U svemiru se otkrivaju čvrsta tijela s mnogo vode na kojima možda ima i života.

Već petu godinu Galileo stanuje u Jupiterovu sustavu, obilazi planet i njegove mjesece, približavajući im se: na Novu godinu 2000. bio je 350 km iznad površine Europe a 21. veljače 2000. iznad Io, na visini od 200 km. Njegova staza stalno mijenja oblik. Za promjenu kursa rjeđe koristi raketne mlaznice, češće se pomažući učinkom praćke; posljednja je vijest bila da je orbiter na putu prema vatrenoj Io prošao kraj smrznute Kalisto na visini od 670 km da bi tako dobio zamah i skrenuo prema Io. Pritom se izbjegava duže boravljenje u području staze mjeseca Io zbog jakih čestičnih zračenja u unutarnjoj Jupiterovoj magnetosferi.

Meteorološka sonda poslužila je za jednokratnu upotrebu. Preostali dio letjelice, orbiter, ima znanstvene uređaje koji snimaju mjesece u različitim područjima spektra, mjere jakost svjetlosti, njezinu polarizaciju, brojnost i energiju nabijenih čestica, magnetsko polje, prašinu, elektromagnetske i elektrostatske valove koji se javljaju u ioniziranom plinu prožetom magnetskim poljem. Mnogo pažnje orbiter posvećuje odnosu malog mjeseca Io i Jupitera.

Snimke na površinama galilejanskih mjeseca i iznad površine otkrivaju mnoge detalje, instrumenti oko njih ustanovljuju rijetke atmosfere. Pojave reljefa posljedica su geoloških procesa i utjecaja iz svemira, od kojih su najznačajniji padovi meteorita. Udar manje ili veće stijene o površinu mjeseca označava katastrofu, razbijanje kore, izazivanje valova potresa.

Galilejanski mjeseci su čvrsta kuglasta tijela, fizički slična Zemlji iako im je priroda uvelike uvjetovana bliskošću najmasivnijeg planeta Jupitera, bez čijeg se utjecaja nemože shvatiti njihov razvoj.

Jupiterova atmosfera i magnetosfera

Iako građen od plina, zbog velike mase Jupiter ima veoma gusto središte u kojemu se tvar vlada kao tekućina. O postojanju stjenovite jezgre samo se nagađa. Jako je mali dio Jupitera izravno ispitan; sonda je sa sedam znanstvenih uređaja ispitivala planet do dubine od 146 km, gdje je tlak 22 puta veći nego nama na morskoj površini, a temperatura nadmašuje temperaturu vrelišta vode. Na tzv. nultoj razini gdje je tlak 1 bar, temperatura je bila -107 °C. Tlak i temperatura stalno rastu u dubinu i, prema proračunima, u Jupiterovu središtu dostižu 50 milijuna bara i 30 000 °C. Iz tog središta stalno vodi toplinski tok i na Jupiterovu klimu podjednako utječe Sunčeva i unutarnja toplina. U slučaju Zemlje, unutarnja je toplina zanemariva.

Jupiterova je atmosfera u gornjem dijelu termosfera, tj. temperatura se penje do velikih iznosa i stoga se u njoj javljaju slojevi iona (ionosfera); oblaci lebde u donjem dijelu atmosfere, tj. u troposferi.

Izravna su mjerenja pomogla da se mnogo točnije nego iz daljine upozna kemijski sastav Jupiterove atmosfere. Znalo se da vodik i helij daju 99% atmosfere, jednako tako kao što je slučaj na Suncu. Helij doprinosi masi atmosfere sa 24%, ostatak je vodik, a to je odnos koji vlada i na Suncu. Drugi se atomi javljaju kao primjese. Udio kisika znatno je manji nego na Suncu. Primijećeni atomi ugljika, dušika i sumpora ostaci su meteorske i kometske tvari koja privučena jakom gravitacijom često pada na Jupiter.

