Galileische Monde

Jupiters vier galileische Monde, in einem zusammengesetzten Bild, das ihre Größen und die Größe von Jupiter vergleicht (Großer Roter Fleck sichtbar). Von oben sind sie Io, Europa, Ganymed, Callisto.

Die galileischen Monde sind die vier von Galileo Galilei entdeckten Jupitermonde. Sie sind die größten der vielen Jupitermonde und wurden Io, Europa, Ganymed und Callisto genannt. Ganymed, Europa und Io nehmen an einer 1: 2: 4-Orbitalresonanz teil. Sie gehören zu den massereichsten Objekten im Sonnensystem außerhalb der Sonne und der acht Planeten mit Radien, die größer sind als die der Zwergplaneten.

Die vier Monde wurden irgendwann zwischen 1609 und 1610 entdeckt, als Galilei sein Teleskop verbesserte und es ihm ermöglichte, Himmelskörper deutlicher als je zuvor zu beobachten. Galileis Entdeckung zeigte die Bedeutung des Teleskops als Werkzeug für Astronomen, indem er bewies, dass es Objekte im Weltraum gab, die mit bloßem Auge nicht gesehen werden können. Noch wichtiger ist, dass die Entdeckung von Himmelskörpern, die etwas anderes als die Erde umkreisen, dem damals akzeptierten geozentrischen Modell (oder ptolemäischen Weltsystem), nach dem jeder Himmelskörper um die Erde kreist, einen schweren Schlag versetzt hat.

Galileo nannte seine Entdeckung zunächst Cosmica Sidera („Cosimos Sterne“), aber Namen, die sich schließlich durchsetzten, wurden von Simon Marius gewählt. Marius behauptete, die Monde zur gleichen Zeit wie Galilei entdeckt zu haben, und gab ihnen in seinem Mundus Jovialis, der 1614 veröffentlicht wurde, ihre heutigen Namen.

Historische Höhepunkte

Entdeckung

Galileo Galilei, Entdecker der vier galileischen Monde.

Infolge von Verbesserungen, die Galileo Galilei am Teleskop mit einer Vergrößerungsfähigkeit von 30 × vorgenommen hatte, konnte er Himmelskörper deutlicher sehen als je zuvor. Dies ermöglichte Galilei, irgendwann zwischen Dezember 1609 und Januar 1610 zu entdecken, was als galileische Monde bekannt wurde. Dennoch behauptete ein chinesischer Astronomiehistoriker, Xi Zezong, dass der chinesische Astronom Gan De 362 v. u.Z. einen der Jupitermonde beobachtete, fast 2 Jahrtausende früher als Galileo.

Am 7. Januar 1610 schrieb Galilei einen Brief mit der ersten Erwähnung der Jupitermonde. Zu dieser Zeit sah er nur drei von ihnen, und er glaubte, sie seien Fixsterne in der Nähe von Jupiter. Er fuhr fort, diese Himmelskugeln vom 8. Januar bis 2. März 1610 zu beobachten. Bei diesen Beobachtungen entdeckte er einen vierten Körper und beobachtete auch, dass die vier keine Fixsterne waren, sondern Jupiter umkreisten.

Galileis Entdeckung bewies die Bedeutung des Teleskops als Werkzeug für Astronomen, indem er zeigte, dass es im Weltraum Objekte zu entdecken gab, die bis dahin mit bloßem Auge unsichtbar geblieben waren. Noch wichtiger ist, dass die unbestreitbare Entdeckung von Himmelskörpern, die etwas anderes als die Erde umkreisen, dem damals akzeptierten ptolemäischen Weltsystem einen schweren Schlag versetzte, wonach sich die Erde im Zentrum des Universums befand und alle anderen Himmelskörper sich um sie drehten. Dass Jupiter vier Monde hat, während die Erde nur einen hat, untergräbt den nahezu universellen Glauben, dass die Erde sowohl in ihrer Position als auch in ihrer Bedeutung das Zentrum des Universums war. Galileis Sidereus Nuncius (Sternenbotschafter), der Himmelsbeobachtungen durch sein Teleskop ankündigte, erwähnt nicht ausdrücklich den kopernikanischen Heliozentrismus, eine Theorie, die die Sonne in den Mittelpunkt des Universums stellte. Trotzdem glaubte Galileo an die kopernikanische Theorie. Als Ergebnis dieser Entdeckungen konnte Galileo eine Methode zur Bestimmung des Längengrades entwickeln, die auf dem Zeitpunkt der Umlaufbahnen der galileischen Monde basiert.

