ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
Montage of Jupiter's four Galilean moons, in a composite image comparing their sizes and the size of Jupiter. From top to bottom: Io, Europa, Ganymede, Callisto.

ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ (อังกฤษ: Galilean moons) คือ ดวงจันทร์บริวารทั้ง 4 ดวงของดาวพฤหัสบดีซึ่งถูกค้นพบโดย กาลิเลโอ กาลิเลอี ในราวเดือนมกราคม ปี ค.ศ. 1610 ดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวงเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี ชื่อของดวงจันทร์ทั้ง 4 ได้รับการตั้งชื่อคนรักของ ซูส ได้แก่ ไอโอ (Io) ยูโรปา (Europa) แกนิมิด (Ganymede) และ คาลลิสโต (Callisto) ดวงจันทร์ทั้ง 4 เป็นวัตถุที่มีมวลมากที่สุดในระบบสุริยะนอกเหนือจากดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ทั้งแปดดวง มันมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าดาวเคราะห์แคระใดๆ ดวงจันทร์สามดวงด้านใน ได้แก่ ไอโอ ยูโรปา แกนิมิด มีการสั่นพ้องของวงโคจรที่ 1:2:4

ดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวงถูกค้นพบในช่วงระหว่างปี ค.ศ. 1609 ถึง 1610 เมื่อกาลิเลโอได้ปรับปรุงกล้องโทรทรรศน์ซึ่งทำให้เขาสามารถสังเกตุเห็นเทหฟากฟ้าได้ชัดเจนขึ้นกว่าที่ผ่านมา[1] การค้นพบของกาลิเลโอแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์ในฐานะของเครื่องมือสำหรับนักดาราศาสตร์ในการช่วยให้สามารถเห็นวัตถุในอวกาศที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า สิ่งสำคัญยิ่งกว่านั้นการค้นพบที่ไม่อาจโต้แย้งถึงการโคจรของดวงดาวหรือเทหฟากฟ้ารอบสิ่งอื่นๆนอกจากโลกนี้ได้สั่นคลอนอย่างรุนแรงต่อระบบโลกของปโตเลมี (Ptolemaic world system) ที่ได้รับการยอมรับในขณะนั้น ระบบโลกของปโตเลมีเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ดาวดาวและวัตถุต่างๆโคจรรอบโลก

ในตอนแรกกาลิเลโอได้ตั้งชื่อสิ่งที่ค้นพบครั้งนี้ว่า ดวงดาวของคอสิโม (Cosmica Sidera) ("Cosimo's stars") สำหรับชื่อของดวงจันทร์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั้นได้รับการตั้งชื่อโดย Simon Marius ซึ่งเป็นผู้ค้นพบดวงจันทร์ทั้งสี่นี้ในช่วงเวลาเดียวกันกับกาลิเลโอ ชื่อดวงจันทร์นี้ได้รับการแนะนำจาก โยฮันเนส เคปเลอร์ ซึ่งตีพิมพ์ Mundus Jovialis ในปี ค.ศ. 1614

ประวัติศาสตร์[แก้]

การค้นพบ[แก้]

กาลิเลโอ กาลิเลอี, the discoverer of the four Galilean moons

ผลจากการปรับปรุงกล้องโทรทรรศน์โดยกาลิเลโอ (กาลิเลโอ กาลิเลอี) โดยการเพิ่มกำลังขยายขึ้นเป็น 20 เท่า[2] เขาสามารถมองเห็นเทหฟากฟ้าได้ชัดเจนกว่าที่เคยเห็นโดยกล้องโทรทรรศน์เดิม ทำให้กาลิเลโอค้นพบดาวจันทร์ของกาลิเลโอได้ในช่วงราวเดือนธันวาคม ปี ค.ศ. 1609 ถึง เดือนมกราคม ปี ค.ศ. 1610[1][3]

เมื่อวันที่ 7 มกราคม ปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอได้เขียนจดหมายซึ่งกล่าวถึงดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเป็นครั้งแรก ซึ่งในขณะนั้นเขามองเห็นเพียงสามดวง และเขาเชื่อว่าดวงจันทร์เหล่านั้นมีตำแหน่งที่อยู่คงที่ใกล้กับดาวพฤหัสบดี เขายังได้สังเกตุวงโคจรของดวงจันทร์ทั้งสาม ในระหว่างวันที่ 8 มกราคม ถึง 2 มีนาคม ปี ค.ศ. 1610 ในระหว่างที่เฝ้าสังเกตุดวงจันทร์ทั้งสามอยู่นั้น เขาก็ได้ค้นพบดวงจันทร์ดวงที่สี่และจากการสังเกตุเขาได้ค้นพบว่าดวงจันทร์ทั้งสี่ไม่ได้อยู่คงที่แต่มันได้โคจรไปรอบๆดาวพฤหัสบดี[1]

