Jowisz - najfajniejsza planeta z księżycami do podejrzenia dla każdego

Pierwsza połowa kwietnia to okres, gdy Jowisz znajduje się najbliżej Słońca w tym roku. Minimalną, ale i tak piekielnie dużą, odległość 666 milionów kilometrów od Ziemi osiągnął już 8 kwietnia. Czy to oznacza, że wszystko stracone? Wręcz przeciwnie, większe emocje czekają nas za 5 lat - wtedy znajdzie się on najbliżej Ziemi w XXI wieku, w odległości około 591 milionów kilometrów.

Tymczasem najbliższe dni i tygodnie to nadal świetna okazja, by podziwiać tę planetę. Jowisz 7 kwietnia znalazł się w opozycji, czyli położeniu, gdy dla obserwatora jest dokładnie po przeciwnej stronie co Słońce. To najjaśniejszy obiekt nocnego nieba w kwietniu i każda noc, gdy pogoda dopisze będzie warta obserwacji. A szczególnie 10 kwietnia gdy nadarzy się okazja, by zobaczyć naraz 5 księżyców w polu widzenia lornetki.

Nasz największy gazowy gigant

Jowisz to planeta niezwykła. Wraz z ze Słońcem stanowi około 99,98% masy całego Układu Słonecznego, składa się głównie z wodoru i helu. Znajduje się w miejscu, w którym teoretycznie nie powinien się znajdować według obecnych teorii. Skoro jednak go już mamy, cieszmy się, bo być może to właśnie jemu powinniśmy zawdzięczać istnienie Ziemi takiej, jaką jest.

Jowisz w swoim wnętrzu jest tak rozgrzany, że emituje więcej energii niż jej otrzymuje ze Słońca. W przeliczeniu na jednostkę powierzchni otrzymuje jej sporo mniej niż Ziemia, bo znajduje się ponad 5,2 raza dalej od Słońca.

Jowisz ma średnicę (mierzoną do zewnętrznej warstwy chmur, tej, którą obserwujemy z Ziemi) 143 tysiące km (w jego wnętrzu zmieściłoby się 1320 Ziemi), a jego grawitacja jest tak silna, że unoszący się na powierzchni (ponownie umownie utożsamianej z tą warstwą chmur) obiekt będzie ważył 2,5 raza więcej niż na Ziemi. W przypadku 75 kilogramowego człowieka - słuszne 190 kilogramów.

Mimo iż grawitacja Jowisza jest tak duża, jej znaczenie wiąże się z tym, że wywiera ona działanie na inne obiekty Układu Słonecznego stale. Ze względu na wywierane przez nią działanie (tzw. siły pływowe) księżyc Io jest wyjątkowo aktywny wulkanicznie, wpływ odczuwa również dalsza Europa. Im dalej tym słabiej - tu na Ziemi grawitacja Jowisza działa na nas z siłą mniejszą niż druga osoba znajdująca się w tym samym pomieszczeniu co my. To jeden z argumentów, który kiedyś usłyszałem na potwierdzenie faktu, że astrologia to tylko zabawa.

Io i Europa przed tarczą Jowisza

Zostawmy jednak astrologię na boku, a nawet dokładniejsze rozważania na temat Jowisza i szanse jakie mają teraz kosmiczne i naziemne obserwatoria (w końcu ile osób ma okazję z nich skorzystać), a wróćmy do najważniejszego - efektownych obserwacji, które może prowadzić z Ziemi prawie każdy.

Co ciekawego można zaobserwować na Jowiszu

Gdy dysponujemy lunetą o powiększeniu około 100 razy lub większym, na pewno zwrócą uwagę słabo, ale już całkiem wyraźnie widoczne chmury. W postaci charakterystycznych na przemian jaśniejszych lub ciemniejszych pasm. Amatorzy (a wierzcie, że tacy są, może i wśród was) ze sprzętem wyższej klasy, kamerą CCD dedykowaną obserwacjom i odrobiną umiejętności w przetwarzaniu zdjęć w Photoshopie lub innym programie, gdzie można wygodnie łączyć dziesiątki, a nawet setki ujęć w jedno (konieczne są różne czasy naświetlania dla Jowisza i księżyców), uzyskają obrazy zapierające dech w piersiach.