Widmung an die Medicis

Oberflächenmerkmale der vier Mitglieder.

1605 war Galileo als Mathematiklehrer für Cosimo II de’Medici (1590-1621) angestellt worden. Im Jahr 1609 wurde Cosimo Großherzog Cosimo II. Galileo, der die Schirmherrschaft seines jetzt wohlhabenden ehemaligen Studenten und seiner mächtigen Familie suchte, nutzte die Entdeckung der Jupitermonde, um sie zu gewinnen. Am 13.Februar 1610 schrieb Galileo an den Sekretär des Großherzogs:

Gott hat mir die Gnade erwiesen, durch ein so einzigartiges Zeichen meinem Herrn meine Hingabe und meinen Wunsch offenbaren zu können, dass sein herrlicher Name unter den Sternen gleich lebe, und da es an mir, dem ersten Entdecker, liegt, diese neuen Planeten zu benennen, möchte ich in Nachahmung der großen Weisen, die die hervorragendsten Helden jener Zeit unter die Sterne stellten, diese mit dem Namen des ruhigsten Großherzogs einschreiben.

Galileo fragte, ob er die Monde Cosmica Sidera („Cosimos Sterne“) nach Cosimo allein oder Medicea Sidera („die Medici-Sterne“) nennen solle, was alle vier Brüder (Cosimo, Francesco, Carlo und Lorenzo) im Medici-Clan ehren würde. Der Sekretär antwortete, dass der letztere Name am besten wäre.

Am 12. März 1610 schrieb Galilei seinen Widmungsbrief an den Herzog der Toskana und schickte ihm am nächsten Tag eine Kopie, in der Hoffnung, seine Unterstützung so schnell wie möglich zu erhalten. Am 19. März schickte er dem Großherzog das Teleskop, mit dem er zuerst Jupiters Monde gesehen hatte, zusammen mit einer offiziellen Kopie von Sidereus Nuncius (Der Sternenbotschafter), der auf Anraten des Sekretärs die vier Monde Medicea Sidera nannte. In seiner Einleitung schrieb Galilei:

umso mehr haben die unsterblichen Gnaden deiner Seele begonnen, auf der Erde zu leuchten, als helle Sterne sich am Himmel darbringen, die wie Zungen von deinen vortrefflichsten Tugenden für alle Zeiten sprechen und sie feiern werden. Seht also, vier Sterne, die für euren illustren Namen reserviert sind … die … ihre Reisen und Umlaufbahnen mit einer wunderbaren Geschwindigkeit um den Stern des Jupiter machen … wie Kinder derselben Familie … In der Tat scheint es, dass der Schöpfer der Sterne selbst mich durch klare Argumente ermahnt hat, diese neuen Planeten vor allen anderen beim illustren Namen Eurer Hoheit zu nennen.

Benennung der Monde

Galilei erhielt mehrere Vorschläge für Namen für die Monde. Sie enthalten:

• Principius, Victipharus, Cosmipharus und Ferdinandipharus für jeden der vier Medici-Brüder – von Giovanni Batista Hodierna, einem Schüler Galileis und Autor der ersten Ephemeriden (Medicaeorum Ephemerides, 1656);
• Circulatores Jovis oder Jovis Komitees – von Johannes Hevelius;
• Gardes oder Satelliten (aus dem lateinischen satellites, satellitis, was „Eskorten“ bedeutet) — von Jacques Ozanam.