การค้นพบของกาลิเลโอได้พิสูจน์ถึงความสำคัญของกล้องโทรทรรศน์ในฐานะเครื่องมือของนักดาราศาสตร์ว่ายังมีเทหวัตถุในอวกาศที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่ารอการค้นพบอยู่ ที่สำคัญยิ่งกว่านั้นการค้นพบว่ามีเทหฟากฟ้าที่โคจรรอบสิ่งอื่นนอกจากโลกได้สั่นคลอนอย่างรุนแรงต่ออระบบโลกของปโตเลมี (Ptolemaic world system) ที่ได้รับการยอมรับในขณะนั้นซึ่งเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาลและเทหฟากฟ้าอื่นๆทั้งหมดจะโคจรรอบโลก[4] บทความของกาลิเลโอ Sidereus Nuncius (Starry Messenger) ซึ่งประกาศถึงการเฝ้าสังเกตุฟากฟ้าผ่านกล้องโทรทรรศน์ของเขานั้นไม่ได้กล่าวยอมรับทฤษฎี Copernican heliocentrism ซึ่งเชื่อว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาล แต่กาลิเลโอเองก็ยอมรับในทฤษฎี Copernican[1] ผลจากการค้นพบครั้งนี้ กาลิเลโอสามารถพัฒนาวิธีการกำหนดลองจิจูด (ลองจิจูด) ของตำแหน่งในวงโคจรของดวงจันทร์ของกาลิเลโอได้[5]

นักดาราศาสตร์ชาวจีน Xi Zezong ได้อ้างว่ามีการค้นพบดาวสีแดงขนาดเล็กอยู่ใกล้กับดาวพฤหัสบดีในราว 362 ปีก่อนคริสตกาลโดยนักดาราศาสตร์ชาวจีน Gan De ซึ่งคาดว่าจะเป็น แกนิมิด (Ganymede) ซึ่งเป็นเวลาราวสองพันปีก่อนการค้นพบของกาลิเลโอ[6]

อุทิศให้แก่ตระกูลเมดีซี[แก้]

The Medician stars in the Sidereus Nuncius (the 'starry messenger'), 1610. The moons are drawn in changing positions.

ในปี ค.ศ. 1605 กาลิเลโอได้รับการว่าจ้างให้เป็นครูสอนคณิตศาสตร์ให้กับ Cosimo de' Medici ในปี ค.ศ. 1609 คอสิโมได้รับการแต่งตั้งเป็น ดยุคคาสิโมที่สองแห่งทุสคานี (Grand Duke Cosimo II of แคว้นทัสกานี). กาลิเลโอได้รับการอุปถัมภ์จากลูกศิษย์ที่มั่งคั่งและครอบครัวที่ทรงอิทธิพลในการค้นพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี[1] ในวันที่ 13 เดือนกุมภาพันธ์ ปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอได้เขียนจดหมายถึงเลขานุการของดยุค ความว่า:

God graced me with being able, through such a singular sign, to reveal to my Lord my devotion and the desire I have that his glorious name live as equal among the stars, and since it is up to me, the first discoverer, to name these new planets, I wish, in imitation of the great sages who placed the most excellent heroes of that age among the stars, to inscribe these with the name of the Most Serene Grand Duke.[1]

พระเจ้าทรงให้โอกาสฉันแสดงความจงรักภักดีต่อท่านและความปรารถนาของฉันที่ต้องการให้ชื่อของท่านอยู่เสมอดวงดาว ฉันในฐานะผู้ค้นพบคนแรกมีสิทธิ์ที่จะตั้งชื่อดวงดาวเหล่านี้ ฉันปราถนาที่จะทำตามนักปราชญ์ผู้ยิ่งใหญ่ซึ่งตั้งชื่อวีรบุรุษที่ยอดเยี่ยมของยุคในหมู่ดวงดาว โดยการตั้งชื่อดาวเหล่านี้ตามดยุคผู้สูงศักดิ์

กาลิเลโอสอบถามว่าเขาควรจะตั้งชื่อดวงจันทร์นี้ว่า "Cosmian Stars" ตามชื่อของคอสิโม หรือควรจะตั้งชื่อว่า "Medician Stars" เพื่อเป็นเกียรติแก่พี่น้องทั้งสี่ของตระกูลเมดีซี เลขานุการตอบกลับว่าเขาเห็นว่าชื่อหลังเหมาะสมที่สุด[1]

ในวันที่ 12 มีนาคม ปี ค.ศ. 1610 กาลิเลโอได้เขียนจดหมายอุทิศให้แก่ดยุคแห่งทุสคานีและได้ส่งสำเนาให้ดยุคในวันต่อมาโดยหวังว่าจะได้รับการสนับสนุนจากดยุคโดยเร็วที่สุด ในวันที่ 19 มีนาคม เขาได้ส่งกล้องโทรทรรศน์ของเขาที่ใช้ในการส่องดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเป็นครั้งแรกให้แก่ดยุคพร้อมด้วยสำเนาอย่างถูกต้องของ Sidereus Nuncius (The Starry Messenger) ซึ่งแสดงว่าเขาได้ปฏิบัติตามคำแนะนำของเลขานุการโดยการตั้งชื่อดวงจันทร์ทั้งสี่ดวงว่า Medician Stars.[1] กาลิเลโอเขียนอารัมภบทว่า:

Scarcely have the immortal graces of your soul begun to shine forth on earth than bright stars offer themselves in the heavens which, like tongues, will speak of and celebrate your most excellent virtues for all time. Behold, therefore, four stars reserved for your illustrious name ... which ... make their journeys and orbits with a marvelous speed around the star of Jupiter ... like children of the same family ... Indeed, it appears the Maker of the Stars himself, by clear arguments, admonished me to call these new planets by the illustrious name of Your Highness before all others.[1]