Građa atmosfere iznenadila je istraživače. Kako se iz velike daljine pojedinosti dobro ne zapažaju, oblačni slojevi čine se veoma jednolični. Jupiterova atmosfera podliježe jednakim fizičkim pravilima kao i Zemljina ili atmosfere ostalih planeta. Kako se oblaci sastoje od kapljica i ledenih kristalića, zaključak je da se javljaju na visini gdje postoji tvar koja se tamo može ukapiti i smrznuti. Klasična raspodjela Jupiterove atmosfere po visini uzima da se najviši sloj sastoji od oblaka amonijačnih kristala (NH3), niži sloj od amonijeva hidrosulfida (NH4SH), a još niži oblaci od vode, kristala i kapljica. Amonijevi oblaci su plavičastobijeli i raspodijeljeni u trakama – promatrač na Zemlji ih naziva zonama. Oblaci amonijeva hidrosulfida su žućkastonarančasti i prostiru se kao neprekinuti sloj; njih vidimo između zona pa ih nazivamo pojasima. Ovdje je temperatura još preniska da bi se voda ukapila. Vodeni oblaci mogu biti ispod neprekinutog sloja oblaka, a to znači nevidljivi. I što se dogodilo za vrijeme padanja meteorološke sonde? Njezini nalazi suprotstavljaju se klasičnoj predodžbi.

U troposferi i dublje ustanovljena je veoma dobra vidljivost, s neočekivano malo oblaka. Aerosola, čestica od kojih su oblaci izgrađeni, ima neobično malo.

Najbitnije spoznaje tiču se sastava oblačnih slojeva. Na mjestu bijelih zona amonijačnih oblaka ustanovljeni su paperjasti cirusi, a ponad njih sloj sumaglice. S prolaskom sonde mjerena se svjetlost nepravilno mijenjala. Umjesto neprekinutog sloja oblaka od amonijeva hidrosulfida ustanovljena je sumaglica nježno smeđe i ružičaste boje. Ispod dna ovog sloja atmosfera je bila čista i suha. Očekivani sloj oblaka od smrznutih vodenih kristala odnosno od vodene pare nije nađen; vode kao da jednostavno nema! Sonda je pretražila atmosferu i dublje nego što je bilo predviđeno. O oblacima se zaključuje na temelju mjerenja s dva instrumenta: jedan mjeri svjetlost neba (radiometar), a drugi ispituje oblačne čestice (nefelometar). Iskustvo nas uči da svjetlost dolazi sa svih strana ako je nebo posve prekriveno oblacima; ako se na nebu oblaci ne vide, najjača svjetlost dolazi izravno od Sunca. Sunčevo je zračenje prodiralo do najvećih ispitivanih dubina.

U oblačnim slojevima smještene su čistine, područja različite temperature. Postavljena je pretpostavka da Jupiterova atmosfera nije jednolika, već postoje velike lokalne razlike, a sonda je prolazila upravo područjem koje je bilo toplije i bez vodene pare. Na mjestima dubljima od onoga gdje tlak iznosi 0,5 bara atmosfera je jako dobro izmiješana. To je posljedica topline koja se iz unutrašnjosti prenosi konvekcijom (miješanjem plinovitih čestica).

Jakost vjetrova svugdje je znatna i ne popušta do dostignutih dubina, a kreće se od 150 do 200 m/s. Ovo je bilo veliko iznenađenje. Pokazalo se da s dubinom vjetrovi ne zastaju, već se dapače pojačavaju: brzina raste u dubinu! Na Zemlji vjetrovi nastaju zbog nejednolikog zagrijavanja površine i troposfere, te prilikom oslobađanja topline u procesu kondenziranja vodene pare. Na Jupiteru pogon vjetrovima daje oslobađanje unutarnje topline. Od Sunca Jupiter dobiva 51 W po četvornom metru, a Jupiterov unutarnji izvor topline dodaje 35 W po četvornom metru.

