Callisto (astronomia): differenze tra le versioni

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'''Callisto''' è uno dei quattro principali [[satellite naturale|satelliti naturali]] del [[pianeta]] [[Giove (astronomia)|Giove]], la [[Oggetti del sistema solare per dimensione|terza più grande]] luna del [[sistema solare]], la seconda più grande del sistema gioviano, dopo [[Ganimede (astronomia)|Ganimede]], e il più grande oggetto del sistema solare a non essere adeguatamente [[Differenziazione planetaria|differenziato]].
 
Scoperto da [[Galileo Galilei]] nel 1610,<ref name=Galilei>G. Galilei; [http://www.physics.emich.edu/jwooley/chapter9/Chapter9.html ''Sidereus Nuncius''] (13 marzo 1610)</ref> Callisto ha un [[diametro]] di {{M|4821||k|m}}, equivalente al 99% del diametro del pianeta [[Mercurio (astronomia)|Mercurio]] ma solo circa un terzo della sua [[Massa (fisica)|massa]]. È la quarta luna galileiana in ordine di distanza da Giove, trovandosi a circa {{M|1880000|k|m}} dal pianeta.<ref name=orbit>{{cita web|url=http://ssd.jpl.nasa.gov/?sat_elem|titolo=Planetary Satellite Mean Orbital Parameters|editore=[[NASA]]|accesso=21 marzo 2015}}</ref> Callisto non partecipa alla [[risonanza orbitale]] che coinvolge gli altri 3 satelliti galileiani: [[Io (astronomia)|Io]], [[Europa (astronomia)|Europa]] e Ganimede,<ref name=Musotto2002>{{Cita pubblicazione|cognome=Musotto|nome=Susanna|autore2=Varadi, Ferenc |autore3=Moore, William |autore4= Schubert, Gerald |titolo=Numerical Simulations of the Orbits of the Galilean Satellites|anno=2002|volume=159|numero=2|pp=500&ndash;504500–504|doi=10.1006/icar.2002.6939| bibcode=2002Icar..159..500M |rivista= Icarus}}</ref> quindi non subisce i [[Forza mareale|riscaldamenti mareali]], che originano i fenomeni endogeni presenti su Io ed Europa. Privo di campo magnetico interno e appena al di fuori della fascia di [[radiazioni]] del gigante gassoso, non intergisce particolarmente con la [[magnetosfera di Giove]].<ref name=Cooper2001>{{Cita pubblicazione|cognome=Cooper|nome=John F.|autore2=Johnson, Robert E. |autore3=Mauk, Barry H. |autore4= et al. |titolo=Energetic Ion and Electron Irradiation of the Icy Galilean Satellites|anno=2001|volume=139|numero=1|pp=133&ndash;159133–159|doi=10.1006/icar.2000.6498|url=http://people.virginia.edu/~rej/Icarus_Jan2001_Cooper_et_al.pdf|formato=PDF |rivista= Icarus|bibcode=2001Icar..149..133C|cognome5=Gehrels|nome5=Neil}}</ref><ref>[http://www.spacetoday.org/SolSys/Jupiter/CallistoInfo.html Space Today Online - Exploring Jupiter - The Cratered Moon Callisto]</ref>
 
Callisto è composto, più o meno in egual misura, da rocce e ghiacci, con una densità media di circa {{M|1,83||g/cm3}}, la più bassa tra i satelliti medicei. Sulla sua superficie è stata rilevata [[Spettroscopia|spettroscopicamente]] la presenza del [[ghiaccio]] d'acqua,<ref name="NYT-20150315">{{Cita news|cognome=Chang |nome=Kenneth
|titolo=Suddenly, It Seems, Water Is Everywhere in Solar System
|url=http://www.nytimes.com/2015/03/13/science/space/suddenly-it-seems-water-is-everywhere-in-solar-system.html |data=12 marzo 2015 |pubblicazione=[[New York Times]] |accesso=12 marzo 2015 }}</ref> del [[biossido di carbonio]], di silicati e composti organici. Studi condotti dalla [[sonda Galileo]] hanno rivelato che Callisto potrebbe avere un piccolo nucleo di silicati e forse uno strato di acqua liquida al di sotto della superficie, a profondità superiori a 100 km.<ref name="NYT-20150315" /><ref name=Kuskov2005>{{Cita pubblicazione|cognome=Kuskov|nome=O.L.|autore2=Kronrod, V.A.|titolo=Internal structure of Europa and Callisto|anno=2005|volume=177|numero=2|pp=550&ndash;369550–369|doi=10.1016/j.icarus.2005.04.014| bibcode=2005Icar..177..550K |rivista= Icarus}}</ref><ref name=Showman1999>{{Cita pubblicazione|cognome=Showman |nome=Adam P.|autore2=Malhotra, Renu|titolo=The Galilean Satellites|anno=1999|rivista=Science|volume=286|pp=77&ndash;8477–84|doi=10.1126/science.286.5437.77|url=http://www.lpl.arizona.edu/~showman/publications/showman-malhotra-1999.pdf|formato=PDF|pmid=10506564|numero=5437}}</ref>
 