เป็นที่น่ายินดีอย่างหามิได้ ดวงดาวทั้งสี่เป็นสิทธิของท่านในการตั้งชื่อซึ่งทำให้การเดินทางและการโคจรด้วยความเร็วอันน่าอัศจรรย์รอบดาวพฤหัสบดีคล้ายกับเด็กๆจากครอบครัวเดียวกัน อันที่จริงมันคล้ายกับว่าผู้สร้างดวงดาวเหล่านี้ได้ปรากฏตัวเพื่อเตือนสติให้ฉันเรียกดวงดาวเหล่านี้ตามชื่อของท่านดยุค

ชื่อ[แก้]

An apparatus from the mid-18th century for demonstrating the orbits of Jupiter's satellites

กาลิเลโอแรกเริ่มได้ตั้งชื่อดวงจันทร์ที่เขาค้นพบว่า Cosmica Sidera ("Cosimo's stars") เพื่อเป็นเกียรติแก่ Cosimo II de' Medici (1590–1621). ต่อมากาลิเลโอได้เปลี่ยนชื่อเป็น Medicea Sidera ("the Medician stars") ตามคำแนะนำของคอสิโมเพื่อเป็นเกียรติแก่พี่น้องทั้งสี่คนของตระกูลเมดีซี (คอสิโม (Cosimo), ฟรานเชสโก (Francesco), คาร์โล (Carlo), และ ลอเรนโซ (Lorenzo)) การค้นพบถูกประกาศใน Sidereus Nuncius ("Starry Messenger") ตีพิมพ์ที่เมืองเวนิช (เวนิส) ในเดือนมีนาคม ปี ค.ศ. 1610 ซึ่งเป็นเวลาน้อยกว่าสองเดือนหลังการสังเกตุพบในครั้งแรก

ชื่ออื่นๆ ซึ่งถูกเสนอพร้อมกัน:

ส่วนชื่อที่มีโอกาสชนะมากกว่าถูกเสนอโดย Simon Marius ซึ่งเป็นผู้ค้นพบดวงจันทร์ทั้งสี่นี้ในช่วงเวลาเดียวกันกับกาลิเลโอ ชื่อดวงจันทร์นี้ได้รับการแนะนำจาก โยฮันเนส เคปเลอร์ เป็นชื่อตามเทพเจ้าที่เป็นคนรักของ ซูส (Zeus) ได้แก่ ไอโอ (Io) ยูโรปา (Europa) แกนิมิด (Ganymede) และ คาลลิสโต (Callisto)  ซึ่งตีพิมพ์ Mundus Jovialis ในปี ค.ศ. 1614[8]

กาลิเลโอปฏิเสธการใช้ชื่อที่มาริอุสตั้งโดยได้คิดค้นระบบการเรียกลำดับซึ่งยังคงถูกใช้มาจนถึงทุกวันนี้ควบคู่ไปกับการใช้ชื่อเรียกดวงจันทร์ ลำดับเลขเรียงจากด้านในออกสู่ด้านนอก ดังนั้น I, II, III และ IV สำหรับ ไอโอ (Io), ยูโรปา (Europa), แกนิมิด (Ganymede), และ คาลลิสโต (Callisto) ตามลำดับ[8] กาลิเลโอใช้ระบบนี้ในสมุดบันทึกของเขาแต่ไม่ได้ตีพิมพ์เผยแพร่ ชื่อตามลำดับ (Jupiter x) ถูกใช้มาจนถึงช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อมีการค้นพบดวงจันทร์ดวงอื่นซื่งอยู่ด้านใน จากนั้นชื่อตามที่มาริอุสตั้งจึงถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย[8]

สมาชิก[แก้]

ในการจำลองเราคาดว่าดวงจันทร์ของกาลิเลโอได้ผ่านหลายยุคในช่วงเริ่มแรกของดาวพฤหัสบดี ดวงจันทร์ที่ก่อกำเนิดขึ้นอาจถูกดึงดูดเข้าหาดาวพฤหัสบดีและถูกทำลายลงเนื่องจากแรงดึงดูดของจานดวงจันทร์ก่อนเกิด (proto-lunar disk) เมื่อมีดวงจันทร์ดวงใหม่กำเนิดขึ้นจากชิ้นส่วนที่เหลืออยู่ จนกระทั่งเกิดเป็นดวงจันทร์ดังเช่นในปัจจุบัน เศษชิ้นส่วนที่เหลืออยู่มีจำนวนน้อยลงจนไม่สามารถรบกวนวงโคจรของดวงจันทร์ได้[9] ไอโอ (Io) เป็นดวงจันทร์ที่ไม่มีน้ำ (anhydrous) ภายในน่าจะประกอบด้วยหินและโลหะ[10] ยูโรปา (Europa) น่าจะมีน้ำและน้ำแข็งราว 8% โดยน้ำหนัก ส่วนที่เหลือคาดว่าจะเป็นหิน[10] ข้อมูลของดวงจันทร์โดยเรียงลำดับตามระยะทางจากดาวพฤหัสบดี:

ชื่อ
ภาพถ่าย แบบจำลองภายใน
I E G C
เส้นผ่านศูนย์กลาง
(กม)
มวล
(กก)
ความหนาแน่น
(กรัม/ลูกบาศก์เซ็นติเมตร)
กึ่งแกนเอก (กึ่งแกนเอก)
(km)[11]
คาบวงโคจร (คาบดาราคติ) (d)
[12] (relative)
ความเอียง (ความเอียงของวงโคจร)
(°)[13]
ความเยื้อง (Eccentricity)
Io
Jupiter I
Io, moon of Jupiter, NASA.jpg PIA01129 Interior of Io.jpg 3,660.0
× 3,637.4
× 3,630.6
8.93×1022 3.528 421,800 1.769

