas conocidas de Júpiter hasta el descubrimiento de la quinta luna más grande de Júpiter, Amaltea , en 1892. [3] Galileo inicialmente nombró su descubrimiento Cosmica Sidera (" estrellas de Cosimo") o Estrellas de Médicis , pero los nombres que finalmente prevalecieron fueron elegidos por Simon Marius . Marius descubrió las lunas de forma independiente casi al mismo tiempo que Galileo, el 8 de enero de 1610, y les dio sus nombres individuales actuales, en honor a personajes mitológicos que Zeus sedujo o raptó , que fueron sugeridos por Johannes Kepler en su Mundus Jovialis , publicado en 1614. [4] Su descubrimiento mostró la importancia del telescopio como herramienta para los astrónomos al probar que había objetos en el espacio que no se pueden ver a simple vista. El descubrimiento de cuerpos celestes orbitando algo distinto de la Tierra asestó un duro golpe al entonces aceptado (entre los europeos cultos) sistema mundial ptolemaico , una teoría geocéntrica en la que todo orbita alrededor de la Tierra.
Como resultado de las mejoras que Galileo Galilei introdujo en el telescopio , con una capacidad de aumento de 20x, [5] pudo ver los cuerpos celestes con mayor claridad de lo que era posible anteriormente. Esto le permitió observar en diciembre de 1609 o enero de 1610 lo que se conoció como las lunas galileanas. [6] [7]
El 7 de enero de 1610, Galileo escribió una carta en la que mencionaba por primera vez las lunas de Júpiter. En ese momento, vio solo tres de ellas y creyó que eran estrellas fijas cercanas a Júpiter. Continuó observando estos orbes celestes desde el 8 de enero hasta el 2 de marzo de 1610. En estas observaciones, descubrió un cuarto cuerpo y también observó que los cuatro no eran estrellas fijas, sino que orbitaban alrededor de Júpiter. [6]
El descubrimiento de Galileo demostró la importancia del telescopio como herramienta para los astrónomos al mostrar que había objetos en el espacio por descubrir que hasta entonces habían permanecido invisibles a simple vista. Más importante aún, el descubrimiento de cuerpos celestes que orbitaban algo distinto de la Tierra asestó un golpe al entonces aceptado sistema mundial ptolemaico , que sostenía que la Tierra estaba en el centro del universo y todos los demás cuerpos celestes giraban a su alrededor. [8] El Sidereus Nuncius ( El mensajero estelar ) de Galileo del 13 de marzo de 1610 , que anunciaba las observaciones celestiales a través de su telescopio, no menciona explícitamente el heliocentrismo copernicano , una teoría que colocaba al Sol en el centro del universo. Sin embargo, Galileo aceptó la teoría copernicana. [6]
Un historiador chino de astronomía, Xi Zezong , ha afirmado que una "pequeña estrella rojiza" observada cerca de Júpiter en el año 364 a. C. por el astrónomo chino Gan De podría haber sido Ganimedes. De ser cierto, esto podría ser anterior al descubrimiento de Galileo en unos dos milenios. [9]
Las observaciones de Simon Marius son otro ejemplo notable de observación, y más tarde informó haber observado las lunas en 1609. [10] Sin embargo, debido a que no publicó estos hallazgos hasta después de Galileo, existe un grado de incertidumbre en torno a sus registros. [10]
En 1605, Galileo había sido contratado como tutor de matemáticas para Cosimo de Médici . En 1609, Cosimo se convirtió en el Gran Duque Cosimo II de Toscana . Galileo, buscando el patrocinio de su ahora rico ex alumno y de su poderosa familia, utilizó el descubrimiento de las lunas de Júpiter para conseguirlo. [6] El 13 de febrero de 1610, Galileo escribió al secretario del Gran Duque:
"Dios me honró con poder, por tan singular señal, revelar a mi Señor mi devoción y el deseo que tengo de que su glorioso nombre viva igual entre las estrellas, y puesto que a mí, el primer descubridor, me corresponde dar nombre a estos nuevos planetas, deseo, a imitación de los grandes sabios que colocaron entre las estrellas a los más excelentes héroes de aquella época, inscribir en éstos el nombre del Serenísimo Gran Duque." [6]
Galileo inicialmente llamó a su descubrimiento Cosmica Sidera ("las estrellas de Cosimo"), en honor exclusivo de Cosimo. [a] El secretario de Cosimo sugirió cambiar el nombre a Medicea Sidera ("las estrellas de los Medici "), en honor a los cuatro hermanos Medici (Cosimo, Francesco, Carlo y Lorenzo). [6] El descubrimiento fue anunciado en el Sidereus Nuncius ("Mensajero estelar"), publicado en Venecia en marzo de 1610, menos de dos meses después de las primeras observaciones.
