목성의 갈릴레오 위성

 

 

갈릴레오 위성

 

갈릴레오 위성은 목성의 4대 위성인데, 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토라고 부릅니다. 비록  갈릴레오 위성은 고대 행성들 중 가장 어둑어둑한 천체이지만 지구의 높은 광공해 밤하늘 조건에서도 육안으로는 쉽게 볼 수 있으며 토성 다음으로 가장 잘 보이는 태양계 천체입니다. 망원경의 발견은 1610년에 갈릴레오 위성을 발견할 수 있게 했습니다. 이로써 갈릴레오 위성은 인류가 행성을 추적하기 시작한 이래 처음으로 발견된 태양계 천체가 되어 지구 이외의 행성을 도는 최초의 천체가 되었습니다.

 

갈릴레오 위성은 1600년대에 이를 관측한 갈릴레오 갈릴레이의 이름을 따서 명명되었습니다. 이 위성들의 발견은 우주에 육안으로는 보이지 않는 물체가 존재한다는 것을 증명하고, 천문학자들에게 망원경이 중요하다는 것을 보여주었습니다. 지구 이외의 무언가를 도는 천체의 발견은 당시 받아들여졌던 지구 중심설인 프톨레마이오스 시스템에 심각한 타격을 주었습니다.

 

 

갈릴레오 위성은 태양과 태양계의 8개의 행성을 제외하고 태양계에서 가장 큰 물체로 분류되며, 어떤 왜소 행성보다 반지름이 큽니다. 4개 중 가장 큰 위성은 가니메데와 칼리스토인데, 이는 태양계 최대 위성입니다. 둘 다 태양계 행성 수성과 같은 크기입니다. 이오와 유로파는 지구의 위성 달의 크기와 맞먹습니다. 갈릴레오 위성은 구형이지만 목성의 나머지 위성들은 자기 중력이 약하기 때문에 불규칙한 형태를 띠고 있습니다.

 

 

이오

이오는 목성의 4개의 갈릴레오 위성 중 가장 심오하고 세 번째로 큰 위성입니다. 지구의 달보다 약간 큰 행성인 이오는 태양계에서 네 번째로 큰 위성이며, 그 어느 위성들보다 밀도가 높고, 어느 위성들보다 표면 중력이 강합니다. 갈릴레오 갈릴레이에게 발견된 후 제우스의 연인 중 한 명인 헤라를 섬기는 사제 '이오'의 이름을 따서 지어졌습니다.

 

이오는 400개 이상의 활화산이 있는, 태양계에서 제일 활발한 천체입니다. 극단적으로 활발한 지질학적 활동은 목성과 다른 갈릴레오 위성 유로파, 가니메데, 칼리스트 사이에서 당겨질 때 이오 내부에서 발생하는 마찰에서 생겨, 위성이 짓눌렸다 펴졌다 하는 조석 가열의 결과입니다. 이오의 몇몇 화산은 지표에서 500 킬로미터 높이까지 상승하는 황과 이산화황을 생성합니다. 또한 이오에는 100개 이상의 산이 여기저기 흩어져 규산염 지각 바닥에서 광범위하게 압축되어 융기하고 있습니다. 이 봉우리들 중에는 지구상에서 가장 높은 에베레스트산보다 높은 것도 있습니다.

 

이오의 화산 활동은 많은 독특한 특징을 가지고 있습니다. 화산재와 화산 유암은 큰 표면 변화를 일으키며, 유황의 동소체와 황 화합물에 의해 이오의 표면은 다양하고 신비한 색으로 칠해집니다. 길이 500 킬로미터가 넘는 광범위하고 수많은 화산 유암도 표면에 나타납니다. 화산 활동에 의해 생성된 물질은 이오의 얇고 고르지 못한 대기와 목성의 광범위한 자기권을 구성하고 있습니다. 또한 이오의 화산 분출물은 목성 주위에서 큰 플라즈마 원환체를 생성합니다.