(1)
0.050 0.0041
Europa
Jupiter II
Europa-moon.jpg PIA01130 Interior of Europa.jpg 3,121.6 4.8×1022 3.014 671,100 3.551

(2)
0.471 0.0094
Ganymede
Jupiter III
Ganymede, moon of Jupiter, NASA.jpg PIA18005-NASA-InsideGanymede-20140501a.png 5,262.4 1.48×1023 1.942 1,070,400 7.155

(4)
0.204 0.0011
Callisto
Jupiter IV
Callisto, moon of Jupiter, NASA.jpg PIA01478 Interior of Callisto.jpg 4,820.6 1.08×1023 1.834 1,882,700 16.69

9.4
0.205 0.0074

ไอโอ (Io)[แก้]

ดูบทความหลักที่: Io (moon)
The three inner Galilean moons revolve in a 4:2:1 resonance.

ไอโอ เป็นดวงจันทร์ที่อยู่ด้านในสุดของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,642 กิโลเมตร เป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเป็นอันดับที่สี่ในระบบสุริยะจักรวาล ได้รับชื่อตาม Io นักบวชของเฮรา (ฮีรา) ซึ่งต่อมาได้เป็นคนรักของซูส (ซูส). แต่มันถูกเรียกด้วยชื่อง่ายๆว่า “Jupiter I” หรือ “ดวงจันทร์ดวงแรกของดาวพฤหัสบดี (The first satellite of Jupiter)” จนถึงราวกลางศตวรรษที่ 20[8]

ไอโอมีภูเขาไฟซึ่งยังไม่ดับอยู่มากกว่า 400 ลูก จึงทำให้ไอโอเป็นดาวที่มีการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยามากที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล[14] พื้นผิวของมันเป็นรอยด่างด้วยภูเขามากกว่า 100 ลูก บางลูกมีความสูงมากกว่ายอดเขาเอเวอร์เรสบนโลก (ยอดเขาเอเวอเรสต์)[15] ส่วนประกอบหลักของไอโอเป็นหินซิลิกาห่อหุ้มแกนกลางซึ่งเป็นหินหลอมเหลวหรือไอออนซัลไฟด์ ซึ่งต่างจากดวงจันทร์ในระบบสุริยะชั้นนอกส่วนมากที่เป็นชั้นน้ำแข็งหนาห่อหุ้มแกนกลาง

ถึงแม้ว่าจะยังไม่ได้รับการพิสูจน์ จากข้อมูลล่าสุดจากยานกาลิเลโอออร์บิตเตอร์ (Galileo orbiter) ชื้ให้เห็นว่าไอโออาจจะมีสนามแม่เหล็กของมันเอง[16] ไอโอมีบรรยากาศที่เบาบางมากประกอบด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เป็นส่วนมาก[17] หากมีการเก็บข้อมูลหรือตัวอย่างพื้นผิวโดยการส่งยานตรวจการณ์ (เช่นเดียวกับยานตรวจการณ์รูปร่างคล้ายรถถังของสภาพโซเวียต ขื่อ Venera landers) ลงจอดบนพื้นผิวของไอโอในอนาคต มันเป็นเรื่องที่ยากมากที่ยานเหล่านั้นจะสามารถอยู่รอดจากการแผ่รังสีและสนามแม่เหล็กซึ่งมีแหล่งกำเนิดจากดาวพฤหัสบดี[18]

ยูโรปา (Europa)[แก้]

ดูบทความหลักที่: Europa (moon)

ยูโรปา ดวงจันทร์ลำดับที่สองของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีเป็นลำดับที่สองและมีขนาดเล็กที่สุดในกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3121.6 กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลกเราเพียงเล็กน้อย ชื่อ ยูโรปา (Europa) ตั้งตาม Europa เจ้าหญิงชาวฟีนีเซีย (ฟินิเชียn) ซึ่งต่อมาได้เป็นคนรักของซูส (ซูส) และราชินิแห่งคริต (ครีต) แต่ชื่อนี้ไม่ได้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายจนกระทั่งกลางศตวรรษที่ 20[8]

ยูโรปาเป็นดาวที่ราบเรียบที่สุดในระบบสุริยะ[19] ด้วยชั้นของน้ำซึ่งคาดการณ์ว่าจะหนาถึง 100 กิโลเมตรห่อหุ้มแกนกลางของดาว พื้นผิวที่ราบเรียบประกอบขึ้นจากชั้นของน้ำแข็งขณะที่ส่วนที่อยู่ใต้ชั้นน้ำแข็งนั้นในทางทฤษฎีน่าจะเป็นน้ำในรูปของเหลว[20] ผิวที่ราบเรียบและมีอายุไม่มากนั้นสนับสนุนสมมุติฐานว่ามีมหาสมุทรอยู่ภายใต้พื้นผิวซึ่งอาจเป็นที่อาศัยของสิ่งมีชีวิต (extraterrestrial life)[21] พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นจากแรงน้ำขึ้นน้ำลงช่วยทำให้น้ำอยู่ในสภาพของเหลวและเป็นแรงผลักดันให้เกิดกิจกรรมทางธรณีวิทยาบนดวงจันทร์[22] สิ่งมีชีวิตอาจสามารถอาศัยอยู่บนยูโรปาภายใต้มหาสมุทรที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งซึ่งอาจคล้ายกับสิ่งมีชีวิตบนโลกที่อาศัยบนโลก เช่น ปล่องความร้อนใต้มหาสมุทรลึก (ปล่องไฮโดรเทอร์มอลs) หรือ ทะเลสาบวอสตอก (Lake Vostok) ในทวีปแอนตาร์กติก[23] สิ่งมีชีวิตที่อาศัยในมหาสมุทรอาจคล้ายกับจุลินทรีย์ที่อาศัยก้นมหาสมุทรบนโลก[24] จนถึงขณะนี้ยังไม่มีหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามีสิ่งมีชิวิตอยู่บนยูโรปา แต่จากความเป็นไปได้ที่มีน้ำในรูปของเหลวเป็นสิ่งเรียกร้องให้มีการส่งเครื่องมือตรวจวัดไปที่ยูโรปา[25]