By uzyskać taki obraz Jowisza konieczne są spore umiejętności - ale jest to w zasięgu domowego sprzętu

A jeśli mamy tylko umiejętności to można przyczynić się do obróbki powszechnie dostępnych danych z sondy Juno. Tutaj obraz przetworzony przez Alex Mai

Ale nawet bez sprzętu, który pokaże nam pasy chmur (de facto możemy to osiągnąć także za pomocą solidnego ultrazoomu, na przykład o krotności 40-60x - uwaga, to nie to samo co powiększenie - który dobrze wycelowano w Jowisza) zobaczymy coś niesamowitego.

Amatorskie zdjęcie Jowisza przez niewielki teleskop

A mianowicie cztery księżyce, zwane Galileuszowymi, od imienia znanego uczonego (uznaje się go za odkrywcę i pierwszego człowieka, który obserwował księżyce Jowisza). Żył on na przełomie XVI i XVII wieku, a wynalazł choćby termometr. W roku 1609 jako jeden z pierwszych w historii użył teleskopu do obserwacji gwiazd. W kolejnym roku, w styczniu postanowił przyjrzeć się Jowiszowi i ujrzał trzy jego księżyce - Io, Europę i Callisto. Kilka dni później dostrzegł jeszcze Ganimedesa. Oczywiście wtedy jeszcze nie nosiły one takich nazw, nadał je zresztą w podobnym okresie inny astronom Simon Marius, który dojrzał te księżyce niezależnie.

Tak Galileusz szkicował położenie księżyców pomiędzy 7 a 15 stycznia 1610 roku

Dziś dysponując lornetką już o powiększeniu powiedzmy 10-15x możemy zobaczyć te księżyce bez problemu. Zazwyczaj każdej nocy, gdy widać naszego największego planetarnego sąsiada.

Księżyce Jowisza - kto widział je tylko raz, nic nie widział

Gdy zerkniemy przez lornetkę czy lunetę na Jowisza, zobaczymy wielką jasną plamę planety (prosta lornetka nie pokaże nam jeszcze pasów chmur) i kilka kropek, które ułożone są prawie w jednej linii wokół Jowisza. Teoretycznie efektowny widok na raz i do pokazania znajomym podczas weekendowego wieczoru.

Powtórzcie jednak obserwację godzinę czy kilka godzin później, a zobaczycie, że wzajemne położenie kropek się zmieniło. Tak, właśnie zaobserwowaliście ruch księżyców wokół tej planety. Obiegają one Jowisza bardzo szybko (szczególnie pierwsze 3) - najbliższy potrzebuje 1,8 dnia, trzeci tydzień, a najdalszy z tej czwórki już ponad dwa tygodnie. Ponieważ muszą one w tym czasie okrążyć Jowisza, dlatego ich położenie tak dynamicznie się zmienia - na tyle szybko, by zobaczyć te zmiany w ciągu kilku godzin obserwacji, albo spoglądając na Jowisza w kolejnych dniach.

Wykres zmiany położenia księżyców Galileuszowych w najbliższym miesiącu (źródło: Dominic Ford/in-the-sky.org)

Z tego też powodu nie zawsze ujrzymy w lornetce Jowisza i cztery księżyce. Może się złożyć tak, że któryś z nich (a może więcej niż jeden) będzie przesłonięty przez Jowisza lub znajdzie się przed jego tarczą (prosty sprzęt nie pozwoli stwierdzić, który przypadek ma miejsce). Ambitni amatorzy astronomii jako jedno z pierwszych astronomicznych wyzwań wybierają właśnie obserwacje zmiennej konfiguracji Galileuszowych księżyców.

