칼리스토 (위성)

칼리스토 (위성)

칼리스토(영어: Callisto, /kəˈlɪstoʊ/, 그리스어: Καλλιστώ) 또는 목성 IV는 목성의 위성으로, 1610년 갈릴레오 갈릴레이가 발견했다. 칼리스토는 태양계에서 세 번째로 큰 위성이고, 목성의 위성 중에서는 가니메데 다음으로 크며, 행성 분화율은 태양계에서 제일 낮다. 칼리스토의 지름은 4,821 km이며 수성의 99%에 달하는 크기를 가졌지만 질량은 3분의 1밖에 되지 않는다. 궤도 반경은 1,880,000 km이고 갈릴레이 위성 중에서는 목성으로부터 제일 멀리 있다.[2] 칼리스토는 내부 갈릴레이 위성들(이오, 유로파, 가니메데)과 궤도 공명을 일으키지 않고, 따라서 조석 가열의 정도가 약하다.[8] 칼리스토는 목성에 조석 고정되어 있기 때문에, 항상 같은 면만 목성을 바라보게 된다. 칼리스토는 다른 목성의 위성들에 비해 자기권이 약한데, 이는 목성의 방사선대에서 멀리 떨어져 있기 때문이다.칼리스토는 거의 같은 비율의 암석과 얼음으로 구성되어 있으며, 밀도는 1.83 g/cm3으로 목성의 주요 위성들 중 밀도가 가장 낮고 표면 중력 또한 가장 약하다. 분광기를 사용해 표면을 분석했을 때 발견된 물질들로는 얼음,[11] 이산화 탄소, 규산염, 유기 화합물들이 있었다. 갈릴레오 탐사선은 칼리스토가 작은 규산염 핵이 있을 수도 있다는 사실과 칼리스토가 깊이 100 km가 넘는 지하 바다가 존재할 가능성을 밝혀냈다.칼리스토의 표면은 태양계에서 가장 오래 되었고 충돌구가 가장 많이 존재한다.[14] 또한 판이나 화산과 같은 어떠한 지질학적 활동도 보여주지 않고 이러한 활동이 일어난 흔적도 없으며, 표면은 주로 충돌을 통해 변화해 왔다고 추측된다.[15] 표면의 주요 구조물로는 다환 충돌구(multi-ring structures), 다양한 형태의 충돌구들, 사슬형 충돌구(카테나), 그리고 이러한 충돌이 빚어낸 산등성이, 단애, 퇴적지형이 있다.[15] 작은 규모에서 보면, 서리로 덮여 밝게 빛나는 돌출된 지형과, 이 주변을 덮은 어둡고 부드러운 퇴적층으로 구분된다.[4] 이는 승화가 촉진한 풍화 작용이 작은 충돌구를 없애고, 그 결과 많은 수의 돌출 지형을 남긴 것으로 보인다.[16] 이 지형들의 정확한 연대는 아직 알려지지 않았다.칼리스토는 이산화탄소와 (아마도) 산소 분자로 이루어진 매우 옅은 대기권으로 둘러싸여 있고,[6][7] 상당히 강한 전리층도 존재한다.[17] 칼리스토는 목성이 형성될 때 주변에 형성되었던 가스와 먼지 원반에서 느린 강착을 통해서 형성되었다고 추측되고 있다.[18] 칼리스토의 점진적인 강착 속도와 조석 가열량의 부족으로 인해 칼리스토는 빠른 행성 분화가 일어날 만한 열이 부족한 상태였다. 형성 직후 시작된 칼리스토 내부에서의 대류는 불완한 행성 분화를 일으켰고, 이에 따라 작고 암석질인 핵과 깊이 100~150 km의 지하 바다가 형성되었다고 추측된다.만약 칼리스토에도 바다가 존재한다면 다른 천체들처럼 외계 생명체가 존재할 가능성이 있지만, 환경은 근처의 유로파보다 좋지 않으리라고 추측된다.[20] 칼리스토를 연구해 온 탐사선으로는 파이어니어 10호, 파이어니어 11호, 갈릴레오, 카시니-하위헌스 등이 있다. 또한 칼리스토는 방사능이 매우 낮아, 미래 유인 목성계 탐사 시 기지를 세울 장소로 고려되고 있다.[21]공전과 자전카시니-하위헌스가 촬영한 칼리스토(왼쪽 아래), 목성(오른쪽 위), 유로파(대적점 왼쪽 아래)칼리스토는 네 갈릴레이 위성 중 가장 바깥쪽에 존재한다. 칼리스토는 목성으로부터 1,880,000 km(목성 자체의 반지름인 71,492 km의 26.3배)만큼 떨어져서 목성을 공전한다.[2] 이는 그 다음으로 목성에서 가까운 가니메데의 공전 반경(1,070,000 km)보다 상당히 크다. 이렇게 궤도가 상당히 멀리 떨어져 있기 때문에, 칼리스토는 다른 세 갈릴레이 위성이 일으키는 궤도 공명을 일으키고 있지 않고, 과거에도 그랬으리라고추측된다.다른 평범한 위성들과 같이, 칼리스토의 자전 또한 동주기 자전이다.[3] 칼리스토의 자전 주기 및 공전 주기는 약 16.7일이다. 궤도는 목성의 적도를 기준으로 해서 매우 약간 찌그러졌고 기울여졌으며, 궤도 이심률과 경사각은 태양과 행성들의 섭동에 따라 거의 주기적으로 변화한다. 궤도 이심률의 변화 범위는 0.0072~0.0076이고 경사각의 변화 범위는 0.20~0.60°이다.[8] 이 궤도 변화는 아울러 자전축 기울기가 0.4~1.6° 사이로 변하게끔 만든다.이러한 분리된 궤도는 칼리스토가 내부 구조 형성과 진화에 중요한, 눈에 띄는 조석 가열이 일어나지 않았음을 이야기한다.[26] 또한 칼리스토가 목성과 멀리 떨어진 점은 목성의 자기권으로부터 불어오는 하전 입자 선속이 표면에 불어오는 양이 상대적으로 적음을 이야기한다(예시로, 유로파에 불어오는 양보다 300배 낮다). 그러므로, 다른 갈릴레이 위성들과 달리 하전 입자가 표면에 준 영향은 적은 편이다.[9] 칼리스토 표면에서의 방사선량은 하루에 약 0.01 rem (0.1 mSv)로, 이는 지구가 받는 양보다 약 10배 가량 크다.발견 및작명칼리스토는1610년 1월 갈릴레오 갈릴레이가 다른 위성(이오, 유로파, 가니메데)과 함께 발견했다.[1] '칼리스토'라는 이름은 그리스 신화에서 제우스가 사랑을 나눴던 요정 칼리스토에서 따왔다.[22] 이는 시몬 마리우스가 칼리스토 발견 직후에 명명한 이름인데,[23] 마리우스는 그 이름을 제안한 것이 요하네스 케플러 덕분이었다고 밝히고 있다.하지만 시몬 마리우스가 제안한 갈릴레이 위성 이름은 수백년 동안 무시당했고, 20세기 중반에 들어서야 널리 사용될 수 있었다. 그 이전의 천문학 문헌에서는 칼리스토를 두고 로마 숫자만 붙인 '목성 IV'나 '목성의 네 번째 위성'으로 표기하는 경우가 대부분이었다.