Ustanovljena je stalna i jaka grmljavinska aktivnost. Detektor munja tragao je za bljeskovima i radiozračenjima koje emitiraju gromovi. Radiovalovi emitirani munjama šire se na velike daljine jer se kao i na Zemlji odbijaju od ionosferskih slojeva. Čulo se mnogo radioemisija, ali nije zabilježen niti jedan bljesak svjetlosti. Na temelju toga zaključeno je da je brojnost gromova 3–10 puta manja nego na istoj površini i u isto vrijeme na Zemlji. Jakost struje u munjama je mnogo veća od zemaljskih munja. Mi smo navikli na munje kao na pražnjenja koja iz oblaka pogađaju tlo, no više ih se razvija između oblaka; na Jupiteru postoje samo munje između oblaka.

Nalazi Galileove sonde poslužit će da se bolje obradi pitanje oblikovanja Jupitera i ostalih divovskih planeta. Bolje će se razumjeti Sunčev sustav i kako je nastao.

Čestična radijacija u Jupiterovoj je magnetosferi deset puta jača od one u Zemljinoj. Prilazeći Jupiteru meteorološka sonda je između njegova prstena i atmosfere otkrila nov radijacijski pojas s helijevim ionima velike energije. Među česticama znatan je udio helijevih iona nepoznata porijekla. Svojstva atmosfere ispituju se i pomoću radiovalova kojima orbiter komunicira sa Zemljom kada oni prolaze kroz atmosferu te kada ih Jupiter blokira.

Bitan utjecaj na svojstva Jupiterove magnetosfere ima Io, mjesec mnogo manji od matičnog planeta. Zbog snažne vulkanske aktivnosti, on predstavlja izvor iona koji se ugrađuju u magnetosferu. Ubrzavani ioni teku prema Jupiterovim polovima uzrokujući polarnu svjetlost. Tokovi elektrona imaju snagu od milijardu vata. Elektromagnetski stroj sastavljen je od Jupiterova magnetskog polja, njegove visoke atmosfere i atmosfere Io koja se pretače u okolni prostor. Na stazi Io zaostaje oblak plinova šireći se i ispunjavajući golemi prsten oko Jupitera. Detektor za čestice velikih energija pronašao je u blizini mjeseca struje elektrona. Stoga je razumljivo da se polarna svjetlost javlja ne samo na Jupiteru već je zabilježena i na Io.

Jupiterova je magnetosfera snažan izvor radiovalova – prvi do Sunca – a radioemisije jačaju u taktu ophodnog vremena mjeseca Io.

Io, mjesec aktivnih vulkana

Vulkanski najaktivnije tijelo u Sunčevu sustavu ima rastaljenu unutrašnjost neposredno ispod čvrste i smrznute kore. Razlog tome su snažne plime koje trpi kora mjeseca a prouzrokuje ih ponajprije Jupiter, a zatim i Ganimed. Plima znači da se čvrsto tlo mjeseca ritmički podiže i spušta, s time da se procjene o razlici razine kreću do 100 m. Posljedica plime je zagrijavanje unutrašnjosti. Rastaljena masa pod tlakom izbija kroz brojna vulkanska grotla do visine od stotinjak kilometara u obliku gejzirskih perjanica. Zbog toga Io ima atmosferu nestalne gustoće.

Galileo je otkrio mnoge nove vulkane na Io. Sada je sigurno da na mjesecu ima 300 vulkana. Pri svakom prolasku otkrivaju se nove promjene u satelitskoj panorami. Manji vulkani brzo se hlade. Veći su aktivni godinama i desetljećima. Najsnažniji vulkan u Sunčevu sustavu je Loki. Njegova kaldera (grotlo) prekriva 10 tisuća četvornih kilometara. Ostali poznati vulkani koji krajoliku mjeseca daju značaj su Pelé, oblika potkove, i Prometej. Prometejeva aktivnost prati se 18 godina. Planeri su letjelicu poslali da prođe kroz perjanicu u vrijeme njegove erupcije.

U veljači 2000. dobiveno je mnogo slika s visokim razlučivanjem pojedinosti. Otkriveni su veoma složeni oblici tla za koje se ne zna kako nastaju, jer na Zemlji i drugim tijelima ne postoje.

