Ο Γαλιλαίος επισκέπτεται τον Δία και τον Γανυμήδη

Του


και της

Με την ανακάλυψη των τεσσάρων κυριότερων δορυφόρων του Δία ο Γαλιλαίος πραγματοποίησε μια από τις μεγαλύτερες συνεισφορές του στην επιστήμη. Η ανακοίνωσή του άρχιζε με τα εξής λόγια:

«…Θα πρέπε να αποκαλύψω στον κόσμο το γεγονός της ανακάλυψης και παρατήρησης τεσσάρων πλανητών, που ποτέ πριν κανείς δεν είχε δει, από την αρχή του κόσμου ως τις μέρες μας, των θέσεών τους και της μεταβολής των μεγεθών τους. Και καλώ όλους τους αστρονόμους να εξετάσουν και να υπολογίσουν τους περιοδικούς χρόνους (περιφοράς) τους, πράγμα το οποίο δεν έχω καταφέρει να επιτύχω ως σήμερα… Την έβδομη ημέρα του Ιανουαρίου στο παρόν έτος 1610, κατά την πρώτη ώρα της νύχτας που ακολούθησε, καθώς κοιτούσα τους αστερισμούς των ουρανών από ένα τηλεσκόπιο, ο πλανήτης Δίας μου παρουσίασε τον εαυτό του, και καθώς είχα κατασκευάσει ένα πολύ έξοχο όργανο, παρατήρησα ένα γεγονός που ποτέ πριν δεν είχα αντιληφθεί, δηλαδή, ότι τρία μικρά άστρα, μικρά αλλά πολύ λαμπρά, βρίσκονταν κοντά στον πλανήτηΩ και παρ’ όλο που πίστευα ότι αυτά ανήκαν σ’ έναν αριθμό σταθερών άστρων, ωστόσο μ’ έκαναν κάπως να απορώ, γιατί έμοιαζαν να είναι διατεταγμένα ακριβώς σε ευθεία γραμμή, παράλληλη με την εκλειπτική, και λαμπρότερα από τα υπόλοιπα άστρα, που είχαν το ίδιο μέγεθος μ’ αυτά… Οταν στις 8 Ιανουαρίου, μοιραία οδηγήθηκα να κοιτάξω ξανά το ίδιο κομμάτι των ουρανών, βρήκα τα πράγματα να είναι πολύ διαφορετικά από πριν, καθώς τώρα υπήρχαν τρία μικρά άστρα όλα στα δυτικά του Δία, και πολύ πιο κοντά μεταξύ τους από την προηγούμενη νύχτα.

Συμπέρανα επομένως, και αποφάσισα χωρίς δισταγμό, ότι υπάρχουν τρία μικρά άστρα στον ουρανό που περιφέρονται γύρω από τον Δία, όπως η Αφροδίτη και ο Ερμής γύρω από τον ΗλιοΩ πράγμα που αποδείχτηκε περίτρανα και καθαρά από αναρίθμητες μεταγενέστερες παρατηρήσεις. Αυτές οι παρατηρήσεις απέδειξαν επίσης ότι δεν υπάρχουν μόνον τρία, αλλά τέσσερα, παράξενα ουράνια σώματα που περιφέρονται γύρω από τον Δία…».

Τριακόσια ογδόντα πέντε χρόνια αργότερα, στις 7 Δεκεμβρίου του 1995, ένα διαστημόπλοιο με το όνομα «Γαλιλαίος» φτάνει στον Δία και μπαίνει σε τροχιά γύρω από αυτόν.

Ο «Γαλιλαίος» εκτοξεύτηκε στις 18 Οκτωβρίου του 1989, και την ίδια ακριβώς μέρα της άφιξής του στον Δία εκτόξευσε έναν θαλαμίσκο καθόδου προς την ατμόσφαιρα του πλανήτη που αναμετέδωσε πολύτιμες πληροφορίες για τη δομή και τη σύνθεση του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος. Για τα επόμενα δύο χρόνια το υπόλοιπο τμήμα του «Γαλιλαίος» θα βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Δία μελετώντας τον ίδιο και τους δορυφόρους του και στέλνοντας στη Γη μια σταθερή ροή από εικόνες και επιστημονικές πληροφορίες.

Μια προκαταρκτική ανάλυση των δεδομένων που πάρθηκαν από τον θαλαμίσκο καθόδου στην ατμόσφαιρα του Δία έφερε στο φως μια σειρά από ενδιαφέρουσες πληροφορίες.