Die Namen, die sich schließlich durchsetzten, wurden von Simon Marius gewählt, der behauptete, die Monde zur gleichen Zeit wie Galileo entdeckt zu haben. Er benannte sie nach Liebhabern des Gottes Zeus (dem griechischen Äquivalent von Jupiter): Io, Europa, Ganymed und Callisto in seinem Mundus Jovialis, der 1614 veröffentlicht wurde.

Galilei weigerte sich standhaft, Marius ‚Namen zu verwenden und erfand infolgedessen das Numerierungsschema, das heute noch parallel zu den Eigennamen des Mondes verwendet wird. Die Zahlen laufen von Jupiter nach außen: I, II, III und IV entsprechend Io, Europa, Ganymed und Callisto. Obwohl Galileo dieses System in seinen Notizbüchern verwendete, veröffentlichte er es nie. Jahrhunderts verwendet, als andere innere Monde entdeckt wurden und Marius ‚Namen weit verbreitet wurden.

Einige Details über die galileischen Monde

Die galileischen Monde sind in aufsteigender Reihenfolge der Entfernung vom Jupiter:

Name	Bild	Durchmesser (km)	Masse (kg)	Dichte (g/cm3)	Halbachse (km)	Umlaufzeit (d) (relativ)	Neigung (°)	Exzentrizität
Io (Jupiter I)		3660.0×3637.4×3630.6	8.93×1022	3.528	421,800	1.769 (1)	0.050	0.0041
Europa (Jupiter II)		3121.6	4.8×1022	3.014	671,100	3.551 (2)	0.471	0.0094
Ganymed (Jupiter III)		5262.4	1.48×1023	1.942	1,070,400	7.155 (4)	0.204	0.0011
Callisto (Jupiter IV)		4820.6	1.08×1023	1.834	1,882,700	16.69 (9.4)	0.205	0.0074

Io

Die drei inneren galiläischen Monde kreisen in einer 4:2:1 Resonanz.

Io ist der innerste der vier galileischen Jupitermonde und mit einem Durchmesser von 3.642 Kilometern der viertgrößte Mond im Sonnensystem. Es wurde nach Io benannt, einer Priesterin von Hera, die einer der Liebhaber von Zeus wurde. Trotzdem wurde es bis Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts einfach als „Jupiter I“ oder „Der erste Satellit des Jupiter“ bezeichnet.

Mit über 400 aktiven Vulkanen ist Io das geologisch aktivste Objekt im Sonnensystem. Seine Oberfläche ist mit mehr als 100 Bergen übersät, von denen einige höher sind als der Mount Everest der Erde. Im Gegensatz zu den meisten Satelliten im äußeren Sonnensystem (die eine dicke Eisschicht aufweisen) besteht Io hauptsächlich aus Silikatgestein, das einen geschmolzenen Eisen- oder Eisensulfidkern umgibt.

Obwohl nicht bewiesen, deuten jüngste Daten des Galileo-Orbiters darauf hin, dass Io ein eigenes Magnetfeld haben könnte. Io hat eine extrem dünne Atmosphäre, die hauptsächlich aus Schwefeldioxid (SO2) besteht. Wenn ein Oberflächendaten- oder Sammelschiff in Zukunft auf Io landen sollte, müsste es extrem hart sein (ähnlich wie die panzerartigen Körper der sowjetischen Venera-Lander), um die Strahlung und Magnetfelder zu überleben, die vom Jupiter ausgehen.

Europa

Die relativen Massen der galiläischen Monde. Io und Callisto zusammen sind 50%, ebenso wie Europa und Ganymed. Die Galiläer beherrschen das System so sehr, dass alle anderen Jupitermonde zusammen in diesem Maßstab nicht sichtbar sind.

Europa, der zweite der vier galileischen Monde, ist mit 3121, 6 Kilometern Durchmesser der zweitnächste Jupiter und der kleinste, der etwas kleiner ist als der Erdmond. Der Name Europa war nach einer mythischen phönizischen Adeligen, Europa, die von Zeus umworben wurde und die Königin von Kreta wurde, aber erst Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts weit verbreitet wurde.