รอยขีดที่ปรากฏอย่างเด่นชัดทั่วไปบนดวงจันทร์ซึ่งคือ albedo features เป็นรอยลึกในภูมิประเทศ มีหลุมอุกกาบาตไม่มากนักบนยูโรปาเนื่องจากภูมิประเทศมีอายุน้อยและการเปลี่ยนแปลง[26] บางทฤษฎีกล่าวว่าแรงดึงดูดของดาวพฤหัสบดีเป็นต้นเหตุของรอยเหล่านี้จากการที่ยูโรปาหันด้านหนึ่งเข้าหาดาวพฤหัสบดีตลอดเวลา รวมทั้งการปะทุของน้ำจากมหาสมุทรภายใต้เปลือกน้ำแข็งทำให้ผิวของดวงจันทร์แยกออกหรือแม้แต่น้ำพุไกเซอร์ (geyser) ก็เป็นสาเหตุของรอยขีดเหล่านี้ สีแดงน้ำตาลของรอยขีดเหล่านี้ ในทางทฤษฎีคาดว่าจะเกิดจากกำมะถัน แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถยืนยันได้แน่ชัดเนื่องจากยังไม่มีการส่งเครื่องมือตรวจวัดใดๆไปที่ยูโรปา[27] องค์ประกอบของยูโรปาส่วนใหญ่เป็นหินซิลิกา (silicate rock) และน่าจะมีแกนกลางเป็นเหล็ก (เหล็ก) มันมีบรรยากาศที่เบาบางโดยประกอบด้วยออกซิเจน (oxygen) เป็นหลัก.

แกนิมิด (Ganymede)[แก้]

ดูบทความหลักที่: Ganymede (moon)

แกนิมิด ดวงจันทร์ลำดับที่สามของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ ได้ชื่อตามเทพเจ้าของกรีก Ganymede ทำหน้าที่ผู้ถวายพระสุทธารส (cupbearer) และเป็นคนรักของซูส (ซูส)[28] แกนิมิเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ในระบบสุริยะ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5262.4 กิโลเมตร มันจึงมีขนาดใหญ่กว่าดาวอังคาร (Mercury) - แต่มีมวลเพียงครึ่งเดียวของดาวอังคาร[29] เนื่องจากแกนิมิดมีส่วนประกอบเป็นน้ำแข็งจำนวนมาก มันเป็นดาวบริวารเพียงดวงเดียวที่มีสนามแม่เหล็ก (แม็กนีโตสเฟียร์) ของตัวเองซึ่งน่าจะเกิดจากการพาความร้อนภายในแกนกลางที่เป็นเหล็กหลอมเหลว[30]

องค์ประกอบหลักของแกนิมิดเป็นหินซิลิกา (silicate rock) และน้ำในรูปของแข็ง และมีมหาสมุทรน้ำเค็มซึ่งเชื่อว่าอยู่ลึกราว 200 กิโลเมตรใต้พื้นผิวของแกนิมิดโดยถูกประกบไว้ด้วยชั้นของน้ำแข็ง[31] แกนกลางที่เป็นโลหะของแกนิมิดชี้ว่าในอดีตแกนิมิดอาจจะมีความร้อนสูงมากกว่าในปัจจุบัน พื้นผิวของดาวประกอบด้วยพื่นที่สองประเภท - พื้นผิวที่มีสีเข้มและมีอายุน้อยกว่ากับพื้นผิวซึ่งมีอายุมากกว่าและเต็มไปด้วยร่องและแนว แกนิมิดเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตแต่ส่วนมากได้หายไปหรือสังเกตุเห็นได้ยากเนื่องจากเปลือกน้ำแข็งที่ปกคลุมเหนือหลุมเหล่านั้น ดวงจันทร์มีบรรยากาศเบาบางประกอบด้วยออกซิเจนในรูป O, O2, และอาจจะมี O3 (โอโซน) และยังมีอะตอมของไฮโดรเจน (อะตอมไฮโดรเจน)[32][33]

Relative masses of the Jovian moons. Io and Callisto together are about 50%, as are Europa and Ganymede. The Galileans so dominate the system that all the other Jovian moons put together are not visible at this scale.