Ο θαλαμίσκος καθόδου ανίχνευσε ισχυρότατους ανέμους, πολύ δυνατότερους από ό,τι αναμενόταν (ταχύτητας 700 χιλιόμετρα την ώρα) που παρέμεναν σταθεροί κατά τη διάρκεια της καθόδου του. Η προέλευσή τους δεν οφείλεται σε διεργασίες παρόμοιες με τις γήινες (όπως π.χ. η απελευθέρωση θερμότητας λόγω συμπύκνωσης των υδρατμών ή η διαφορετική θέρμανση των αερίων μαζών από την ηλιακή ακτινοβολία) αλλά μοιάζει να οφείλεται στη θερμότητα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα από το εσωτερικό του ίδιου του πλανήτη. Η κυκλοφορία της ατμόσφαιρας του Δία και τα καιρικά φαινόμενα επηρεάζονται επομένως από τη θερμότητα του ίδιου του πλανήτη και όχι από τον ήλιο. Ανακαλύφθηκε επίσης και μια νέα ισχυρή ζώνη ακτινοβολίας δέκα φορές ισχυρότερη από τις ζώνες Van-Allen της Γης σε απόσταση περίπου 49.900 χιλιομέτρων από τις κορυφές των νεφών του πλανήτη.

Η σύνθεση της ατμόσφαιρας προσέφερε επίσης μερικές εκπλήξεις. Περιέχει μικρότερα από ό,τι αναμενόταν επίπεδα ηλίου, νέου και ορισμένων βαρέων στοιχείων, όπως άνθρακα, οξυγόνο και θείο. Ο θαλαμίσκος καθόδου δεν συνάντησε κανένα στερεό αντικείμενο κατά την κάθοδό του, όπως άλλωστε αναμενόταν για έναν αεριώδη γίγαντα.

Με βάση αυτά τα δεδομένα προκύπτει ότι ο Δίας έχει μια σύνθεση παρόμοια με το αρχικό πρωτοπλανητικό νεφέλωμα από το οποίο δημιουργήθηκαν ο ήλιος και οι πλανήτες, με επιπλέον όμως βαρέα στοιχεία που προστέθηκαν λόγω της πρόσπτωσης κομητών και μετεωριτών σε αυτόν.

Επίγειες παρατηρήσεις έδειξαν ότι ο θαλαμίσκος καθόδου έπεσε σε μια μάλλον καθαρή από νέφη περιοχή της ατμόσφαιρας του Δία. Στη θέση αυτή δεν ανιχνεύτηκαν τα τρία διακριτά στρώματα νεφών που είχαν προβλεφθεί από τους ειδικούς. Δηλαδή ένα επιφανειακό νέφος από κρυστάλλους αμμωνίας, ένα ενδιάμεσο νέφος όξινου θειούχου αμμωνίου και ένα κατώτερο νέφος από παγοκρυστάλλους νερού. Υπήρξαν ενδείξεις του ανώτατου νέφους από κρυστάλλους αμμωνίας καθώς και ενός λεπτού στρώματος όξινου θειούχου αμμωνίου, αλλά καμία σημαντική πληροφορία που να υποδηλώνει την ύπαρξη νεφών νερού. Αντίθετα, οι ενδείξεις των οργάνων ήταν χαρακτηριστικές μιας ξηρής ατμόσφαιρας χωρίς υδρατμούς.

Ενα άλλο χαρακτηριστικό των τελευταίων αυτών μετρήσεων είναι η έλλειψη αστραπών στην ατμόσφαιρα του Δία. Η συχνότητα των αστραπών είναι το ένα δέκατο της γήινης. Το αποτέλεσμα αυτό δεν αναμενόταν, αλλά είναι σύμφωνο με την απουσία νεφών νερού. Κάτι τέτοιο μειώνει την πιθανότητα εύρεσης σύνθετων οργανικών μορίων στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.

Τα ενδιαφέροντα αποτελέσματα που ανακοινώθηκαν ως σήμερα είναι μόνο προκαταρκτικά και θα πρέπει να υποστούν περαιτέρω ανάλυση και βελτιώσεις προτού πάρουν την τελική τους μορφή. Ο θαλαμίσκος καθόδου πραγματοποίησε την πιο δύσκολη αποστολή σε ατμόσφαιρα πλανήτη που επιχειρήθηκε ποτέ. Επέζησε για 57 ολόκληρα λεπτά κατά την κάθοδό του αντέχοντας σε ταχύτητες που έφταναν τα 170.000 χιλιόμετρα την ώρα, θερμοκρασίες διπλάσιες από αυτήν της επιφάνειας του ήλιου και δυνάμεις επιβράδυνσης όσο 230 φορές την ένταση της βαρύτητας στη Γη, αναμεταδίδοντας πολύτιμες πληροφορίες στο τμήμα που παρέμεινε σε τροχιά γύρω από τον Δία. Το τμήμα αυτό του «Γαλιλαίου» όμως συνεχίζει τη δουλειά του. Η πρώτη συνάντησή του με τον μεγαλύτερο δορυφόρο του Δία, τον Γανυμήδη, πραγματοποιήθηκε επιτυχώς στις 27 Ιουνίου 1996.