El 12 de marzo de 1610, Galileo escribió su carta dedicatoria al duque de Toscana y al día siguiente envió una copia al gran duque, con la esperanza de obtener su apoyo lo antes posible. El 19 de marzo, envió al gran duque el telescopio que había utilizado para ver por primera vez las lunas de Júpiter, junto con una copia oficial de Sidereus Nuncius ( El mensajero de las estrellas ) que, siguiendo el consejo del secretario, nombró a las cuatro lunas las estrellas de Médicis. [6] En su introducción dedicatoria, Galileo escribió:
Apenas han comenzado a brillar sobre la tierra las gracias inmortales de vuestra alma, cuando se ofrecen en los cielos brillantes estrellas que, como lenguas, hablarán y celebrarán por siempre vuestras más excelentes virtudes. He aquí, pues, cuatro estrellas reservadas a vuestro ilustre nombre... que... hacen sus viajes y órbitas con una velocidad maravillosa alrededor de la estrella de Júpiter... como hijos de la misma familia... En efecto, parece que el mismo Hacedor de las Estrellas, con claros argumentos, me advirtió que llamara a estos nuevos planetas con el ilustre nombre de Vuestra Alteza antes que a todos los demás. [6]
Otros nombres propuestos incluyen:
Los nombres que finalmente prevalecieron fueron elegidos por Simon Marius , quien descubrió las lunas de forma independiente al mismo tiempo que Galileo: las bautizó por sugerencia de Johannes Kepler en honor a los amantes del dios Zeus (el equivalente griego de Júpiter), en su Mundus Jovialis , publicado en 1614: [13]
Los poetas censuran mucho a Júpiter por sus amores irregulares. Se mencionan especialmente tres doncellas que fueron cortejadas clandestinamente por Júpiter con éxito: Ío, hija del río Ínaco, Calisto de Licaón, Europa de Agenor. Luego estaba Ganimedes, el hermoso hijo del rey Tros, a quien Júpiter, habiendo tomado la forma de un águila, transportó al cielo sobre su espalda, como cuentan fabulosamente los poetas... Creo, por tanto, que no habré obrado mal si llamo al Primero Ío, al Segundo Europa, al Tercero, por la majestuosidad de su luz, Ganimedes, al Cuarto Calisto... Esta fantasía y los nombres particulares que se le dieron me los sugirió Kepler, astrónomo imperial, cuando nos conocimos en la feria de Ratisbona en octubre de 1613. Así que si, como broma y en memoria de nuestra amistad que entonces comenzó, lo saludo como padre conjunto de estas cuatro estrellas, tampoco estaré obrando mal.
Galileo se negó rotundamente a utilizar los nombres de Marius y, como resultado, inventó el sistema de numeración que todavía se utiliza hoy en día, en paralelo con los nombres propios de las lunas. Los números van desde Júpiter hacia afuera, por lo tanto, I, II, III y IV para Ío, Europa, Ganímedes y Calisto respectivamente. [14] Galileo utilizó este sistema en sus cuadernos, pero nunca lo publicó. [13] Los nombres numerados (Júpiter x ) se utilizaron hasta mediados del siglo XX, cuando se descubrieron otras lunas interiores y los nombres de Marius se empezaron a utilizar ampliamente. [14]
El descubrimiento de Galileo tuvo aplicaciones prácticas. Para navegar con seguridad era necesario determinar con precisión la posición de un barco en el mar. Si bien la latitud se podía medir con bastante precisión mediante observaciones astronómicas locales, para determinar la longitud era necesario conocer la hora de cada observación sincronizada con la hora de una longitud de referencia. El problema de la longitud era tan importante que España, Holanda y Gran Bretaña ofrecieron grandes premios para su solución en diversas ocasiones.