Jak i kiedy obserwować

Jeśli zdecydujecie się zerknąć po zmroku na Jowisza - to w kwietniu wypatrujcie dużej jasnej kropki mniej więcej na wschodzie (upewnijcie się czy to nie lądujący samolot). W ciągu nocy będzie się ona przesuwać po niebie, by nad ranem zajść po zachodniej stronie nieba (to konsekwencja wspomnianej opozycji). Jeśli znacie się na gwiazdozbiorach, to zauważycie, że planeta znajduje się obecnie w gwiazdozbiorze Panny.

Jowisz na niebie 9 kwietnia 2017 roku o godzinie 23 (czerwona linia to tor dobowego ruchu planety - symulacja Stellarium)

Ponieważ opozycja Jowisza miała miejsce niedawno, przez najbliższe tygodnie możemy podziwiać go praktycznie przez całą noc. Przesuwa się on wtedy ze wschodniej części nieba na zachód.

W niewielkiej lornetce Jowisz i księżyce będą wyglądać na przykład tak jak na poniższym obrazku. Szybkość zmiany położenia zależy od powiększenia - im większe, tym szybciej dostrzeżemy ruch, w większym teleskopie nawet po kilkunastu minutach konfiguracja ulegnie zmianie.

Symulacja tego co ujrzymy w lornetce o powiększeniu około 15x - Jowisz i księżyce w linii pośrodku, obok gwiazda Theta Virginis

I w lunecie z powiększeniem 40x i polem widzenia około 1 stopnia (tyle co dwie tarcze księżyca w pełni)

Obserwując Jowisza i jego największe księżyce możemy poczuć się jak obserwator odległego układu słonecznego z ciasno ułożonymi planetami. Pomijając fakt, że Jowisz nie jest gwiazdą, samo powstanie księżyców Galileuszowych wyglądało podobnie jak powstawanie układów planetarnych - z dysku materii wokół Jowisza.

By sprawdzić jak wygląda aktualna konfiguracja największych księżyców Jowisza, można skorzystać z aplikacji Stellarium albo narzędzia na stronie Sky&Telescope. W sprzęcie o wyższym powiększeniu, albo aparacie ultrazoom, dojrzymy już szczegóły powierzchni, ale to temat na inną historię.

W kolejnych tygodniach Jowisz będzie pojawiał się na niebie coraz wcześniej, co oznacza, że o tej samej godzinie ujrzymy go wyżej nad horyzontem.

10 kwietnia - szczególna okazja na obserwacje

Wbrew nasuwającym się zapewne skojarzeniom, chodzi o astronomię. Wieczór 10 kwietnia, o ile pogoda nam dopisze, będzie świetną okazją, by upiec dwie pieczenie na jednym ogniu. Tego dnia Jowisz znajdzie się w odległości około 1,5 stopnia kątowego od Księżyca - znajdzie go zatem chyba każdy nawet bez mapy. Poza Księżycem w okolicy nie będzie nic jaśniejszego.

Cała piątka w polu widzenia typowej lornetki o 15x powiększeniu

Księżyc będzie tak blisko Jowisza, że w polu widzenia lornetki znajdą się nie cztery, ale pięć widocznych księżyców. Z tą różnicą, że jeden z nich to nasz Księżyc w pełni. Sugerowane powiększenie to około 20 razy.

Kilka słów o księżycach Galileuszowych [dla zainteresowanych]

Jeśli już uda wam się dojrzeć te księżyce, warto poznać tożsamość przyłapanych na gorącym uczynku poddawania się grawitacji Jowisza. Księżyce Galileuszowe są jak już wiemy cztery, choć to tylko kilka z menażerii kilkudziesięciu księżyców tej planety. Są to spore księżyce, trzy z nich większe od naszego, jeden niewiele mniejszy (wszystkie podobnie jak nasz Księżyc zwrócone tą samą stroną w kierunku swojej planety), i dlatego tak łatwo je nam dostrzec. Ich tarczki, choć punktowe w lornetce, są na tyle duże, by odbić sporo światła słonecznego i objawić nam obecność tych ciał.