คาลลิสโต (Callisto)[แก้]

ดูบทความหลักที่: Callisto (moon)

คาลลิสโต ดวงจันทร์ลำดับที่ 4 และเป็นดวงสุดท้ายของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ มีขนาดใหญ่เป็นลำดับที่สองของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4820.6 กิโลเมตร ซึ่งเป็นลำดับที่สามของดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ในระบบสุริยะ คาลลิสโตเป็นลูกสาวของกษัตริย์ลีคาโอนแห่งอาคาเดีย (Arkadian King Lykaon) และเป็ฯเพื่อนล่าสัตว์ของเทพธิดาอาร์ทิมิส (Artemis) คาลลิสโตไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการสั่นพ้องของวงโคจรของดวงจันทร์อีกสามดวงของกาลิเลโอดังนั้นจึงไม่ได้รับพลังงานความร้อนจากแรงน้ำขึ้นน้ำลง (tidal heating)[34] คาลลิสโตประกอบด้วยหินและน้ำแข็งในปริมาณที่เท่าๆกันซึ่งทำให้มันมีความหนาแน่นน้อยที่สุดในกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ Callisto is composed of approximately equal amounts of rock and ices, which makes it the least dense of the Galilean moons. คาลลิสโตเป็นดาวบริวารที่ถูกชนโดยอุกกาบาตอย่างหนักที่ใหญ่ที่สุดดาวหนึ่งในระบบสุริยะโดยมีแอ่งหลุมอุกกาบาตที่สำคัญคือแอ่ง Valhalla มีความกว้างประมาณ 3000 กิโลเมตร

คาลิสโตมีชั้นบรรยากาศที่เบาบางอย่างมากซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์)[35] และโมเลกุลของออกซิเจน (ออกซิเจน)[36] การตรวจสอบพบว่าคาลิสโตอาจมีมหาสมุทรที่มีน้ำในรูปของเหลวอยู่ใต้พื้นผิวดาวที่ระดับความลึกมากกว่า 100 กิโลเมตร[37] การที่คาลลิโตน่าจะมีมหาสมุทรนั้นอาจหมายถึงว่าอาจมีหรือเคยมีสิ่งมีชีวิตบนคาลิสโต อย่างไรก็ดีความเป็นไปได้นั้นน้อยกว่าบนดวงจันทร์ที่อยู่ใกล้กันอย่างยูโรปา[38] คาลลิสโตได้รับการพิจารณาว่าเป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับเป็นฐานที่อยู่ของมนุษย์สำหรับการสำรวจในอนาคตระบบดาวพฤหัสบดีเนื่องจากว่ามันอยู่ห่างไกลจากการแผ่รังสีอันรุนแรงของดาวพฤหัสบดีที่สุด[39]

โครงสร้างโดยเปรียบเทียบ[แก้]

Jovian Radiation
Moon rem/day
Io 3600[40]
Europa 540[40]
Ganymede 8[40]
Callisto 0.01[40]

ความผันผวนวงโคจรของดวงจันทร์ชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของดวงจันทร์จะลดลงตามระยะทางจากดาวพฤหัสบดีที่เพิ่มขึ้น คาลลิสโตซึ่งโคจรอยู่ด้านนอกสุดและมีความหนาแน่นน้อยที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวง โดยมีความหนาแน่นอยู่ระหว่างน้ำแข็งและหิน ในขณะที่ไอโอซึ่งโคจรอยู่ด้านในที่สุดและมีความหนาแน่นมากที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวง โดยมีความหนาแน่นอยู่ระหว่างหินและเหล็ก คาลลิสโตมีพื้นผิวเก่าแก่และมีร่องรอยการชนของอุกกาบาตอย่างหนักและพื้นผิวน้ำแข็งที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาและรูปแบบการหมุนของมันชี้ให้เห็นว่าคาลิสโตไม่มีแกนกลางที่เป็นหินหรือโลหะแต่เป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของหินและน้ำแข็งซึ่งอาจเป็นไปได้ที่จะเป็นโครงสร้างแรกเริ่มของดวงจันทร์ทั้งหมด ในทางตรงข้ามการหมุนของดวงจันทร์ด้านในทั้งสามชี้ให้เห็นความแตกต่างของส่วนประกอบภายในที่หนักกว่าและส่วนที่เบากว่าอยู่ด้านบน มันยังเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญของพื้นผิว แกนิมิดเผยถึงการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาของผิวน้ำแข็งซึ่งเกิดจากชั้นที่อยู่ใต้ลงไปซึ่งบางส่วนละลายเป็นของเหลว ยูโรปาเผยถึงการเคลื่อนไหวของเปลือกน้ำแข็งที่มากกว่าและเกิดขึ้นเร็วๆนี้ซึ่งชี้ให้เห็นว่ายูโรปามีเปลือกน้ำแข็งที่บางกว่า สุดท้าย ไอโอดวงจันทร์ด้านในสุดมีผิวที่ปกคลุมด้วยกำมะถัน ภูเขาไฟซึ่งยังไม่ดับและไม่มีสัญญาณของน้ำแข็งบนพื้นผิว หลักฐานเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าดวงจันทร์ที่อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีมากขึ้นเท่าไรจะมีความร้อนภายในดวงจันทร์มากขึ้นเท่านั้น แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์ได้รับพลังงานความร้อนจากแรงน้ำขึ้นน้ำลงซึ่งเป็นผลมาจากสนามความโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี โดยเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะทางจากดวงจันทร์ถึงดาวพฤหัสบดี ซึ่งเกิดกับดวงจันทร์ทั้งหมด ยกเว้น คาลลิสโต ปรากฏการณ์นี้จะหลอมละลายน้ำแข็งภายในและทำให้หินและเหล็กจมลงสู่ภายในของดวงจันทร์ส่วนน้ำจะปกคลุมพื้นผิว ในแกนิมิดเปลือกน้ำแข็งหนาและหนัก ส่วนยูโรปาซึ่งอุ่นกว่ามีเปลือกที่บางกว่าและแตกง่ายกว่า ส่วนไอโอซึ่งมีความร้อนสูงมากจนหินหลอมละลายและน้ำได้ระเหยออกสู่อวกาศไปเมื่อนานมาแล้ว

Surface features of the four members at different levels of zoom in each row

ขนาด[แก้]

Galilean moons compared with other Solar System bodies, although pixel scale is not accurate at this resolution.