Galileo propuso determinar la longitud basándose en el tiempo de las órbitas de las lunas galileanas. [16] Los tiempos de los eclipses de las lunas podían calcularse con precisión de antemano y compararse con las observaciones locales en tierra o en barco para determinar la hora local y, por lo tanto, la longitud. Galileo solicitó en 1616 el premio español de 6.000 ducados de oro con una pensión vitalicia de 2.000 al año, y casi dos décadas después el premio holandés, pero para entonces estaba bajo arresto domiciliario por posible herejía . [17] : 15–16
El principal problema de la técnica de las lunas jovianas era que resultaba difícil observar las lunas galileanas a través de un telescopio en una nave en movimiento, un problema que Galileo intentó resolver con la invención del celatón . Otros sugirieron mejoras, pero sin éxito. [15]
Los estudios cartográficos de tierras tuvieron el mismo problema para determinar la longitud, aunque en condiciones de observación menos severas. El método resultó práctico y fue utilizado por Giovanni Domenico Cassini y Jean Picard para volver a cartografiar Francia . [18]
Algunos modelos predicen que puede haber habido varias generaciones de satélites galileanos en la historia temprana de Júpiter. Cada generación de lunas que se formó habría caído en espiral hacia Júpiter y habría sido destruida, debido a las interacciones de marea con el disco proto-satélite de Júpiter , formándose nuevas lunas a partir de los restos restantes. Para cuando se formó la generación actual, el gas en el disco proto-satélite se había reducido hasta el punto de que ya no interfería en gran medida con las órbitas de las lunas. [19] [20]
Otros modelos sugieren que los satélites galileanos se formaron en un disco proto-satélite, en el que los tiempos de formación fueron comparables o más cortos que los tiempos de migración orbital. [21] Ío es anhidro y probablemente tiene un interior de roca y metal. [19] Se cree que Europa contiene un 8% de hielo y agua en masa y el resto roca. [19] Estas lunas son, en orden creciente de distancia a Júpiter:
Ío (Júpiter I) es la más interna de las cuatro lunas galileanas de Júpiter; con un diámetro de 3642 kilómetros, es la cuarta luna más grande del Sistema Solar, y es solo marginalmente más grande que la luna de la Tierra . Recibió su nombre de Ío , una sacerdotisa de Hera que se convirtió en una de las amantes de Zeus . Se lo conocía como "Júpiter I", o "El primer satélite de Júpiter" hasta mediados del siglo XX. [14]
Con más de 400 volcanes activos, Ío es el objeto geológicamente más activo del Sistema Solar. [25] Su superficie está salpicada de más de 100 montañas, algunas de las cuales son más altas que el Monte Everest de la Tierra . [26] A diferencia de la mayoría de los satélites del Sistema Solar exterior (que tienen una gruesa capa de hielo), Ío está compuesto principalmente de roca de silicato que rodea un núcleo de hierro fundido o sulfuro de hierro. [27]
Aunque no está demostrado, los datos del orbitador Galileo indican que Ío podría tener su propio campo magnético. [28] Ío tiene una atmósfera extremadamente delgada compuesta principalmente de dióxido de azufre (SO 2 ). [29] Si una nave de recolección o datos de superficie aterrizara en Ío en el futuro, tendría que ser extremadamente resistente (similar a los cuerpos en forma de tanque de los aterrizadores soviéticos Venera ) para sobrevivir a la radiación y los campos magnéticos que se originan en Júpiter. [30]
Europa (Júpiter II), la segunda de las cuatro lunas galileanas, es la segunda más cercana a Júpiter y la más pequeña con 3121,6 kilómetros de diámetro, que es ligeramente más pequeña que la Luna de la Tierra . El nombre proviene de una mítica noble fenicia , Europa , que fue cortejada por Zeus y se convirtió en la reina de Creta , aunque el nombre no se usó ampliamente hasta mediados del siglo XX. [14]
Tiene una superficie lisa y brillante, [31] con una capa de agua que rodea el manto del planeta, que se cree que tiene 100 kilómetros de espesor. [32] La superficie lisa incluye una capa de hielo, mientras que se teoriza que la parte inferior del hielo es agua líquida. [33] La aparente juventud y suavidad de la superficie han llevado a la hipótesis de que existe un océano de agua debajo de ella, que posiblemente podría servir como morada para la vida extraterrestre . [34] La energía térmica de la flexión de las mareas asegura que el océano permanezca líquido e impulsa la actividad geológica. [35] Puede existir vida en el océano bajo el hielo de Europa. Hasta ahora, no hay evidencia de que exista vida en Europa, pero la probable presencia de agua líquida ha estimulado los llamados para enviar una sonda allí. [36]