 

태양계 밖의 대부분의 위성과 달리 이오는 주로 녹은 철 또는황화철 핵에 둘러싸인 규산염 암석으로 구성되어 있습니다. 이오 표면의 대부분은 광대한 평원이 있으며, 황과 이산화황이 서리로 덮여 있습니다.

 

 

유로파

유로파는 목성의 주위를 도는 4개의 갈릴레오 위성 중 가장 작습니다. 유로파는 시몬 마리우스와 갈릴레오 갈릴레이 서로 독립적으로 발견되었고, 크레타 왕 미노스의 페니키아인 어머니이자 제우스의 연인인 에우로파의 이름을 따서 지어졌습니다.

 

유로파는 지구의 달보다 조금 작고 규산염 암석으로 이루어져 있습니다. 그리고 유로파는 아마도 철-니켈 핵을 가지고 있고, 수빙 지각과 산소를 주성분으로 하는 대기는 매우 얇습니다. 흰색과 베이지의 표면은 약간 햇볕이 그을린 균열과 줄무늬가 있지만, 크레이터는 비교적 적습니다. 

 

유로파는 태양계에서 알려진 고체 천체들 중에서 표면이 가장 매끄럽습니다. 표면이 비교적 최근에 만들어지고, 매끄럽다는 이유로 인해 표면 아래에 물바다가 존재하고 아마도 외계 생명체가 탄생할 수 있다는 가설이 생겼습니다. 지배적인 가설은 조석의 유동성에 의한 열이 바다를 액체로 유지하고 판 구조론과 같은 얼음 움직임을 만들어 표면에서 바다 아래쪽으로 화학 물질을 흡수한다고 추측합니다. 지하 바다의 바다 소금은 유로파의 지질학적 특징 위에 덮여있을 수도 있고, 해양과 해저가 상호작용하고 있음을 시사합니다. 이것은 유로파가 거주 가능한 위성인지 여부를 판단하는 데 중요할지도 모릅니다. 또한 허블 우주 망원경은 토성의 위성 엔셀라두스에서 관측된 것과 비슷한 수증기 기둥을 검출했습니다. 이는 극저온가스의 폭발하면서 발생한 것으로 생각됩니다.

 

 

가니메데

가니메데는 목성의 위성들 뿐만 아니라 태양계에서도 가장 거대한 자연 위성이자 행성 질량의 위성입니다. 가니메데는 자기장이 있는 태양계의 유일한 위성임에도 불구하고 대기를 갖지 않습니다. 토성의 가장 큰 위성 타이탄과 마찬가지로 행성 수성보다 크지만 표면 중력은 수성이나 다른 갈릴레오 위성 이오, 지구의 위성 달보다 약간 작습니다. 가니메데는 시몬 마리우스와 갈릴레오 갈릴레이가 관측함으로 발견되었습니다. 가니메데의 이름은 천문학자 시몬 마리우스에 의해 제안되었고, 제우스가 납치한 트로이의 왕자 가니메데의 이름을 따서 지어졌습니다.

 

가니메데는 규산염 암석과 물이 비슷한 양으로 이루어져 있습니다. 가니메데는 철이 풍부한 액체 핵과 아마도 지구의 바다를 전부 합친 것보다 더 많은 물을 포함하고 있는 내부 바다를 가진 천체입니다. 가니메데는 주로 두 지형으로 나뉘어 있습니다. 40억 년 전 충돌 크레이터로 포화 상태인 어두운 영역은 약 3분의 1 정도입니다. 광범위한 홈과 능선에 절단되어 있고 약간 오래된 영역인 밝은 영역이 나머지 부분을 차지하고 있습니다. 밝은 영역의 붕괴된 지질학적 원인은 완전히 알려져 있지 않지만, 조석 가열에 의한 판 활동의 결과일 가능성이 높습니다.