การบินผ่านครั้งล่าสุด[แก้]

Jupiter and Galilean moons circa 2007, imaged by นิวฮอไรซันส์ during flyby. (greyscale colour)

การมองเห็นได้[แก้]

The Galilean moons seen with an amateur telescope.

ดวงจันทร์ของกาลิเลโอทั้งสี่ดวงมีความสว่างเพียงพอที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากโลกถ้าหากว่ามันอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีมากเพียงพอ อย่างไรก็ดีมันสามารถมองเห็นได้โดยง่ายด้วยกล้องสองตาที่มีไม่ต้องมีกำลังขยายสูง ดวงจันทร์ทั้งสี่มีความสว่างปรากฏ (apparent magnitudes) ระหว่าง 4.6 ถึง 5.6 เมื่อดาวพฤหัสบดีอยู่ที่ตำแหน่งตรงข้ามกับดวงอาทิตย์[41] และมีความสว่างปรากฏต่ำกว่า 1 หน่วยเมื่อมันอยู่หลังดาวพฤหัสบดี ความยากที่สุดในการสังเกตุดวงจันทร์ทั้งสี่จากโลกคือระยะห่างของมันกับดาวพฤหัสบดีเนื่องจากดวงจันทร์จะโดนบดบังโดยความสว่างของดาวพฤหัสบดี[42] การแบ่งแยกเชิงมุมสูงสุดระหว่างดวงจันทร์กับดาวพฤหัสบดีอยู่ระหว่าง 2 and 10 ลิปดา (minutes of arc)[43] ซึ่งใกล้เคียงกับความขีดจำกัดของการมองเห็น (visual acuity) ของมนุษย์ แกนิมิดและคาลิสโตซึ่งมีการแบ่งแยกเชิงมุมสูงที่สุดเป็นเป้าหมายที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าง่ายที่สุด วิธีที่ง่ายที่สุดในการสังเกตุพวกมันคือหาวัตถุบังดาวพฤหัสบดี เช่น กิ่งต้นไม้หรือเสาไฟฟ้าที่ตั้งฉากกับระนาบวงโคจรของดวงจันทร์กับดาวพฤหัสบดี

ดูเพิ่ม[แก้]

อ้างอิง[แก้]