Las marcas prominentes que entrecruzan la luna parecen ser principalmente características de albedo , que enfatizan la baja topografía. Hay pocos cráteres en Europa porque su superficie es tectónicamente activa y joven. [38] Algunas teorías sugieren que la gravedad de Júpiter está causando estas marcas, ya que un lado de Europa está constantemente de cara a Júpiter. Las erupciones de agua volcánica que dividen la superficie de Europa e incluso los géiseres también se han considerado como causas. Se teoriza que el color marrón rojizo de las marcas es causado por el azufre, pero como no se han enviado dispositivos de recolección de datos a Europa, los científicos aún no pueden confirmarlo. [39] Europa está hecha principalmente de roca de silicato y probablemente tiene un núcleo de hierro . Tiene una atmósfera tenue compuesta principalmente de oxígeno . [40]
Ganimedes (Júpiter III), la tercera luna galileana, recibe su nombre del mitológico Ganimedes , copero de los dioses griegos y amado de Zeus . [41] Ganimedes es el satélite natural más grande del Sistema Solar con 5262,4 kilómetros de diámetro, lo que lo hace más grande que el planeta Mercurio , aunque solo con aproximadamente la mitad de su masa [42] ya que Ganimedes es un mundo helado. Es el único satélite del Sistema Solar conocido que posee una magnetosfera , probablemente creada a través de la convección dentro del núcleo de hierro líquido. [43]
Ganimedes está compuesto principalmente de roca de silicato y hielo de agua, y se cree que existe un océano de agua salada a casi 200 km por debajo de la superficie de Ganimedes, intercalado entre capas de hielo. [44] El núcleo metálico de Ganimedes sugiere un calor mayor en algún momento de su pasado de lo que se había propuesto anteriormente. La superficie es una mezcla de dos tipos de terreno: regiones oscuras con muchos cráteres y regiones más jóvenes, pero aún antiguas, con una gran variedad de surcos y crestas. Ganimedes tiene una gran cantidad de cráteres, pero muchos han desaparecido o apenas son visibles debido a la corteza helada que se forma sobre ellos. El satélite tiene una fina atmósfera de oxígeno que incluye O, O 2 y posiblemente O 3 ( ozono ), y algo de hidrógeno atómico . [45] [46]
Calisto (Júpiter IV) es la cuarta y última luna galileana, y es la segunda más grande de las cuatro, y con 4820,6 kilómetros de diámetro, es la tercera luna más grande del Sistema Solar, y apenas más pequeña que Mercurio, aunque solo un tercio de la masa de este último. Recibe su nombre de la ninfa mitológica griega Calisto , una amante de Zeus que era hija del rey arkadio Licaón y compañera de caza de la diosa Artemisa. La luna no forma parte de la resonancia orbital que afecta a tres satélites galileanos interiores y, por lo tanto, no experimenta un calentamiento de marea apreciable . [47] Calisto está compuesta por cantidades aproximadamente iguales de roca y hielo , lo que la convierte en la menos densa de las lunas galileanas. Es uno de los satélites con más cráteres del Sistema Solar, y una característica importante es una cuenca de alrededor de 3000 km de ancho llamada Valhalla . [48]
Calisto está rodeada por una atmósfera extremadamente delgada compuesta de dióxido de carbono [49] y probablemente oxígeno molecular . [50] La investigación reveló que Calisto posiblemente pueda tener un océano subterráneo de agua líquida a profundidades menores a 300 kilómetros. [51] La probable presencia de un océano dentro de Calisto indica que puede o podría albergar vida . Sin embargo, esto es menos probable que en la cercana Europa . [52] Calisto ha sido considerada durante mucho tiempo el lugar más adecuado para una base humana para la exploración futura del sistema de Júpiter, ya que está más alejada de la intensa radiación del campo magnético de Júpiter. [53]