Czterej muszkieterowie - Io, Europa, Ganimedes i Callisto

Io

Najbliższy Jowiszowi (średnia odległość to 422 tysiące km) z tych księżyców to Io o średnicy 3630 km, który uznawany jest z najaktywniejsze geologicznie ciało niebieskie w Układzie Słonecznym (ma około 180 aktywnych wulkanów). To zasługa Jowisza, który wręcz potrząsa Io jakby to był dywan - powierzchnia w wyniku działania sił grawitacyjnych może wybrzuszać się i o 100 km.

Widoczne na zdjęciu plamy to bogate w siarkę i siarkopochodne związki pozostałości wypływów lawy. Na Io jest tak ciepło (wyrzuty gazów z wulkanów sięgają 480 km i mają temperaturę około 1600 stopni C), że woda praktycznie tam nie występuje. Io ma co ciekawe atmosferę, która składa się z dwutlenku siarki i ulega ciągłemu naprzemiennemu mrożeniu (gdy Io chowa się w cieniu Jowisza) i ewaporacji (gdy Słońce ponownie ją oświetla).

Uff, Io może nie jest tak żrącym piekłem jak powierzchnia Wenus, ale to z pewnością równie nieprzyjazny (przynajmniej do zamieszkania) świat. Swoje piętno w postaci zanieczyszczenia związkami siarki odciska on na drugim z księżyców Galileuszowych, chyba najbardziej nam znanym - Europie, który obiega Jowisza w średniej odległości 671 tysięcy km.

Europa

Nieco mniejsza od Księżyca Europa o średnicy 3138 km, spękanej (w wyniku sił pływowych Jowisza) i pooranej lodowymi kanionami powierzchni, to bohater niejednego filmu s-f, z Odyseją Kosmiczną na czele, a także jedno z miejsc poza Ziemią w Układzie Słonecznym, gdzie najprawdopodobniej może istnieć życie.

Czerwony kolor rys na powierzchni to podciągnięte kolory dla uwydatnienia tych cech powierzchni. W naturze Europa ma kolor biało-beżowy.

Różne struktury na powierzchni Europy

Tym razem pod lodową powierzchnią, we wszechoceanie słonej wody (o jej istnieniu świadczą wodne gejzery), który może mieć głębokość 100 kilometrów, a nawet dużo więcej, i sięgać skalnego wnętrza. Planowane są obecnie dwie misje, które mają zbadać szczegółowo ten księżyc. Pierwsza to orbiter Clipper, a druga to lądownik, który wwierci się w powierzchnię.

Ilustracja pokazująca jak może wyglądać skorupa Europy

Niestety nie będzie tak różowo jak czasem pokazują to futurystyczne prezentacje. Odwiert będzie dość płytki, szanse dowiercenia się do oceanu, tak jak w filmie s-f Raport Europy, będą miały dopiero kolejne misje. Nie ma zresztą co się dziwić - odwiert o głębokości co najmniej kilkunastu kilometrów (są też modele, w których skorupa ma 100 km, ale też modele z jedynie kilkusetmetrową cienką warstwą), nawet jeśli nie w żelaznej skale jak w filmie Armageddon (pomińmy błędy merytoryczne w tym filmie), to wielkie wyzwanie.

Lodowa Europa w odróżnieniu od pokrytego siarką Io zdaje się być atrakcyjnym miejscem dla dłuższej załogowej eksploracji. Niestety nie jeśli zdecydujemy się przebywać na powierzchni.

Lądownik, który osiądzie na Europie, będzie musiał się bardzo śpieszyć, by wykonać swoją pracę

Europa jest podobnie jak Io księżycem aktywnym, ale nie to jest tu kluczowym problemem, a magnetosfera Jowisza, która omiata promieniowaniem zarówno Io (jest on zresztą w sporej mierze odpowiedzialny za ten stan rzeczy) jak i Europę. Przebywający tam astronauci bez solidnego zabezpieczenia już po miesiącu by zmarli (a w zasadzie wystarczyłby jeden dzień pobytu na powierzchni gdzie promieniowanie jest kilka tysięcy razy silniejsze niż na Ziemi). Dlatego życie jeśli istnieje na Europie to kryje się pod powierzchnią nie tylko dlatego, że jest tam ocean, ale dlatego, że tam jest bezpiecznie. Paradoksalnie, to samo promieniowanie może być jednym gwarantów życia pod powierzchnią Europy.