La superficie di Callisto è la più antica e la più pesantemente [[Cratere meteoritico|craterizzata]] del sistema solare.<ref name="Callisto overview">[http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Jup_Callisto Callisto: Overview - Solar System Exploration - NASA]</ref> Non risultano tracce di processi del sottosuolo, come [[Tettonica delle placche|tettonica a placche]] o [[vulcanismo]]; non c'è alcun segno che un'attività geologica si sia mai verificata in passato e l'evoluzione della sua superficie si è prodotta principalmente per gli [[Impatto astronomico|impatti meteoritici]]. Le principali caratteristiche superficiali includono strutture con multipli anelli concentrici, con [[Scarpata|scarpate]], creste e depositi ad essi associati, crateri da impatto di varie forme e [[Catena (esogeologia)|catene di crateri]].<ref name="Greeley 2000">{{cita pubblicazione|autore= Greeley, R.; Klemaszewski, J. E.; Wagner, L. et al.|data=2000|titolo=Galileo views of the geology of Callisto|rivista=Planetary and Space Science |volume=48|numero=9|pagine= 829–853|doi=10.1016/S0032-0633(00)00050-7|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032063300000507}}</ref> Le età delle diverse morfologie non sono note.
 
Callisto è circondato da una sottile [[atmosfera]] composta di biossido di carbonio e ossigeno molecolare,<ref name="Carlson 1999">{{cita pubblicazione|autore= R. W. Carlson ''et al.'' |data=1999|titolo=A Tenuous Carbon Dioxide Atmosphere on Jupiter's Moon Callisto|rivista=[[Science]]|volume=283 |numero=5403|pagine= 820–821 |url=http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/16785/1/99-0186.pdf|doi=10.1126/science.283.5403.820| PMID= 9933159}}</ref><ref name=Liang>{{cita pubblicazione|autore= Liang, M. C.; Lane, B. F.; Pappalardo, R. T. ''et al.'' |data=2005|titolo=Atmosphere of Callisto |rivista=Journal of Geophysics Research |volume=110 |numero=E2|pagine= E02003|doi=10.1029/2004JE002322}}</ref> nonché da una [[ionosfera]] piuttosto intensa.<ref name="Kliore 2002">{{Cita pubblicazione|cognome=Kliore|nome=A. J. |autore2=Anabtawi, A |autore3=Herrera, R. G. |autore4= et al. |titolo=Ionosphere of Callisto from Galileo radio occultation observations |rivista=Journal of Geophysics Research|anno=2002|volume=107 |numero=A11|p=1407|doi=10.1029/2002JA009365| bibcode=2002JGRA.107kSIA19K}}</ref> Si pensa che Callisto si sia formato nel processo di [[Accrescimento (astronomia)|accrescimento]] che ha interessato il disco di gas e polveri che circondava Giove dopo la sua formazione.<ref name=Canup2002>{{Cita pubblicazione|cognome=Canup|nome=Robin M.|autore2=Ward, William R.|titolo=Formation of the Galilean Satellites: Conditions of Accretion|anno=2002|volume=124|numero=6|pp=3404&ndash;34233404–3423|doi=10.1086/344684|url=http://www.boulder.swri.edu/~robin/cw02final.pdf|formato=PDF |rivista= The Astronomical Journal|bibcode=2002AJ....124.3404C}}</ref> Il lentezza del proceso di accumulo di materia e la mancanza del riscaldamento mareale ha evitato la differenziazione chimica, mentre una lenta [[convezione]] all'interno di Callisto ha portato a una differenziazione solo parziale e alla possibile formazione di un oceano nel sottosuolo ad una profondità di 100-150 km, con un piccolo nucleo roccioso interno.<ref name="Spohn 2003">{{cita pubblicazione|autore=T. Spohn ''et al.''|data=2003|titolo=Oceans in the icy Galilean satellites of Jupiter?|rivista=Icarus |volume=161 |numero=2|pagine=456–467| doi=10.1016/S0019-1035(02)00048-9}}</ref>
 