Las fluctuaciones en las órbitas de las lunas indican que su densidad media disminuye con la distancia a Júpiter. Calisto, la más exterior y menos densa de las cuatro, tiene una densidad intermedia entre el hielo y la roca, mientras que Ío, la luna más interior y más densa, tiene una densidad intermedia entre la roca y el hierro. Calisto tiene una superficie de hielo antigua, muy craterizada e inalterada y la forma en que gira indica que su densidad está distribuida de manera uniforme, lo que sugiere que no tiene un núcleo rocoso o metálico, sino que consiste en una mezcla homogénea de roca y hielo. Esta bien podría haber sido la estructura original de todas las lunas. La rotación de las tres lunas interiores, en cambio, indica una diferenciación de sus interiores con materia más densa en el núcleo y materia más ligera por encima. También revelan una alteración significativa de la superficie. Ganimedes revela un movimiento tectónico pasado de la superficie del hielo que requirió la fusión parcial de las capas del subsuelo. Europa revela un movimiento más dinámico y reciente de esta naturaleza, lo que sugiere una corteza de hielo más delgada. Finalmente, Ío, la luna más interior, tiene una superficie de azufre, vulcanismo activo y ninguna señal de hielo. Todas estas evidencias sugieren que cuanto más cerca está una luna de Júpiter, más caliente es su interior. El modelo actual es que las lunas experimentan un calentamiento por marea como resultado del campo gravitatorio de Júpiter en proporción inversa al cuadrado de su distancia al planeta gigante. En todas, excepto Calisto, esto habrá derretido el hielo interior, permitiendo que la roca y el hierro se hundieran en el interior y que el agua cubriera la superficie. En Ganimedes se formó entonces una corteza de hielo gruesa y sólida. En Europa, más cálida, se formó una corteza más delgada y más fácil de romper. En Ío, el calentamiento es tan extremo que toda la roca se ha derretido y el agua se ha evaporado hace mucho tiempo en el espacio.
Se cree que los satélites regulares de Júpiter se formaron a partir de un disco circumplanetario, un anillo de gas en acumulación y escombros sólidos análogo a un disco protoplanetario . [55] [56] Pueden ser los restos de una veintena de satélites de masa galileana que se formaron al principio de la historia de Júpiter. [20] [55]
Las simulaciones sugieren que, si bien el disco tenía una masa relativamente alta en un momento dado, con el tiempo una fracción sustancial (varias décimas de un por ciento) de la masa de Júpiter capturada de la nebulosa solar se procesó a través de él. Sin embargo, la masa del disco de solo el 2% de la de Júpiter es necesaria para explicar los satélites existentes. [55] Por lo tanto, puede haber habido varias generaciones de satélites de masa galileana en la historia temprana de Júpiter. Cada generación de lunas habría caído en espiral hacia Júpiter, debido al arrastre del disco, y luego se habrían formado nuevas lunas a partir de los nuevos restos capturados de la nebulosa solar. [55] Para cuando se formó la generación actual (posiblemente la quinta), el disco se había adelgazado hasta el punto de que ya no interfería en gran medida con las órbitas de las lunas. [20] Las lunas galileanas actuales todavía se vieron afectadas, cayendo y quedando parcialmente protegidas por una resonancia orbital que todavía existe para Ío, Europa y Ganímedes. La mayor masa de Ganimedes significa que habría migrado hacia el interior a un ritmo más rápido que Europa o Ío. [55] La disipación por mareas en el sistema joviano aún está en curso y Calisto probablemente será capturada en la resonancia en aproximadamente 1.500 millones de años, creando una cadena 1:2:4:8. [57]
Las cuatro lunas galileanas son lo suficientemente brillantes como para ser vistas desde la Tierra sin un telescopio , si tan solo pudieran aparecer más lejos de Júpiter. (Sin embargo, se distinguen fácilmente incluso con binoculares de baja potencia ). Tienen magnitudes aparentes entre 4,6 y 5,6 cuando Júpiter está en oposición con el Sol, [58] y son aproximadamente una unidad de magnitud más tenues cuando Júpiter está en conjunción . La principal dificultad para observar las lunas desde la Tierra es su proximidad a Júpiter, ya que están oscurecidas por su brillo. [59] Las separaciones angulares máximas de las lunas están entre 2 y 10 minutos de arco de Júpiter, [60] lo que está cerca del límite de la agudeza visual humana . Ganímedes y Calisto, en su separación máxima, son los objetivos más probables para una posible observación a simple vista. [61]
Animaciones GIF que representan las órbitas lunares galileanas y la resonancia de Ío, Europa y Ganímedes
El séptimo día del mes de enero de esta presente fecha del año 1610....
{{cite book}}
: |journal=
ignorado ( ayuda )