Od Galileusza do misji Galileo
Krzysztof ZIOA
KOWSKI
Jowisz  największa planeta Układu Słonecznego, a po Słońcu, Księżycu
i Wenus czwarty pod względem jasności obiekt na niebie  intryguje ludzi
 od zawsze . Ale dopiero w 1610 roku Galileusz pierwszy skierował na Jowisza
skonstruowaną przez siebie lunetę. Dokonane wtedy odkrycie czterech księżyców,
zwanych do dziś galileuszowymi, nie tylko wzbogaciło wiedzę o Układzie
Słonecznym, ale wpłynęło na rozwój nauki w ogóle. We wrześniu 2003 roku
sonda kosmiczna o nazwie Galileo zakończyła wieloletnie badania Jowisza,
rozpoczęte w XVII wieku przez tego prekursora nowożytnej nauki.
Misja Galileo jest dziełem amerykańskiej agencji NASA było odkrycie satelity tej planetoidy. Księżyc Idy,
oraz współpracujących z nią naukowców i techników nazwany Daktylem, jest bryłą o rozmiarach około
z Francji, Kanady, Niemiec, Szwecji i Wielkiej Brytanii. 1,5 km i okrąża planetoidę po prawdopodobnie kołowej
Jej przygotowania rozpoczęto w roku 1977, start orbicie o promieniu 100 km.
sondy nastąpił jednak dopiero 18 X 1989 (jedną
Odkrycie w marcu 1993 roku komety Shoemaker-Levy 9,
z przyczyn opóz
nienia była katastrofa Challengera).
która w lipcu 1994 zderzyła się z Jowiszem, stało się
Optymalna pod względem energetycznym trasa
dla sondy Galileo nie lada wyzwaniem. Okazało się
sondy, wykorzystująca grawitacyjne oddziaływania
bowiem, że jest ona jedynym narzędziem obserwacyjnym
planet, wymagała wtedy zbliżenia do Wenus (II 1990)
zdolnym bezpośrednio zobaczyć to niecodzienne
i dwukrotnego zbliżenia do Ziemi (XII 1990 i XII 1992).
zjawisko (fragmenty komety spadały na niewidoczną
W ten sposób po sześciu latach, w grudniu 1995 roku,
z Ziemi stronÄ™ planety). Sprostanie temu zadaniu
Galileo osiÄ…gnÄ…Å‚ Jowisza, stajÄ…c siÄ™ jego sztucznym
wymagało zmiany programu funkcjonowania sondy, co
satelitą. Oddzielony od sondy kilka miesięcy wcześniej
było niełatwe przy braku głównej anteny i niemożliwości
próbnik, przeznaczony do badań atmosfery, osiągnął
dokładnego przewidzenia momentów zderzeń
Jowisza 7 XII 1995 i opadajÄ…c na spadochronie,
i spodziewanych efektów. Wysiłek się jednak opłacił.
przekazywał wyniki pomiarów. Było to pierwsze
Galileo dostarczył jedynych wiadomości o przebiegu
 dotknięcie tej wielkiej planety przyrządem
pierwszej minuty spektakularnego zjawiska wtargnięcia
skonstruowanym przez człowieka. Przez następne
czterech fragmentów komety z prędkością 60 km/s
osiem lat Galileo 34 razy okrążył Jowisza po różnie
w atmosferÄ™ Jowisza.
zorientowanych orbitach eliptycznych, wielokrotnie
Ponad rok póz
niej do atmosfery Jowisza wpadł próbnik
przelatując w pobliżu jego satelitów.
sondy. Przez prawie godzinę opadał na spadochronie,
Galileo poleciał do Jowisza pozbawiony głównej anteny.
pokonując 200 km, zanim uległ zniszczeniu na
Miała nią być składana czasza o średnicy 5 m, jednak
głębokości, gdzie panowało ciśnienie 23 atm. Dokonane
nie udało się jej otworzyć podczas obu zbliżeń do Ziemi.