La probabile presenza di un oceano nel sottosuolo di Callisto lascia aperta la possibilità che possa ospitare la vita. Tuttavia, le condizioni sembrano essere meno favorevoli rispetto alla vicina Europa.<ref name=Lipps2004>{{Cita pubblicazione|cognome=Lipps|nome=Jere H.|autore2=Delory, Gregory |autore3=Pitman, Joe |autore4= et al. |titolo=Astrobiology of Jupiter's Icy Moons|rivista=Proc. SPIE|anno=2004|volume=5555|p=10|doi=10.1117/12.560356|url=http://learning.berkeley.edu/astrobiology/2004ppt/jupiter.pdf|formato=PDF|serie=Instruments, Methods, and Missions for Astrobiology VIII}}</ref> Diverse sonde spaziali, le [[Pioneer 10]] e [[Pioneer 11|11]], la Galileo e la [[Missione spaziale Cassini-Huygens|Cassini]] hanno studiato Callisto, che, a causa dei suoi bassi livelli di radiazione, è stato a lungo considerato il luogo più adatto per una base umana in una futura [[Esplorazione di Giove|esplorazione del sistema gioviano]].<ref name=HOPE>{{Cita web|titolo=Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration (HOPE)|cognome=Trautman|nome=Pat|autore2=Bethke, Kristen|editore=NASA|anno=2003|url=http://www.nasa-academy.org/soffen/travelgrant/bethke.pdf|formato=PDF}}</ref>
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== Storia delle osservazioni ==
=== Scoperta e denominazione ===
La scoperta di Callisto è attribuita a [[Galileo Galilei]], che nel [[1610]] ne documentò l'esistenza assieme alle altre tre lune principali di Giove nel ''[[Sidereus Nuncius]]''.<ref name=Galilei/> Prende il nome da una delle tante amanti di [[Zeus]] nella [[mitologia greca]], dove [[Callisto (mitologia)|Callisto]] era una [[Ninfa (mitologia)|ninfa]] (o secondo altre fonti, figlia di [[Licaone (Pelasgo)|Licaone]]) associata alla dea della caccia [[Artemide]]. Il nome fu proposto dall'astronomo [[Simon Marius]] su suggerimento di [[Johannes Kepler]].<ref name=Marius>{{Cita libro|autore=[[Simon Marius]]|titolo=Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici|url=http://galileo.rice.edu/sci/marius.html|anno=1614}}</ref><ref name=Galileo>{{Cita web|titolo=Satellites of Jupiter|editore=The Galileo Project|url=http://galileo.rice.edu/sci/observations/jupiter_satellites.html|accesso=31 luglio 2007}}</ref> Tuttavia, i nomi dei satelliti galileiani caddero in disuso per molto tempo, fino alla metà del [[XX secolo]] e nella relativamente recente letteratura astronomica veniva usata la designazione numerica romana introdotta da Galileo, e Callisto veniva chiamato Giove IV, o quarto satellite di Giove.<ref name=Barnard1892>{{Cita pubblicazione|cognome=Barnard|nome=E. E.|url= http://adsabs.harvard.edu//full/seri/AJ.../0012//0000081.000.html|titolo=Discovery and Observation of a Fifth Satellite to Jupiter|rivista=Astronomical Journal|volume=12|anno=1892|pp=81&ndash;8581–85|doi=10.1086/101715|bibcode=1892AJ.....12...81B}}</ref>
 
=== Missioni spaziali ===
Le sonde [[Pioneer 10]] e [[Pioneer 11]] inviate verso Giove nei primi [[Anni 1970|anni settanta]] non diedero molte nuove informazioni su Callisto rispetto a quello che era già noto da osservazioni terrestri.<ref name=Moore2004>{{cite encyclopedia|last=Moore|first=Jeffrey M.|author2=Chapman, Clark R.; Bierhaus, Edward B. et al.|chapter=Callisto|title=Jupiter: The planet, Satellites and Magnetosphere|year=2004|publisher=Cambridge University Press|editor=Bagenal, F.; Dowling, T.E.; McKinnon, W.B.|chapter-url=http://lasp.colorado.edu/~espoclass/homework/5830_2008_homework/Ch17.pdf|chapter-format=PDF}}</ref> La vera svolta avvenne più tardi con i [[Sorvolo ravvicinato|sorvoli ravvicinati]] delle sonde [[Voyager 1]] e [[Voyager 2]] negli anni 1979-1980. Esse ripresero più della metà della superficie di Callisto, con una risoluzione di 1-2 km, misurando temperatura, massa e forma della luna gioviana.<ref name=Moore2004/> Una seconda tornata esplorativa avvenne dal 1994 al 2003, quando la sonda Galileo effettuò otto sorvoli ravvicinati di Callisto, il più vicino dei quali a 138 km dalla superficie. La sonda Galileo completò la mappa globale della superficie, con una serie di immagini con risoluzione fino a 15 metri di alcune aree selezionate.<ref name="Greeley 2000"/> Nel 2000, la sonda Cassini in viaggio verso Saturno acquisì immagini di alta qualità nell'infrarosso dei satelliti galileiani, Callisto compreso..<ref name=Brown2003>{{Cita pubblicazione|cognome= Brown |nome=R. H.|autore2=Baines, K. H. |autore3=Bellucci, G. |autore4= et al. |titolo=Observations with the Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) during Cassini's Flyby of Jupiter |anno=2003 |rivista=Icarus |volume=164 |numero=2 |pp=461&ndash;470461–470 |doi=10.1016/S0019-1035(03)00134-9 |bibcode=2003Icar..164..461B|}}</ref> Nel 2007, la sonda [[New Horizons]] nel suo cammino verso Plutone ottenne nuove immagini e spettri di Callisto.<ref name=Morring2007>{{Cita pubblicazione|cognome=Morring |nome=F.|titolo=Ring Leader |rivista=Aviation Week & Space Technology|data=7 maggio 2007|pp=80&ndash;8380–83}}</ref>
 
