Suhteliselt ühtlaselt jaotunud läbimõõduga Saturni kaaslastega võrreldes jagunevad Jupiteri omad suuruse poolest järsult kaheks. Neli neist on planeedimõõtu suured ja 59 tõelised kääbused, millest vaid kolme mõõtmed ületavad sada kilomeetrit, jäädes siiski alla 250 kilomeetri. Neli suurt - kauguse järgi oma emaplaneedist - Io, Europa, Ganymedes ja Kallisto - on ristitud nende avastaja Itaalia õpetlase Galileo Galilei auks Galilei kuudeks. Nendest Jupiteri ja ühtlasi Päikesesüsteemi suurim kuu Ganymedes (läbimõõt 5262 km) ületab oma läbimõõdult väikseimat planeeti Merkuuri (läbimõõt 4880 km), Kallisto (läbimõõt 4820 km) jääb viimasele napilt alla. See-eest massi poolest edestab Merkuur neid mõlemaid. Peale suuruse ja suhtelise läheduse Jupiterile ei ühenda neid nelja eriti miski, kõik on erineva välimuse ja ehitusega.
Vulkaaniline kuu
Juba maapealsed spektroskoopilised uuringud andsid huvitava tulemuse - Io pinnal pole erinevalt teistest Galilei kaaslastest veejääd, kuid see-eest on seal naatriumi sooli ja väävlit. Jupiterist esimesena möödunud USA Pioneerid ei märganud oma suure möödalennukauguse tõttu Iol midagi iseäralikku. Alles 1979. aastal sealt mööda kihutanud automaatjaam Voyager 1 tekitas sensatsiooni, sest Iol avastati purskavad vulkaanid.
Kõigepealt paistis edastatud piltidelt silma, et seal pole Päikesesüsteemi tahketele taevakehadele nii omaseid löögikraatreid, mille on tekitanud nendega kokkupõrganud väikekehad - asteroidid ja komeedid. Kuna niisugused kokkupõrked on lausa vältimatud, siis peab mingi protsess olema need kinni katnud või muul viisil hävitanud. Selle protsessi väljaselgitamiseks ei tulnud palju pingutada, Io pinnal olevad lohud, kaldeerad, ja neist mitmetega seotud laavavoolud viitasid otseselt vulkanismile.
Tõeline üllatus tabas uurijaid aga kolm päeva pärast möödalendu, kui automaatjaama asukoha täpsustamiseks tehtud fotolt leidis Reaktiivliikumise laboratooriumi JPL (Jet Propulsion Laboratory) insener Linda A. Morabito, et Io serval vastu tumedat kosmilist tagapõhja on näha umbes 300 kilomeetri kõrgune vihmavarju-kujuline moodustis. Oli selge, et üks vulkaan avastamise ajal lausa purskas. Eelnevate Voyager 1 tehtud piltide hoolikal läbivaatamisel leiti veel seitse niisugust moodustist. Tegelikult polnud üllatumiseks erilist põhjust, sest paar päeva enne Voyager 1 möödalendu ilmus teadusajakirjas Science kolme USA teadlase sulest artikkel, kus väideti, et Iol esineb vulkanism. Ühtlasi näidati seal ära mehhanism, mis tagab selle kaaslase sisemuses vulkaaniliseks tegevuseks vajaliku kõrge temperatuuri. Kuust vaid viis protsenti suurem taevakeha peaks olema ju sama külm ja surnud nagu Maa kaaslanegi, aga ei ole.
Põhjus peitub loodelises kuumenemises, mille teeb võimalikuks Io liikumise iseärasus. Kolme sisemise Galilei kuu tiirlemisperioodid ümber Jupiteri on omavahel seotud: selle aja jooksul, kui Ganymedes teeb ühe tiiru, teeb Europa kaks ja Io neli tiiru. Säärane resonantsiks nimetatav nähtus on Päikesesüsteemis kahe taevakeha vahel üsna levinud, kuid kolme puhul on kõnealune juhtum ainulaadne, seda nimetatakse Laplace'i resonantsiks. Seetõttu venitatakse Io muidu ringikujuline orbiit veidi piklikuks, sest omavahelistel lähenemistel sikutavad need üksteist ringikujulisest orbiidist kõrvale. Ringikujulisel orbiidil liikudes hoiaks Jupiteri võimas raskusjõud Io alati emaplaneedi poole suunatuna täpselt sama küljega, liikumistee piklikkus paneb aga selle kergelt, umbes poole nurgakraadi ulatuses, ümber oma telje võbelema. Nii piisabki, et tekiks võimas, kuni saja meetri kõrgune tõusulaine, mis hõõrdumise tõttu kuumutab Io sisemust. (Näiteks Maal jääb Kuu ja Päikese tekitatud tõusulaine alla meetri, ainult kitsastes lahtedes võib see küündida paarikümne meetrini.) Samasugune soojenemine tekib ka Europas ja Ganymedeses, mistõttu nendelgi kaaslastel, nagu edaspidi näeme, on huvitavaid iseärasusi.
Io on kõige tihedam kaaslane Päikesesüsteemis, keskmine tihedus 3,5 g/cm3 sarnaneb rohkem Maa-tüüpi planeetide omaga. Nii tihe taevakeha ei saa koosneda jää ja kivimite segust nagu enamik teisi hiidplaneetide kaaslasi, vaid peab sisaldama ka rauda. Voyageride ja Galileo möödalennu trajektooride analüüs ongi näidanud, et Iol on rauast või raudsulfiidist tuum, mida ümbritseb ränirikas, osaliselt sulanud vahevöö ja koor. Magnetvälja Iol leitud ei ole, mis tähendab, et selle tuumas puudub konvektiivne liikumine.