Ionosfera je područje električki nabijenog plina a javlja se pri vrhu planetskih atmosfera. Iako se dijelovi ionosfere na Io nalaze na visini od 50 do 100 km, uređaji Galilea utvrdili su guste plinove sastavljene od ioniziranih atoma kisika i sumpora te od ioniziranih molekula sumpor-dioksida i na visini od 900 km. Vulkanski izbačaji koji sadrže mnogo praha ne vide se do te visine, koja je jednaka polovici polumjera Io, no plinovi u visokoj atmosferi moraju biti posljedica vulkanizma.

Smrznuta Europa

Na prvi pogled, površina Europe veoma je jednolična. To je zaista najravnija površina nekog tijela u Sunčevu sustavu. Detaljnije ispitivanje dovelo je do zaključka da se radi o izlomljenoj ledenoj santi koja se morala zagrijavati, lomiti i ponovno smrzavati. Ne samo Io već i Europu modelirala je snažna Jupiterova plimna sila. Kako na površini nema udarnih kratera većih od 25 km, krajolik je nastao relativno nedavno, prije 100 milijuna godina. Malobrojni krateri zaravnjeni su, što svjedoči o slaboj nosivosti kore. Pukotine u kori široke su par kilometara i u pravilu su veoma duge i gotovo ravne. Na mnogim pukotinama izrasli su nevisoki brežuljci oblika kupole, promjera manjeg od 10 km, oko kojih se širi blatom zaprljana površina i koji su najvjerojatnije nastali erupcijama gejzira. Po cijelom su globusu vidljive i velike pjege tamnog materijala – maculae.

Europa je jedno od tijela u Sunčevu sustavu na kojem bi moglo biti života. Bez obzira na to što je temperatura smrznute površine -140 °C, ispod nje bi moglo biti vode. Prije Galilea, dokaze za to ponudila je letjelica Voyager. Dapače, mjerenja magnetskog polja upućuju na zaključak da zaleđena kora pluta na globalnom vodenom oceanu. Ako voda postoji u tekućem stanju, znači da su temperature dovoljne za preživljavanje živih bića. Neočekivano je da na jednom Jupiterovu mjesecu mogu postojati životni uvjeti, a sam se Jupiter nalazi izvan područja u kojem je Sunčevo zračenje blagotvorno. Na toj je udaljenosti Sunčeva svjetlost 27 puta razrjeđenija od one koja stiže do Zemlje. Plinoviti planet poput Jupitera ne može podržavati život, dok njegov mjesec može. Razlog je u građi galilejanskih mjeseca i u blagotvornom utjecaju matičnog planeta na mjesece. To je zaista Sunčev sustav u malome!

Europin ocean od hladnoće svemirskog prostora izolira i čuva ledena kora; tekuća je voda u “podzemlju”. Poznato je da mnoga živa bića lebde na dnu zemaljskih oceana, da su mikrobi nađeni u veoma dubokim stjenovitim slojevima, a i to da i na Zemlji ima mnogo “podzemne” vode. Ispod kilometarskog pokrova leda na Antarktici nađeno je golemo jezero tekuće vode. Uvjeti su veoma nalik onima na Europi.

Tanku Europinu atmosferu s molekularnim kisikom otkrio je Hubbleov svemirski teleskop. Kisik u atmosferi posljedica je isparavanja molekula vodene pare sa zaleđene površine i fotolize – rastavljanja molekula pod djelovanjem Sunčeve svjetlosti.

Ganimed

Ganimed je najveći mjesec u Sunčevu sustavu (5262 km), i veći od planeta Merkura. Površina mu je čudesna, sva isprevrtana, kao da je nastao od međusobno spojenih dijelova. Znatan dio globusa prekriven je tamnim ovalima ili mnogokutnicima između kojih se pružaju trake svijetlog materijala. Tamnije površine su starije jer sadrže više kratera. Najveća tamna površina je ovalnog oblika, nazvana je Regio Galileo (Područje Galilea) i ima promjer od 3200 km.