La prossima missione prevista per il sistema di Giove è la [[Jupiter Icy Moon Explorer]] (JUICE) dell'[[Agenzia spaziale europea]] (ESA), che partirà nel 2022, durante la quale saranno previsti diversi sorvoli ravvicinati di Callisto. Precedentemente era stata proposta la [[Europa Jupiter System Mission]] (EJSM), un progetto congiunto di ESA e NASA per l'esplorazione delle lune gioviane. Tuttavia nel 2011 l'ESA annunciò che, a causa dei problemi di budget della NASA, era improbabile che la missione sarebbe stata possibile nei primi anni del 2020, e che avrebbe quindi puntato sulla JUICE.<ref>{{cita web|url=http://sci.esa.int/director-desk/48661-new-approach-for-l-class-mission-candidates/|titolo=new approach for l-class mission candidates|editore=ESA|accesso=22 marzo 2015}}</ref>
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Callisto è il più esterno dei quattro satelliti galileiani e orbita ad una distanza di circa {{M|1880000|k|m}} (equivalenti a 26,3 [[Raggio gioviano|raggi gioviani]]) da Giove,<ref name=orbit>{{Cita web|titolo=Planetary Satellite Mean Orbital Parameters|editore=Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology|url=http://ssd.jpl.nasa.gov/?sat_elem}}</ref> significativamente maggiore rispetto a quella del vicino Ganimede (1 070 000 km). Per questo motivo Callisto non è in [[risonanza orbitale]] come lo sono invece i tre satelliti galileiani interni.<ref name=Musotto2002/>
 
Come la maggior parte delle altre lune regolari, la rotazione del Callisto è bloccata in [[rotazione sincrona]] con la sua orbita, di conseguenza la lunghezza del giorno di Callisto è pari al suo [[periodo orbitale]], che è di circa 16,7 giorni.<ref name="Anderson 2001">{{Cita pubblicazione|cognome=Anderson|nome=J. D. |autore2=Jacobson, R. A. |autore3=McElrath, T. P. |autore4= et al. |titolo=Shape, mean radius, gravity field and interior structure of Callisto |rivista=Icarus|anno=2001|volume=153|numero=1|pp=157&ndash;161157–161|doi=10.1006/icar.2001.6664| bibcode=2001Icar..153..157A|cognome5=Schubert |nome5=G. |cognome6=Thomas |nome6=P. C. }}</ref> Percorre un'orbita quasi circolare e assai prossima al piano equatoriale di Giove, con [[Eccentricità orbitale|eccentricità]] e l'[[Inclinazione orbitale|inclinazione]] che subiscono variazione su una scala temporale di secoli a causa delle perturbazioni gravitazionali solari e planetarie.<ref name=Bills2005>{{Cita pubblicazione|cognome=Bills|nome=Bruce G.|titolo=Free and forced obliquities of the Galilean satellites of Jupiter|anno=2005|volume=175|numero=1|pp=233&ndash;247233–247|doi=10.1016/j.icarus.2004.10.028| bibcode=2005Icar..175..233B |rivista= Icarus}}</ref>
 
L'isolamento dinamico di Callisto implica che non sia mai stato sensibilmente influenzato da maree gravitazionali, e ciò ha influito sulla sua evoluzione e sulla sua struttura interna.<ref name=Freeman2006>{{Cita pubblicazione|cognome=Freeman|nome=J.|titolo=Non-Newtonian stagnant lid convection and the thermal evolution of Ganymede and Callisto|anno=2006|volume=54|numero=1|pp=2&ndash;142–14|doi=10.1016/j.pss.2005.10.003|url=http://bowfell.geol.ucl.ac.uk/~lidunka/EPSS-papers/pete2.pdf|formato=PDF |rivista= Planetary and Space Science|bibcode=2006P&SS...54....2F}}</ref> Data la sua distanza da Giove, il flusso di particelle cariche appartenenti alla magnetosfera gioviana che raggiungono la sua superficie è piuttosto basso (circa 300 volte inferiore rispetto che su Europa) ed ha avuto effetti trascurabili su di essa, a differenza di quanto accaduto sugli altri satelliti galileiani.<ref name=Cooper2001/> Il livello di radiazione sulla superficie di Callisto è equivalente ad una dose di circa 0,01 [[Röntgen equivalent man|rem]] (0,1 [[Sievert|mSv]]) al giorno, sette volte inferiore alla radiazione che riceve la Terra.<ref name="ringwald">{{Cita web|data=29 febbraio 2000 |titolo=SPS 1020 (Introduction to Space Sciences) |editore=California State University, Fresno |autore=Frederick A. Ringwald |url=http://zimmer.csufresno.edu/~fringwal/w08a.jup.txt |accesso=4 luglio 2009}} [http://www.webcitation.org/5jwBSgPuV (Webcite from 2009-09-20)]</ref>
 