​​​​​​
​Europa i dwa kolejne lodowo-wodno-skalne księżyce Galileuszowe to cel misji badawczej ESA o nazwie JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer), planowanej na rok 2022.

Ganimedes

Trzeci co do odległości od Jowisza księżyc to Ganimedes. Średnica 5262 km czyni go nieco większym od Merkurego (argument na rzecz zmiany klasyfikacji ciał niebieskich). Doświadczenie uczy jednak, że rozmiar to nie wszystko. I tak ze względu na dużo mniejszą gęstość, jest on dwa razy mniej masywny niż Merkury.

Taka niewielka gęstość i duże rozmiary muszą jednak coś oznaczać. W tym przypadku konkluzja, poparta obserwacjami specyficznie zachowujących się pod wpływem pola magnetycznego Jowisza zórz polarnych (Ganimedes ma własne pole magnetyczne), jest taka, że podobnie jak w przypadku Europy, także i tutaj mamy podpowierzchniowy wszechocean.

Kratery na powierzchni Ganimedesa z bliska

Bardziej słony niż ziemskie i przykryty nawet 10-krotnie grubszą warstwą lodu niż ten na Europie. Lecz równie głęboki i zawierający co najmniej tyle wody co ziemskie oceany. Niemniej w tym przypadku szanse na życie podwodne są dużo mniejsze (by nie powiedzieć żadne) w porównaniu z oceanem na Europie czy Enceladusie, księżycu Saturna.

Promieniowanie na Ganimedesie jest kilkadziesiąt razy mniejsze niż na Europie, jednak nadal to na tyle spora dawka, że konieczne byłoby izolowanie astronautów, a jedynie krótkie wypady byłyby możliwe bez zabezpieczenia antyradiacyjnego.

Sięgnijmy zatem jeszcze dalej, może tam będzie szansa na wygodne zamieszkanie w bazie na powierzchni.

Callisto

Istotnie w odległości około 1,9 miliona km (5 razy dalej niż średnia odległość Ziemia-Księżyc), gdzie promieniowanie radiacyjne jest już niewielkie (aczkolwiek 10 razy wyższe niż na Ziemi), Jowisza obiega ostatni z Galileuszowych księżyców - Callisto, upstrzony kraterami niczym piegami. To również lodowy jak Europa i Ganimedes świat.

Kratery-ciapki na powierzchni Callisto z bliska

I choć w tym przypadku podpowierzchniowy wszechocean może nie występować (choć nie jest to wykluczone), to wody, a także innych przydatnych minerałów nie zabraknie. Callisto jest większy niż Europa - ma 4800 km średnicy, ale nie zmienia to faktu, że grawitacja na jego powierzchni jest podobna. Oznacza to, że komfort poruszania się po powierzchni będzie podobny jak na Europie i podobny jak na Ganimedesie. Nad sensem poruszania się po powierzchni Io nie ma co deliberować.

Na zdjęciu widać Callisto (księżyc najbardziej przyjazny dla zasieldenia), a na tle Jowisza Europę (księżyc z największym prawdopodobieństwem występowania życia)

Nie trzeba przypominać, że kombinezon kosmiczny będzie nadal obowiązkowy. Atmosferę Callisto ma bardzo cienką, jest też bardzo zimno. Przy temperaturze sporo poniżej -100 stopni C poczulibyśmy się jak w puszce z oparami ciekłego azotu. I tym z lekka komputerowym akcentem kończymy naszą podróż po Galileuszowych księżycach. Jeśli macie ochotę poznać inne księżyce Jowisza, ostrzegam - jest ich jeszcze kilkadziesiąt.

Źródło: Inf. własna, foto: NASA, ESA, materiały edukacyjne