przezeń obserwacje wykazały m.in., że atmosfera
Dlatego wszystkie informacje zebrane przez przyrzÄ…dy
Jowisza jest gorętsza i bardziej sucha niż dotychczas
musiały być przekazywane na Ziemię za pomocą anteny
sądzono. Potwierdziły się informacje o wielkoskalowych
przeznaczonej pierwotnie tylko do sterowania pracÄ…
ruchach materii (których spektakularnym przykładem
sondy. Zaszła przy tym potrzeba przeprogramowania
jest obserwowana od ponad 300 lat Wielka Czerwona
systemu kompresji danych oraz włączenia do ich odbioru
Plama, będąca najprawdopodobniej ogromnym wirem
trzech, a nie jednej, jak pierwotnie planowano, stacji
atmosferycznym). Maksymalna prędkość wiejących
odbiorczych (w Kalifornii, Australii i Hiszpanii).
tam wiatrów (do 600 km/h) okazała się dużo większa,
niż oczekiwano. Zjawisk tych nie da się wytłumaczyć
Między pierwszym i drugim przelotem koło Ziemi
jedynie ogrzewaniem planety przez Słońce, musi w nich
Galileo zbliżył się do planetoidy Gaspra, mijając
brać udział jej wewnętrzne z
ródło energii, ale co może je
ją 29 X 1991 roku ze względną prędkością 8 km/s
stanowić, pozostaje nadal zagadką.
w minimalnej odległości 1600 km. Otrzymane wtedy
pierwsze obrazy planetoidy z bliska potwierdziły,
Wśród najdonioślejszych wyników pracy sondy Galileo
że planetoidami są nieregularne bryły pokryte
na pierwszym miejscu trzeba wymienić dostarczenie
kraterami uderzeniowymi. Rozmiary Gaspry oceniono
wielu wiarygodnych danych świadczących o istnieniu
na 19 × 12 × 11 km. Nie udaÅ‚o siÄ™, niestety, oszacować
kilkudziesięciokilometrowej warstwy płynnej wody pod
jej masy (a więc i gęstości), gdyż odległość sondy od
niezbyt grubÄ… lodowÄ… powierzchniÄ… Europy. Liczne
niej była zbyt wielka. Stwierdzono natomiast istnienie
zdjęcia tego satelity, wykonane podczas 13 zbliżeń
pola magnetycznego Gaspry. 28 VIII 1993 sonda
sondy (największe na odległość zaledwie 201 km
przeleciała koło drugiej planetoidy, Idy, z prędkością
od powierzchni), ukazały aktywną geologicznie,
12,4 km/s w minimalnej odległości 2400 km. Ida
spękaną skorupę lodu pokrytą licznymi nierównościami
okazała się także nieregularną i pokrytą kraterami bryłą
świadczącymi o istnieniu cieplejszych warstw
o rozmiarach 55 × 20 × 24 km. NajwiÄ™kszÄ… sensacjÄ… podpowierzchniowych. PrzemawiajÄ… też za tym
1
nieliczne kratery uderzeniowe, płytkie i na ogół być rezonans orbitalny Io, Europy i Ganimedesa.
z gładkim wnętrzem oraz pomiary pola magnetycznego Okres obiegu Ganimedesa jest w przybliżeniu równy
Jowisza w pobliżu tego satelity. Wskazują one okresowi 2 obiegów Europy i 4 Io. Ta współmierność
na istnienie wewnątrz jego globu przewodnika może prowadzić do okresowych wzmocnień oddziaływań
elektryczności, odpowiadającego na zmienne pole grawitacyjnych, w tym również pływowych, które
magnetyczne Jowisza własnym polem indukowanym. powodują rozgrzanie wnętrz globów tych księżyców.