== Composizione ==
La densità media di Callisto, {{M|1,83||g/cm3}},<ref name="Anderson 2001"/> suggerisce una composizione di parti approssimativamente uguali di materiale [[Roccia|roccioso]] e [[Ghiaccio|ghiaccio d'acqua]], con tracce di ghiacci volatili come l'[[ammoniaca]].<ref name=Kuskov2005>{{Cita pubblicazione|cognome=Kuskov|nome=O.L.|autore2=Kronrod, V.A.|titolo=Internal structure of Europa and Callisto|anno=2005|volume=177|numero=2|pp=550&ndash;369550–369|doi=10.1016/j.icarus.2005.04.014| bibcode=2005Icar..177..550K |rivista= Icarus}}</ref> La percentuale di massa di ghiacci presente è del 49-55 % mentre non è nota con esattezza la componente rocciosa,<ref name=Kuskov2005/><ref name="Spohn 2003"/> anche se probabilmente è simile alla composizione delle [[Condrite#Condriti ordinarie|condriti ordinarie]] L e LL, che sono caratterizzate da un basso contenuto di ferro metallico e da una più abbondante presenza di [[ossido di ferro]] rispetto le condriti H.<ref name=Kuskov2005/>
 
La superficie di Callisto ha un'[[albedo]] di circa 0,2,<ref name=Moore2004/> cioè [[Riflessione (fisica)|riflette]] il 20% della luce solare che riceve. Si ritiene che la composizione superficiale sia sostanzialmente simile a quella del resto del satellite. Osservazioni spettroscopiche nel vicino infrarosso hanno rivelato la presenza di [[Spettro di assorbimento|bande di assorbimento]] del ghiaccio acqua a [[Lunghezza d'onda|lunghezze d'onda]] di 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 e 3,0 [[micrometri]].<ref name=Moore2004/> Il ghiaccio d'acqua sembra essere onnipresente sulla superficie di Callisto, con una frazione della massa totale pari al 25-50%.<ref name=Showman1999>{{Cita pubblicazione|cognome=Showman |nome=Adam P. |autore2=Malhotra, Renu |titolo=The Galilean Satellites |anno=1999 |rivista=Science |volume=286 |pp=77&ndash;8477–84 |doi=10.1126/science.286.5437.77 |url=http://www.lpl.arizona.edu/~showman/publications/showman-malhotra-1999.pdf|formato=PDF|pmid=10506564|numero=5437}}</ref> L'analisi ad alta risoluzione degli spettri nel vicino infrarosso e nell'[[Radiazione ultravioletta|ultravioletto]] ottenuti dalla sonda Galileo hanno rivelato la presenza di diversi materiali non ghiacciati in superficie, come idrosilicati di ferro e [[magnesio]],<ref name=Moore2004/> [[anidride carbonica]],<ref name=Brown2003/> [[biossido di zolfo]],<ref name=Noll1996>{{Cita web|cognome=Noll|nome=K.S.|titolo=Detection of SO<sub>2</sub> on Callisto with the Hubble Space Telescope|anno=1996|editore=Lunar and Planetary Science XXXI|url=http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc97/pdf/1852.PDF|p=1852|formato=PDF}}</ref> e forse, ammoniaca e vari [[composti organici]].<ref name=Moore2004/><ref name=Showman1999/> I dati spettrali indicano anche che la superficie di Callisto è estremamente eterogenea su piccola scala. Piccole zone luminose formate da ghiaccio d'acqua pura sono miste a zone formate da una miscela di roccia e ghiaccio e ad estese aree scure di materiali non ghiacciati.<ref name=Moore2004/><ref name="Greeley 2000"/>
 
La superficie di Callisto è asimmetrica: l'emisfero rivolto nella direzione del moto orbitale è più scuro dell'altro, al contrario di quanto accada sugli altri satelliti galileani.<ref name=Moore2004/> L'emisfero più scuro sembra più ricco in [[anidride solforosa]] rispetto all'altro, nel quale abbonda maggiormente l'[[anidride carbonica]], elemento che pare associato a molti [[Cratere meteoritico|crateri da impatto]] di recente formazione, come il [[cratere Lofn]].<ref name=Hibbitts1998>{{Cita web|cognome=Hibbitts |nome=C.A.|autore2=McCord, T. B. |autore3=Hansen, G.B. |titolo=Distributions of CO<sub>2</sub> and SO<sub>2</sub> on the Surface of Callisto|anno=1998|editore=Lunar and Planetary Science XXXI|url=http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2000/pdf/1908.pdf|p=1908|formato=PDF}}</ref> Generalmente la composizione chimica della superficie, specialmente quella delle aree scure, pare essere simile a quella degli [[asteroidi di tipo D]], le cui superfici sono ricoperte di materiali carboniosi.<ref name="Greeley 2000"/>
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La superficie butterata di Callisto sovrasta una [[litosfera]] gelida, spessa 80-150 km,<ref name=Kuskov2005/><ref name="Spohn 2003"/> mentre, ad una profondità di 50-200 km, si troverebbe uno strato di acqua liquida e salata dallo spessore di {{M|10|k|m}}.<ref name=Kuskov2005/><ref name="Spohn 2003"/><ref name="Zimmer 2000"/>
 