 

가니메데는 금속 핵을 가짐으로써 태양계 고체 천체들 중 가장 낮은 관성 모멘트를 가지고 있습니다. 가니메데의 자기장은 아마도 액체 철 핵 안쪽 대류에 의해 생성되고 목성의 조석력에 의해서도 생성됩니다. 빈약한 자기장은 목성의 훨씬 더 큰 자기장 안에 묻혀 자기장 선의 국소적인 동요로만 나타납니다. 가니메데는 O, O2, 아마도 오존 O3를 포함한 옅은 산소 대기를 가지고 있을 것입니다. 원자 수소는 아주 적은 대기 성분입니다. 가니메데가 대기에 전리층을 가지고 있는지는 해결되지 않았습니다.

 

 

칼리스토

칼리스토는 목성의 두 번째로 큰 위성입니다. 태양계에서는 가니메데와 토성 초대의 위성인 타이탄에 이어 세 번째로 큰 위성입니다. 최소 행성 수성과 같은 크기이지만 질량은 약 3분의 1입니다. 칼리스토는 갈릴레오 위성들 중 가장 바깥쪽에 있으며, 칼리스토와 목성 사이의 거리는 지구와 달 사이의 거리보다 약 6배 멉니다. 칼리스토의 궤도는 다른 3개의 갈릴레오 위성과 같은 궤도 공명이 아닙니다. 칼리스토의 회전은 목성 주위 궤도에 제대로 고정되어 있기 때문에 항상 같은 방향을 향하고 있습니다. 목성의 주요 방사선 영역 바로 바깥쪽에 위치한 더 먼 궤도 때문에 다른 내부 위성에 비해 목성 자기권의 영향을 덜 받습니다.

 

칼리스토의 표면은 태양계에서 가장 만들어진지 오래되고, 가장 크레이터가 많습니다. 칼리스토의 표면은 크레이터로 완전히 덮여있습니다. 판구조론이나 화산 활동과 같은 표면 아래의 활동 흔적은 없었고, 지질학적 활동이 일반적으로 발생한 징후도 없어 주로 충돌의 영향 아래에서 진화한 것으로 보입니다. 돌출된 표면의 특징은 다중 링 구조, 다양한 형상의 충돌 크레이트 및 사슬형 충돌구와 그와 관련된 벼랑, 산등성이와 퇴적물이 있습니다. 칼리스토의 표면은 다양한 모습입니다. 작고 반짝반짝거리는 서리 퇴적물이 높은 지점 끝에 있고, 암흑 물질이 낮은 위치에서 담요처럼 매끄럽게 둘러싸고 있습니다. 칼리스토 지형의 절대 연령은 불분명합니다. 칼리스토는 거의 동등한 양의 암석과 얼음으로 이루어져 있으며, 밀도는 목성의 위성들 중 가장 밀도가 낮고 표면 중력도 낮습니다. 갈릴레오 우주선의 조사에 의하면 칼리스토는 규산염으로 이루어진 작은 핵을 가지고 있으며 100 킬로미터 이상의 깊이에 액체 물로 된 지하 바다를 가질 가능성이 있다고 합니다.

 

칼리스토는 이산화탄소와 아마도 분자 산소로 구성된 매우 얇은 대기에 둘러싸여 있고, 또한 상당히 강한 전리층에 의해서도 둘러싸여 있습니다. 칼리스토는 목성 형성 후 목성을 둘러싼 가스나 티끌 원반에서 천천히 강착하여 형성된 것으로 생각됩니다. 칼리스토의 점진적인 강착과 조석 가열의 결여는 급속한 분화에 충분한 열이 없었다는 것을 의미합니다. 칼리스토가 형성된 이후 시작된 칼리스토 내부의 느린 대류는 부분적 분화를 가져왔고, 아마도 깊이 100-150 킬로미터의 지하 바다와 작은 암석 핵 형성으로 이어졌습니다.