Ο Γανυμήδης είναι ο μεγαλύτερος δορυφόρος στο ηλιακό μας σύστημα με διάμετρο 5.268 χιλιόμετρα. Είναι μεγαλύτερος από τον Ερμή και τον Πλούτωνα. Αν περιφερόταν γύρω από τον ήλιο αντί να είναι δορυφόρος του Δία, πολύ εύκολα θα μπορούσε να χαρακτηριστεί πλανήτης.

Η πυκνότητά του είναι χαμηλή, της τάξης των 1,94 γραμμαρίων ανά κυβικό εκατοστό (η πυκνότητα του νερού είναι 1,00 γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό), υπολογίζεται ότι ο μισός καλύπτεται από πάγο νερού ενώ διαθέτει και έναν πυρήνα από βράχο που εκτείνεται μέχρι τη μισή απόσταση από το κέντρο ως την επιφάνειά του. Ο μανδύας αποτελείται από πάγο και άλατα πυριτίου, ενώ ο φλοιός από ένα παχύ στρώμα πάγου νερού. Οι εικόνες του Γανυμδη που πάρθηκαν από τα διαστημόπλοια «Βόγιατζερ» μας έδειξαν ότι ο δορυφόρος αυτός έχει ένα περίπλοκο γεωλογικό παρελθόν. Η επιφάνειά του αποτελείται από δύο είδη μορφολογιών. Το 40% από αυτήν είναι διάσπαρτες από κρατήρες σκοτεινές περιοχές και το υπόλοιπο 60% φωτεινό έδαφος γεμάτο ρωγμές που σχηματίζουν περίπλοκα σχήματα. Οι φωτεινές αυτές περιοχές πιθανότατα δημιουργήθηκαν από τεκτονικές δυνάμεις ή την απελευθέρωση νερού από το υπέδαφος. Σχηματισμοί με ύψος ως και 700 μέτρα που φτάνουν τα χιλιάδες χιλιόμετρα σε μήκος είχαν ήδη παρατηρηθεί από εικόνες του «Βόγιατζερ». Οι σκοτεινές περιοχές με κρατήρες είναι μάλλον παλαιότερες και μάλιστα θεωρούνται ως ο αρχικός φλοιός του δορυφόρου. Οι φωτεινότερες περιοχές, αντίθετα, είναι νεότερες και πιο ομαλές. Οι μεγαλύτεροι κρατήρες του Γανυμήδη δεν έχουν σχεδόν καθόλου κατακόρυφα τοιχώματα και είναι αρκετά επίπεδοι. Δεν διαθέτουν επίσης το κεντρικό βαθούλωμα που παρατηρείται στους σεληνιακούς κρατήρες. Αυτό πιθανόν οφείλεται στη σταδιακή ισοπέδωση του μαλακού φλοιού από πάγο νερού που τους σκεπάζει.

Μια ενδιαφέρουσα ανακάλυψη είναι ότι ο Γανυμήδης είναι ο πρώτος γνωστός δορυφόρος που διαθέτει το δικό του μαγνητικό πεδίο, και μάλιστα το πρώτο παράδειγμα μαγνητόσφαιρας μέσα σε άλλη μαγνητόσφαιρα (αυτήν του Δία). Πιθανές αιτίες της δημιουργίας μαγνητικού πεδίου μπορεί να είναι η ύπαρξη πυρήνα από λιωμένο σίδηρο ή ακόμη η ύπαρξη ενός λεπτού στρώματος αλατόνερου με κάποια αγωγιμότητα κάτω από τον παγωμένο φλοιό.

Ο Γανυμήδης περιβάλλεται επίσης από μια λεπτή ιονόσφαιρα, πράγμα που υποδηλώνει έμμεσα την ύπαρξη μιας απειροελάχιστης ατμόσφαιρας.

Ολα αυτά κάνουν τον Γανυμήδη έναν εξαιρετικά ενδιαφέροντα κόσμο και χάρη στις πληροφορίες που θα ακολουθήσουν θα αποκτήσουμε μια πολύ καλύτερη εικόνα για το τι δημιούργησε και συντηρεί αυτό το παράξενο περιβάλλον γύρω από αυτόν τον δορυφόρο.

Η αποστολή «Γαλιλαίος» σίγουρα μας υπόσχεται πολλά στα επόμενα δύο χρόνια που θα ακολουθήσουν.

Ο κ. Λουκάς Βλάχος είναι αναπληρωτής καθηγητής αστροφυσικής στο Τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και διδάκτωρ του Πανεπιστημίου της πολιτείας Maryland, ΗΠΑ. Η κ. Κωνσταντίνα Μανωλάκου είναι φυσικός και εκπονεί τη διδακτορική της διατριβή στην αστροφυσική στο Τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.