Tale oceano interno è stato scoperto indirettamente attraverso studi del [[campo magnetico]] attorno a [[Giove (astronomia)|Giove]] e ai suoi satelliti più interni.<ref name="Zimmer 2000">{{Cita pubblicazione|cognome=Zimmer|nome=C.|autore2=Khurana, K. K.|titolo=Subsurface Oceans on Europa and Callisto: Constraints from Galileo Magnetometer Observations|rivista=Icarus|anno=2000|volume=147|numero=2|pp=329&ndash;347329–347|doi=10.1006/icar.2000.6456|url=http://www.igpp.ucla.edu/people/mkivelson/Publications/ICRUS147329.pdf|formato=PDF|bibcode=2000Icar..147..329Z|cognome3=Kivelson|nome3=Margaret G.}}</ref> Callisto, infatti, non possiede un campo magnetico proprio, ma solo un campo indotto che varia in direzione, in risposta alle diverse configurazioni orbitali del satellite rispetto al campo magnetico di Giove. Ciò suggerisce che all'interno di Callisto si trovi uno strato di fluido molto conduttivo. L'esistenza di un oceano sarebbe più probabile se l'acqua contenesse una piccola quantità di [[ammoniaca]] o altre sostanze [[antigelo]], fino al 5% del peso.<ref name="Spohn 2003">{{Cita pubblicazione|cognome=Spohn|nome=T.|autore2=Schubert, G.|titolo=Oceans in the icy Galilean satellites of Jupiter?|rivista=Icarus|anno=2003|volume=161 |numero=2|pp=456&ndash;467456–467|doi=10.1016/S0019-1035(02)00048-9|url=http://lasp.colorado.edu/icymoons/europaclass/Spohn_Schubert_oceans.pdf|formato=PDF|bibcode=2003Icar..161..456S}}</ref> In tal caso, lo strato di acqua e ghiaccio potrebbe raggiungere uno spessore di 250-300 km.<ref name=Kuskov2005/> I modelli che non prevedono l'esistenza dell'oceano, indicano un maggiore spessore per la litosfera ghiacciata, che potrebbe raggiungere una profondità di circa 300 chilometri.
 
Un altro indizio a favore dell'esistenza dell'oceano interno è che l'emisfero del satellite direttamente opposto al [[bacino Valhalla]] non mostra alcuna frattura, a differenza di quanto succede agli antipodi di crateri di simili dimensioni sulla [[Luna]] o su [[Mercurio (astronomia)|Mercurio]]. Uno strato liquido sarebbe probabilmente in grado di assorbire le [[onde sismiche]] prima che esse possano rifocalizzarsi sul punto opposto della [[Crosta (esogeologia)|crosta]] planetaria.<ref name="Spohn 2003">{{Cita pubblicazione |cognome=Spohn|nome=T.|coautori=Schubert, G.|titolo=Oceans in the icy Galilean satellites of Jupiter?|rivista=Icarus|anno=2003|volume=161|pagine=456–467|doi=10.1016/S0019-1035(02)00048-9| url=http://lasp.colorado.edu/icymoons/europaclass/Spohn_Schubert_oceans.pdf|formato=pdf}}</ref>
 
Al di sotto dell'oceano, Callisto sembra presentare un nucleo particolare, non interamente uniforme, ma stabile. I dati della [[sonda Galileo]] suggeriscono che questo nucleo sia composto da [[roccia]] e [[ghiaccio]] compressi, con una percentuale di roccia crescente all'aumentare della profondità.<ref name=Kuskov2005/><ref name="Anderson 1998">{{Cita pubblicazione|cognome=Anderson|nome=J. D. |autore2=Schubert, G. |autore3=Jacobson, R. A. |autore4= et al. |titolo=Distribution of Rock, Metals and Ices in Callisto|rivista=Science|anno=1998|volume=280|pp=1573&ndash;15761573–1576|doi=10.1126/science.280.5369.1573|url=http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/19178/1/98-0442.pdf|formato=PDF|pmid=9616114|numero=5369|bibcode = 1998Sci...280.1573A |cognome5=Moore |nome5=W. B. |cognome6=Sjo Gren |nome6=W. L. }}</ref>
 