Es ist eines der glattesten Objekte im Sonnensystem, mit einer Wasserschicht, die den Mantel des Planeten umgibt und für 100 Kilometer dick gehalten wird. Die glatte Oberfläche enthält eine Eisschicht, während der Boden des Eises als flüssiges Wasser theoretisiert wird. Die scheinbare Jugend und Glätte der Oberfläche haben zu der Hypothese geführt, dass darunter ein Wasserozean existiert, der möglicherweise als Aufenthaltsort für außerirdisches Leben dienen könnte. Wärmeenergie aus Gezeitenbewegungen sorgt dafür, dass der Ozean flüssig bleibt und treibt die geologische Aktivität an. Das Leben könnte in Europas Untereis-Ozean existieren, vielleicht in einer Umgebung ähnlich den Tiefsee-Hydrothermalquellen der Erde oder dem antarktischen See Vostok. Das Leben in einem solchen Ozean könnte möglicherweise dem mikrobiellen Leben auf der Erde im tiefen Ozean ähneln. Bisher gibt es keine Hinweise darauf, dass Leben auf Europa existiert, aber das wahrscheinliche Vorhandensein von flüssigem Wasser hat dazu geführt, dass eine Sonde dorthin geschickt wurde.

Die markanten Markierungen, die den Mond durchziehen, scheinen hauptsächlich Albedo-Merkmale zu sein, die die niedrige Topographie betonen. Es gibt nur wenige Krater auf Europa, weil seine Oberfläche tektonisch aktiv und jung ist. Einige Theorien deuten darauf hin, dass Jupiters Schwerkraft diese Markierungen verursacht, da eine Seite von Europa ständig Jupiter zugewandt ist. Auch vulkanische Wassereruptionen, die die Oberfläche Europas spalten, und sogar Geysire wurden als Ursache angesehen. Die Farbe der Markierungen, rotbraun, wird theoretisch durch Schwefel verursacht, aber Wissenschaftler können das nicht bestätigen, weil keine Datenerfassungsgeräte nach Europa geschickt wurden. Europa besteht hauptsächlich aus Silikatgestein und hat wahrscheinlich einen Eisenkern. Es hat eine schwache Atmosphäre, die hauptsächlich aus Sauerstoff besteht.

Ganymed

Ganymed, der dritte Galiläer, heißt der mythologische Ganymed, Mundschenk der griechischen Götter und Geliebte des Zeus. Ganymed ist mit 5262,4 Kilometern Durchmesser der größte natürliche Satellit im Sonnensystem und damit größer als der Planet Merkur – allerdings nur mit etwa der Hälfte seiner Masse. Es ist der einzige Satellit im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er eine Magnetosphäre besitzt, die wahrscheinlich durch Konvektion im flüssigen Eisenkern entsteht.

Ganymed besteht hauptsächlich aus Silikatgestein und Wassereis, und es wird angenommen, dass ein Salzwasserozean fast 200 km unter Ganymedes Oberfläche existiert, eingeklemmt zwischen Eisschichten. Der metallische Kern von Ganymed deutet auf eine größere Wärme zu einem bestimmten Zeitpunkt in seiner Vergangenheit hin, als zuvor vorgeschlagen worden war. Die Oberfläche ist eine Mischung aus zwei Arten von Gelände – stark kraterige dunkle Regionen und jüngere, aber immer noch alte Regionen mit einer großen Anzahl von Rillen und Graten. Ganymed hat eine hohe Anzahl von Kratern, aber viele sind verschwunden oder kaum sichtbar, da sich über ihnen Eiskruste bildet. Der Satellit hat eine dünne Sauerstoffatmosphäre, die O, O2 und möglicherweise O3 (Ozon) und etwas atomaren Wasserstoff enthält.