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Galilei, Galileo, Sidereus Nuncius. Translated and prefaced by Albert Van Helden. Chicago & London: University of Chicago Press 1989, 14–16
  2. Van Helden, Albert (March 1974). "The Telescope in the Seventeenth Century". Isis (The University of Chicago Press on behalf of The History of Science Society) 65 (1): 38–58. doi:10.1086/351216. JSTOR 228880. 
  3. Galilei, Galileo (1610). The Starry Messenger. Venice. ISBN 0-374-37191-1. "On the seventh day of January in this present year 1610...." 
  4. "Satellites of Jupiter". The Galileo Project. มหาวิทยาลัยไรซ์. 1995. สืบค้นเมื่อ 9 August 2007. 
  5. Howse, Derek. Greenwich Time and the Discovery of the Longitude. Oxford: Oxford University Press, 1980, 12.
  6. Zezong, Xi, "The Discovery of Jupiter's Satellite Made by Gan De 2000 years Before Galileo", Chinese Physics 2 (3) (1982): 664–67.
  7. "Annuaire de l'Observatoire royal de Bruxelles - Google Boeken". Books.google.com. สืบค้นเมื่อ 11 November 2013. 
  8. 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 Marazzini, C. (2005). "The names of the satellites of Jupiter: from Galileo to Simon Marius". Lettere Italiana 57 (3): 391–407. 
  9. Chown, Marcus (7 March 2009). "Cannibalistic Jupiter ate its early moons". New Scientist. สืบค้นเมื่อ 18 March 2009. 
  10. 10.0 10.1 Canup, Robin M.; Ward, William R. (2008-12-30). "Origin of Europa and the Galilean Satellites". The Astrophysical Journal: 59. arXiv:0812.4995. Bibcode:2009euro.book...59C. 
  11. Computed using the IAU-MPC Satellites Ephemeris Service µ value
  12. Source: JPL/NASA
  13. Computed from IAG Travaux 2001.
  14. Lopes, R. M. C. และคณะ (2004). "Lava Lakes on Io: Observations of Io's Volcanic Activity from Galileo NIMS During the 2001 Fly-bys". Icarus 169 (1): 140–174. Bibcode:2004Icar..169..140L. doi:10.1016/j.icarus.2003.11.013. 
  15. Schenk, P. และคณะ (2001). "The Mountains of Io: Global and Geological Perspectives from Voyager and Galileo". Journal of Geophysical Research 106 (E12): 33201–33222. Bibcode:2001JGR...10633201S. doi:10.1029/2000JE001408. 
  16. Porco, C. C. และคณะ (2003). "Cassini imaging of Jupiter's atmosphere, satellites, and rings". Science 299 (5612): 1541–1547. Bibcode:2003Sci...299.1541P. doi:10.1126/science.1079462. PMID 12624258. 
  17. McEwen, A. S. และคณะ (1998). "High-temperature silicate volcanism on Jupiter's moon Io". Science 281 (5373): 87–90. Bibcode:1998Sci...281...87M. doi:10.1126/science.281.5373.87. PMID 9651251. 
  18. Fanale, F. P. และคณะ (1974). "Io: A Surface Evaporite Deposit?". Science 186 (4167): 922–925. Bibcode:1974Sci...186..922F. doi:10.1126/science.186.4167.922. PMID 17730914. 
  19. "Europa: Another Water World?". Project Galileo: Moons and Rings of Jupiter. นาซา, Jet Propulsion Laboratory. 2001. สืบค้นเมื่อ 9 August 2007. 
  20. Hamilton, C. J. "Jupiter's Moon Europa". 
  21. Tritt, Charles S. (2002). "Possibility of Life on Europa". Milwaukee School of Engineering. สืบค้นเมื่อ 10 August 2007. 
  22. "Tidal Heating". geology.asu.edu. Archived from the original on 2006-03-29. สืบค้นเมื่อ 2007-10-20. 
  23. Exotic Microbes Discovered near Lake Vostok, Science@NASA (December 10, 1999)
  24. Jones, N.; Bacterial explanation for Europa's rosy glow, NewScientist.com (11 December 2001)
  25. Phillips, Cynthia (28 September 2006). "Time for Europa". Space.com. สืบค้นเมื่อ 5 January 2014. 
  26. Arnett, B.; Europa (November 7, 1996)
  27. Carlson, R.W.; M.S. Anderson (2005). "Distribution of hydrate on Europa: Further evidence for sulfuric acid hydrate". สืบค้นเมื่อ 2007-12-20. 
  28. "Satellites of Jupiter". The Galileo Project. สืบค้นเมื่อ 2007-11-24. 
  29. "Ganymede". nineplanets.org. October 31, 1997. สืบค้นเมื่อ 2008-02-27. 
  30. Kivelson, M.G.; Khurana, K.K. และคณะ (2002). "The Permanent and Inductive Magnetic Moments of Ganymede" (PDF). Icarus 157 (2): 507–522. Bibcode:2002Icar..157..507K. doi:10.1006/icar.2002.6834. 
  31. "Solar System's largest moon likely has a hidden ocean". Jet Propulsion Laboratory. NASA. 2000-12-16. สืบค้นเมื่อ 2008-01-11. 
  32. Hall, D.T.; Feldman, P.D. และคณะ (1998). "The Far-Ultraviolet Oxygen Airglow of Europa and Ganymede". The Astrophysical Journal 499 (1): 475–481. Bibcode:1998ApJ...499..475H. doi:10.1086/305604. 
  33. Eviatar, Aharon; Vasyliunas, Vytenis M. และคณะ (2001). "The ionosphere of Ganymede" (ps). Plan.Space Sci. 49 (3–4): 327–336. Bibcode:2001P&SS...49..327E. doi:10.1016/S0032-0633(00)00154-9. 
  34. Musotto, Susanna; Varadi, Ferenc; Moore, William; Schubert, Gerald (2002). "Numerical Simulations of the Orbits of the Galilean Satellites". Icarus 159 (2): 500–504. Bibcode:2002Icar..159..500M. doi:10.1006/icar.2002.6939. 
  35. Carlson, R. W. และคณะ (1999). "A Tenuous Carbon Dioxide Atmosphere on Jupiter's Moon Callisto" (PDF). Science 283 (5403): 820–821. Bibcode:1999Sci...283..820C. doi:10.1126/science.283.5403.820. PMID 9933159. 
  36. Liang, M. C.; Lane, B. F.; Pappalardo, R. T. และคณะ (2005). "Atmosphere of Callisto" (PDF). Journal of Geophysics Research 110 (E2): E02003. Bibcode:2005JGRE..11002003L. doi:10.1029/2004JE002322. 
  37. Showman, Adam P.; Malhotra, Renu (1999). "The Galilean Satellites" (PDF). Science 286 (5437): 77–84. doi:10.1126/science.286.5437.77. PMID 10506564. 
  38. Lipps, Jere H.; Delory, Gregory; Pitman, Joe และคณะ (2004). "Astrobiology of Jupiter's Icy Moons" (PDF). In Hoover, Richard B; Levin, Gilbert V; Rozanov, Alexei Y. Proc. SPIE. Instruments, Methods, and Missions for Astrobiology VIII 5555: 10. doi:10.1117/12.560356. 
  39. Trautman, Pat; Bethke, Kristen (2003). "Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration(HOPE)" (PDF). NASA. 
  40. 40.0 40.1 40.2 40.3 Ringwald, Frederick A. (29 February 2000). "SPS 1020 (Introduction to Space Sciences)". California State University, Fresno. สืบค้นเมื่อ 5 January 2014. 
  41. Yeomans, Donald K. (2006-07-13). "Planetary Satellite Physical Parameters". JPL Solar System Dynamics. สืบค้นเมื่อ 2008-08-23. 
  42. Jupiter is about 750 times brighter than Ganymede and about 2000 times brighter than Callisto.
    Ganymede: (5th root of 100)^(4.4 Ganymede APmag - (-2.8 Jup APmag)) = 758
    Callisto: (5th root of 100)^(5.5 Callisto APmag - (-2.8 Jup APmag)) = 2089
  43. Jupiter near perihelion 2010-Sep-19: 656.7 (Callisto angular separation arcsec) - 24.9 (jup angular รัศมี arcsec) = 631 arcsec = 10 arcmin

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]