Fra i satelliti galileiani Callisto è quello con la [[densità]] minore; esso si compone per il 40% di ghiaccio e il 60% di roccia e [[ferro]], inoltre è solo parzialmente differenziato, al contrario di Ganimede, di dimensioni di poco maggiori.<ref name=Showman1999/><ref name=Sohl2002>{{Cita pubblicazione|cognome=Sohl|nome=F.|autore2=Spohn, T |autore3=Breuer, D. |autore4= Nagel, K. |titolo=Implications from Galileo Observations on the Interior Structure and Chemistry of the Galilean Satellites|rivista=Icarus|anno=2002|volume=157|numero=1|pp=104&ndash;119104–119| doi=10.1006/icar.2002.6828|bibcode=2002Icar..157..104S}}</ref> La densità e il [[momento d'inerzia]] sono compatibili con l'esistenza di un piccolo nucleo di [[silicati]] al centro di Callisto. Il raggio di tale nucleo non può superare i 600 km e la densità sarebbe compresa tra 3,1 e {{M|3,6||g/cm3}}.<ref name="Anderson 2001"/><ref name=Kuskov2005/> Si ritiene che [[Titano (astronomia)|Titano]] e [[Tritone (astronomia)|Tritone]], due fra i principali satelliti del [[sistema solare]], presentino una composizione analoga.
 
== Superficie ==
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[[File:Valhalla crater on Callisto.jpg|thumb|Immagine ripresa dalla [[Voyager 1]] del [[bacino Valhalla]].]]
 
Callisto è il [[satellite naturale]] più pesantemente craterizzato del [[sistema solare]].<ref name="Zahnle 1998">{{Cita pubblicazione|cognome=Zahnle|nome=K.|autore2=Dones, L. |titolo=Cratering Rates on the Galilean Satellites|rivista=Icarus|anno=1998|volume=136|numero=2|pp=202&ndash;222202–222|doi=10.1006/icar.1998.6015|url=http://lasp.colorado.edu/icymoons/europaclass/Zahnle_etal_1998.pdf|formato=PDF|pmid=11878353|bibcode=1998Icar..136..202Z|cognome3=Levison|nome3=Harold F.}}</ref> A differenza del vicino [[Ganimede (astronomia)|Ganimede]], che mostra un terreno variegato, Callisto non presenta evidenza di attività simili alla [[tettonica a placche]]. Pur trattandosi di due oggetti relativamente simili sembra che Callisto abbia avuto una storia geologica più semplice.<ref name="Nagel2004">{{Cita pubblicazione|cognome=Nagel |nome=K.A |cognome2=Breuer |nome2=D. |cognome3=Spohn |nome3=T. |titolo=A model for the interior structure, evolution, and differentiation of Callisto |data=2004 |volume=169 |numero=2 |pp=402&ndash;412402–412 |doi=10.1016/j.icarus.2003.12.019 |bibcode=2004Icar..169..402N |rivista=Icarus }}</ref>
 
In effetti, i crateri da impatto e gli anelli ad essi concentrici rappresentano le uniche strutture presenti su Callisto; non vi sono infatti grandi montagne o altre caratteristiche prominenti.<ref name="Bender 1997">{{Cita pubblicazione|autore=Bender, K. C.; Rice, J. W.; Wilhelms, D. E.; Greeley, R. |titolo=Geological map of Callisto |editore=U.S. Geological Survey |anno=1997 |url=http://astrogeology.usgs.gov/Projects/PlanetaryMapping/DIGGEOL/galsats/callisto/jcglobal.htm }}</ref> Ciò è dipeso probabilmente dalla natura della superficie: lo scorrimento del [[ghiaccio]] in tempi geologici ha cancellato i crateri e le montagne più grandi. I [[Cratere meteoritico|crateri da impatto]] e le strutture multianello, le [[Scarpata|scarpate]] e i depositi ad esse associate sono le uniche grandi caratteristiche che si trovano sulla superficie.<ref name="Greeley 2000"/><ref name="Bender 1997"/>
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Callisto si è formato probabilmente per lenta [[Accrezione (astrofisica)|accrezione]] nella [[Nebulosa solare|sub-nebulosa]] di Giove, un disco di gas e polveri che circondava il pianeta dopo la sua formazione.<ref name=Canup2002>{{cita pubblicazione | cognome = Canup | nome = Robin M. | coautori = Ward, William R. | anno = 2002 | titolo = Formation of the Galilean Satellites: Conditions of Accretion | rivista = The Astronomical Journal | volume = 124 | pagine = 3.404-3.423 | doi = 10.1086/344684 | url = http://www.boulder.swri.edu/~robin/cw02final.pdf | lingua = en | accesso = 7 maggio 2009}}</ref> Tuttavia, a differenza di Ganimede è solo parzialmente differenziato, e questo è dovuto al fatto che probabilmente non si è mai riscaldato a sufficienza perché potesse sciogliersi la sua componente ghiacciata.<ref name="Spohn 2003"/> La sua formazione è avvenuta in tempo stimabili da 100.000 a 10 milioni di anni.<ref name=Canup2002/>
 