Callisto

Callisto ist der vierte und letzte galiläische Mond und der zweitgrößte der vier. Mit einem Durchmesser von 4820,6 Kilometern ist er der drittgrößte Mond im Sonnensystem. Es ist nicht Teil der Orbitalresonanz, die drei innere galiläische Satelliten betrifft, und erfährt daher keine nennenswerte Gezeitenerwärmung. Callisto besteht aus ungefähr gleichen Mengen Gestein und Eis, was ihn zum am wenigsten dichten der galiläischen Monde macht. Es ist einer der am stärksten kraterartigen Satelliten im Sonnensystem, und ein Hauptmerkmal ist ein etwa 3000 km breites Becken namens Valhalla.

Callisto ist von einer extrem dünnen Atmosphäre umgeben, die aus Kohlendioxid und wahrscheinlich molekularem Sauerstoff besteht. Die Untersuchung ergab, dass Callisto möglicherweise einen unterirdischen Ozean aus flüssigem Wasser in Tiefen von mehr als 100 Kilometern hat. Die wahrscheinliche Anwesenheit eines Ozeans in Callisto deutet darauf hin, dass er Leben beherbergen kann oder könnte. Dies ist jedoch weniger wahrscheinlich als auf dem nahe gelegenen Europa. Callisto gilt seit langem als der am besten geeignete Ort für eine menschliche Basis für die zukünftige Erforschung des Jupitersystems.

Sichtbarkeit

Die galileischen Monde mit einem Amateurteleskop gesehen.

Alle vier galileischen Monde sind so hell, dass sie, wenn sie weiter vom Jupiter entfernt wären, ohne Teleskop von der Erde aus gesehen werden könnten. Sie haben scheinbare Größen zwischen 4,6 und 5,6, wenn Jupiter in Opposition zur Sonne steht, und sind etwa eine Größeneinheit kleiner, wenn Jupiter in Konjunktion steht. Die Hauptschwierigkeit bei der Beobachtung der Monde von der Erde aus ist ihre Nähe zum Jupiter, da sie durch ihre Helligkeit verdeckt werden. Die maximalen Winkelabstände der Monde liegen zwischen 2 und 10 Bogenminuten vom Jupiter entfernt, nahe der Grenze der menschlichen Sehschärfe. Ganymed und Callisto, bei ihrer maximalen Trennung, sind die wahrscheinlichsten Ziele für potenzielle Beobachtung mit bloßem Auge. Der einfachste Weg, sie zu beobachten, besteht darin, Jupiter mit einem Objekt zu bedecken, beispielsweise an einem Glied oder einer Stromleitung, die senkrecht zur Ebene der Umlaufbahnen der Monde steht.

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Siehe auch astronomische Objekte, die Liste der Objekte des Sonnensystems, sortiert nach Radius oder Masse, und das Sonnensystemportal

Siehe auch

• Kopernikus
• Galileo Galilei
• Jupiter
• Natürlicher Satellit
• Ptolemäus
• Sonnensystem
• Teleskop

Anmerkungen

ReferenzenISBN-Links unterstützen NWE durch Empfehlungsgebühren

• Galilei, Galileo, Albert Van Helden (trans.). 1989. Sidereus Nuncius. Chicago, IL: Universität von Chicago Presse. ISBN 9780226279039.
• Leutwyler, Kristin, und John R. Casani. 2003. Die Monde des Jupiter. New York, NY: W.W. Norton. ISBN 0393050602.
• Schenk, P.M., C.R. Chapman, K. Zahnle und J.M. Moore. „Kapitel 18: Zeitalter und Innenräume: die Krateraufzeichnungen der galiläischen Satelliten.“ In Bagenal, Fran, Timothy E. Dowling, William B. McKinnon (Hrsg.), 2004. Jupiter: Der Planet, Satelliten und Magnetosphäre. New York, NY: Cambridge University Press. ISBN 9780521818087.

Alle Links abgerufen am 18.Mai 2017.

• Animation von Galileis Beobachtung, März 1613.