Tym przewodnikiem może być słona woda Ponieważ Ganimedes ma stosunkowo duże żelazne jądro
podpowierzchniowa. O jej zasoleniu świadczą (czego dowodzi analiza sygnałów radiowych wysyłanych
obserwowane plamy oraz różnice barw w pęknięciach z przelatującej koło niego sondy), to wzmacniane
skorupy lodowej, do których mogła napłynąć woda przez rezonanse grzanie pływowe podtrzymuje w nim
z rozmaitymi domieszkami. Odkrycie słonej wody pod konwekcję, która z kolei generuje pole magnetyczne.
powierzchnią Europy rodzi też podejrzenia o możliwości
Siły pływowe pochodzące od masywnego Jowisza
występowania tam prostych form życia.
i pozostałych księżyców galileuszowych są także
Drugim równie frapującym dokonaniem sondy z
ródłem energii powodującej aktywność wulkaniczną
Galileo było zbadanie wulkanizmu Io, odkrytego Io oraz stopienie podpowierzchniowych lodów Europy.
dzięki sondom Voyager kilkanaście lat wcześniej. Io Za pomocą sondy Galileo odkryto, że podobnie jak
krążąc blisko Jowisza, znajduje się stale w obszarze Ganimedes również Io i Europa mają żelazne jądra
bardzo silnej radiacji wewnątrz magnetosfery Jowisza. otoczone płaszczem skalnym. W przeciwieństwie do nich
Aby więc nie narażać elektronicznych urządzeń sondy Kallisto  najbardziej oddalony od Jowisza księżyc
na możliwe uszkodzenia, zbliżenia do Io zaplanowano galileuszowy  ma wnętrze wypełnione stosunkowo
na koniec misji, gdy warto już było podjąć ryzyko jednorodną mieszaniną skalno-lodową. Pomiary zmian
nawet zniszczenia sondy. Od paz
dziernika 1999 roku pola magnetycznego Jowisza w pobliżu Kallisto sugerują
Galileo sześć razy znalazł się w pobliżu Io; największe natomiast obecność w globie tego satelity  analogicznie
zbliżenie, na odległość zaledwie 102 km od powierzchni, jak w przypadku Europy  podpowierzchniowej warstwy
nastąpiło w styczniu 2002 roku. Mimo kłopotów słonej wody o grubości kilkudziesięciu kilometrów.
technicznych sonda przeżyła. Na Io znaleziono
Praca sondy Galileo w układzie Jowisza przewidziana
około 80 wulkanów, ale najważniejszym wynikiem
była pierwotnie na dwa lata. Po tym czasie okazało
okazało się stwierdzenie bardzo wysokiej  sięgającej
się, że sonda jest ciągle w dobrym stanie i ma zapas
aż 2000 K  temperatury materii wydobywającej się
paliwa. Oczywiście więc przedłużono jej służbę.
z wnętrza tego księżyca. Temperatura lawy ziemskich
Zużywszy paliwo, sonda mogłaby jeszcze długo
wulkanów nie przewyższa dziś na ogół 1400 K,
krążyć wokół Jowisza jako nieczynny sztuczny
ale w odległej przeszłości była zapewne wyższa. Dzięki
satelita. Zachodziło jednak niebezpieczeństwo, że
Io można więc jak gdyby spojrzeć w geologiczną
w przyszłości dojdzie do jej zderzenia z Europą i tym
młodość Ziemi.
samym dostarczenia na jej powierzchniÄ™ ziemskich
W czerwcu 1996 roku, podczas drugiego okrążenia zanieczyszczeń, których obecności na pokładzie sondy
Jowisza, sonda przeleciała w odległości 835 km od nie dało się przecież wykluczyć (mimo jej sterylizacji
powierzchni Ganimedesa, największego księżyca przed startem). A to mogłoby zagrozić życiu, którego
w Układzie Słonecznym. Okazało się, że ma on własne, możliwość istnienia na Europie pokazał właśnie Galileo.
stosunkowo silne pole magnetyczne, a jego magnetosfera Resztkę paliwa wykorzystano więc na wykonanie
zanurzona jest w magnetosferze Jowisza. Niezwykłość ostatniego manewru kierującego sondę ku Jowiszowi.
tej struktury, trochę lepiej poznanej podczas następnych 21 IX 2003 roku sonda wpadła do atmosfery Jowisza
zbliżeń sondy do Ganimedesa, spowodowała powstanie z prędkością 48 km/s, kończąc w ten sposób swój
pytania, co może być z
ródłem magnetyzmu satelity. pracowity żywot. Od startu z Ziemi do zderzenia
Pojawiły się sugestie, że pierwotną przyczyną może z Jowiszem przebyła 4632 mln km.
2