Karakteristični dijelovi reljefa trakasti su sustavi usporednih planina koji ponegdje teku jedan preko drugoga kao da su češljani. Zapažaju se i pomaci velikih površina, klizanja i razmicanja, što su posljedice pucanja i širenja kore. Geološki razvoj morao je biti intenzivan jer nema mnogo velikih, starih kratera. Ima kratera i jako narušenih i odsječenih polovica. Posebna su pojava nizovi kratera u pravilnoj crti. Takav niz kratera (catena) otkriven je i na drugim tijelima. Ne mogu nastati drukčije nego uzastopnim padanjem stijena.

Kalisto

Kalisto je kuglasto tijelo, tek malo manje od Merkura. Među svim tijelima Sunčeva sustava površina ovog mjeseca pokazuje najviše kratera, no visinske razlike su minimalne, a kratera manjih od kilometra nema, kao da ih je kora upila. Moguće je da i Kalisto ima sloj tekućine ispod čvrste kore. Veći udarni krateri umjesto udubine pokazuju uzdignuća koja su nastala izlijevanjem blatnjave sadržine iz unutrašnjosti.

Na ovom mjesecu nema ni vulkana ni viših planina. Od vremena kada je nastao pa do danas sporo se mijenjao. Najveća je pojava na njemu Valhalla – sustav koncentričnih krugova promjera od 40 000 km, nastao poslije pada nekog velikog tijela. Drugi je sličan sustav nešto manji Asgard. Na mjesecu nema erozije kao na Zemlji jer nema ni vode, ni vjetra. Galileo precizno snima površinu u različitim područjima spektra, daje geolozima podatke koje oni nastoje rastumačiti kemijskim sastavom i gibanjima kore. Spektrometar proučava rubove mjeseca, gdje se uočava vrlo rijetka atmosfera od ugljik-dioksida.

Godine 1998. magnetometar letjelice ustanovio je oko Kalisto postojanje magnetskog polja. Magnetsko polje fluktuira u taktu Jupiterove rotacije, što se tumači induciranjem dubinske električne struje. Ako je ocean slan, tada može provoditi električnu struju; oko električnih tokova uvijek se javlja magnetsko polje. Nađeno je da se povremeno smjer struje i magnetskog polja mijenja.

Građa satelita i život

Oceani su kolijevke života. Tijela Sunčeva sustava bogata su molekulama koje čine sastavni dio živih organizama. Za podržavanje života nužna je voda i određena količina energije. Kalisti – najudaljenijem mjesecu od Jupitera, jedini bi izvor energije mogao biti radioaktivni raspad elemenata.

Idući redom od Io do Kalisto smanjuje se srednja gustoća mjeseca; 3,5 – 3,0 – 1,9 – 1,8 gustoće vode, a to znači da tim redom opada udio stjenovitog materijala, a raste udio vode.

Io je samo malo manja od Mjeseca i ima metalnu jezgru veličine polovice Mjeseca. Silikatne stijene protežu joj se do površine pod kojom se nalaze duboki džepovi s bazenima rastaljenih sumpornih spojeva.

Podaci s Galilea navode na to da su se stijene i metali u unutrašnjosti Ganimeda odvojili od ledova i izgradili gustu jezgru koju obavija plašt od vode i leda.

Iako po veličini odmah iza Ganimeda, Kalisto ima sasvim drukčiji geološki sastav i unutarnju građu. Ispod kore debljine par stotina kilometara sadržina je izmiješanog stijenja i leda. To je i razlog i posljedica mnogo jednostavnije geološke povijesti ovog mjeseca.

Odlična iskustva s Galileom dobra su preporuka za daljnje istraživanje. Letjelica poslana na Europu izradila bi topografsku kartu s horizontalnim razlučivanjem od 100 m i izmjerila veličinu plime. To bi bila prethodnica narednoj misiji kojom bi se poslao robot da zaroni u Europin ocean.