L'evoluzione geoologica di Calisto dopo l'accrezione è determinata dall'equilibrio tra il riscaldamento [[radioattivo]] e il raffreddamento dovuto alla [[conduzione termica]] nei pressi della superficie e la [[convezione]] dello stato solido nell'interno del satellite.<ref name=Freeman2006>{{Cita pubblicazione|cognome=Freeman|nome=J.|titolo=Non-Newtonian stagnant lid convection and the thermal evolution of Ganymede and Callisto|anno=2006|volume=54|numero=1|pp=2&ndash;142–14|doi=10.1016/j.pss.2005.10.003|url=http://bowfell.geol.ucl.ac.uk/~lidunka/EPSS-papers/pete2.pdf|formato=PDF |rivista= Planetary and Space Science|bibcode=2006P&SS...54....2F}}</ref> È noto che questa convezione si verifica quando la temperatura è abbastanza vicina al [[punto di fusione]] del ghiaccio ed è un processo lento, con movimenti del ghiaccio dell'ordine di 1 cm all'anno, tuttavia molto efficace per lunghi períodi temporali.<ref name=McKinnon2006>{{Cita pubblicazione|cognome=McKinnon|nome=William B.|titolo=On convection in ice I shells of outer Solar System bodies, with detailed application to Callisto|anno=2006|volume=183|numero=2|pp=435&ndash;450435–450|doi=10.1016/j.icarus.2006.03.004| bibcode=2006Icar..183..435M |rivista= Icarus}}</ref>
 
La precoce convezione subsolida nell'interno di Callisto avrebbe impedito la fusione del ghiaccio su larga scala e la completa differenziazione, che avrebbe formato un nucleo roccioso circondato da un mantello di ghiaccio. A causa del processo di convezione, la lenta e parziale separazione e differenziazione di rocce e ghiacci all'interno Callisto è proceduta per miliardi di anni ed è possibile che stia continuando anche nell'epoca attuale.<ref name=Nagel2004>{{Cita pubblicazione|cognome=Nagel|nome=K.a|autore2=Breuer, D. |autore3=Spohn, T. |titolo=A model for the interior structure, evolution, and differentiation of Callisto|anno=2004|volume=169|numero=2|pp=402&ndash;412402–412|doi=10.1016/j.icarus.2003.12.019| bibcode=2004Icar..169..402N |rivista= Icarus}}</ref>
 
L'attuale comprensione dell'evoluzione di Callisto non pregiudica l'esistenza di un oceano di acqua liquida sotto la superficie, per via del comportamento "anomalo" del [[punto di fusione]] del ghiaccio, che diminuisce all'aumentare della [[pressione]], e che arriva a 251 [[Kelvin|K]] (-22&nbsp;°C) quando la pressione raggiunge i 2 070 [[Bar (unità di misura)|bar]].<ref name="Spohn 2003"/> In tutti i modelli realizzati su Callisto la temperatura nello strato compreso tra 100 e 200 km di profondità è molto vicina, o supera leggermente, questa temperatura di fusione anomala.<ref name=Freeman2006/><ref name=McKinnon2006/><ref name=Nagel2004/> La presenza anche di piccole quantità di [[ammoniaca]] (1-2% della massa), garantirebbe l'esistenza del liquido poiché l'ammoniaca abbassarebbe ulteriormente la temperatura di fusione.<ref name="Spohn 2003"/>
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{{citazione|Gli ingredienti di base per la vita, che noi chiamiamo "chimica pre-biotica", sono abbondanti in molti oggetti del sistema solare, come le comete, gli asteroidi e lune ghiacciate. I biologi ritengono che l'acqua liquida e l'energia siano necessari per sostenere realmente la vita, quindi è emozionante trovare un altro posto dove esiste acqua allo stato liquido. Ma l'energia è un'altra cosa, e mentre l'oceano di Callisto viene riscaldato solo da elementi radioattivi, Europa ha dalla sua l'energia delle maree e la maggiore vicinanza a Giove.}}
 
Sulla base di queste considerazioni e di altre osservazioni scientifiche, si pensa che di tutte le lune galileiane di Giove, Europa sia quella con la maggiore possibilità di sostenere la [[Microrganismo|vita microbica]].<ref name=Lipps2004/><ref name="François2005">{{Cita pubblicazione|cognome=François|nome=Raulin|titolo=Exo-Astrobiological Aspects of Europa and Titan: from Observations to speculations|anno=2005|volume=116|numero=1–2|pp=471&ndash;487471–487|url=http://www.springerlink.com/content/u8112784gx7j6266/fulltext.pdf|formato=PDF|doi=10.1007/s11214-005-1967-x |rivista= Space Science Reviews|bibcode = 2005SSRv..116..471R }}</ref>
 
== Colonizzazione ==