Vahetult pärast Voyageride möödalendu arvati, et Iol on tegemist väävlil põhineva vulkanismiga, sest vulkaanisuuete temperatuurid paistsid olevat kuni 300 °C, kuid hilisemad Maalt infrapunateleskoopidega tehtud mõõtmised näitasid temperatuure kuni 1300 °C. Nii kõrge temperatuur näitab kindlalt tulise laava väljavoolu, nagu see on maistel vulkaanidel. Kokku on Io pinnal loendatud üle 500 vulkaani.
Voyageri möödalennul suurt tähelepanu äratanud vihmavarjukujuliste pilvede tekitajad sarnanevad maiste geisritega. Maised geisrid purskavad vett ja auru kuni 60 meetri kõrgusele, Io omad aga gaasilist väävlit ja vääveldioksiidi ning sellest jahtumisel tekkinud „helbeid" kuni 500 kilomeetri kõrgusele. Nii kõrgele võimaldab Io geisritel pursata gaasi algkiirus rohkem kui 1000 meetrit sekundis, kaaslase suhteliselt nõrk külgetõmbejõud ja tiheda atmosfääri puudumine. Võrdluseks: USAs Yellowstone'i rahvuspargis asuv kuulus Old Faithfuli geiser purskaks Iol „vaid" 35 kilomeetri kõrgusele. Atmosfäär Iol siiski on, kuid üliõhuke ja katab kaaslast ebaühtlase kihina. Igal juhul on Io vulkaaniliselt kõige aktiivsem taevakeha Päikesesüsteemis. Iol leidub ka mittevulkaanilist päritolu mägesid, millest kõrgeim ulatub umbes 17 kilomeetrini. Need teeksid au ka Maale, sest siinne kõrgeim Hawaii saarestikus olev Mauna Kea ulatub taeva poole vaid veidi üle kümne kilomeetri, kui mõõtmist alustada jalamilt ookeani põhjas, mitte merepinnalt.
Io mängib väga olulist osa Jupiteri magnetosfääris. Esimene vihje sellele tuli juba aastal 1964, kui ilmnes Jupiteri raadiokiirguse sõltuvus Io asukohast. Hilisemad uuringud näitasid, et Io liigub rõngas, mille moodustavad selle atmosfäärist pärinevad osakesed. Atmosfääri on aga omakorda tekitanud vulkaanidest ja geisritest väljapaiskunud osakesed. Iolt pärineva väävli ja hapniku ioone sisaldavaid plasmamulle võib kohata suurtel kaugustel Jupiterist, kust need liiguvad edasi heliosfääri. Seda näitas automaatjaam New Horizons, mis teel Pluuto suunas liikus piki Jupiteri magnetsaba selle rohkem kui 2500 raadiuse kauguseni.
Io on mänginud ajalooliselt olulist osa ka maistes asjades. Nimelt kasutati selle varjutuste ajastatust 17. sajandi teisel poolel geograafilise pikkuse määramiseks. Lisaks kasutas Taani astronoom Ole Rømer sedasama nähtust, mõõtes 1676. aastal esimesena valguse kiiruse.
Ookean pinna all
Europa on neljast Galilei kuust kõige väiksem, kuid sellele vaatamata üks huvitavamaid. Maapealsed spektroskoopilised vaatlused näitasid, et seda, nagu enamikku hiidplaneetide kaaslastest, katab jää. Kuigi Voyagerid möödusid Europast üsna kaugelt, avanes nende edastatud piltidelt uurijatele ootamatu vaatepilt - heledaid tasandikke läbisid risti-rästi ribad ja mäeahelikud ning seal paiknesid piirkonnad, mida hakati kutsuma kirjudeks maa-aladeks. Viimastes asuvad tumedad laigud, künkad ja lohud. See-eest esines väga vähe põrkekraatreid, mis teadagi näitab pinna suhtelist noorust, uuemate hinnangute järgi ei ületa selle vanus 50 miljonit aastatki.
Nagu Io puhul, toimib ka Europal samasugune loodejõudude esile kutsutud kaaslase sisemuse soojendamise mehhanism. Ometi ei piisa sellest suurema kauguse tõttu Jupiterist vulkaanide tekitamiseks. Küll aga võib sulada jää pinnast mõnekümne kilomeetri sügavusel ja tekitada hiiglasliku ookeani, mille ruumala ületab kõigi Maa ookeanide oma kokku. Mainitud hüpoteesi kontrollimiseks ei piisanud Voyageri kogutud andmetest ja üsna kehvadest piltidest, ära tuli oodata automaatjaama Galileo kohalejõudmine.
Kõigepealt selgus selle möödalennu trajektoori jälgimise põhjal, et Europal on raudtuum ning selle ümber kivine vahevöö. Juba maistest vaatlustest teadaoleva jäise koore kõige tõenäolisemaks paksuseks pakuti sada kilomeetrit. Kahjuks ei võimalda need mõõtmised otsustada, kas see jää on üleni tahke või sisaldab sulanud kihti, küll aga leiti vihjeid pinnaalusele ookeanile Galileo tehtud fotodelt. Nendelt oli näha mitmeid pinnavorme, mille on tõenäoliselt tekitanud üles tunginud vesi või soojem ja seega ka kergem jää. Soojem jää pärineks veekihi juurest. Lisaks kaamerale toetas hüpoteesi ookeanist veel Galileo magnetomeeter. See avastas Europa lähedusest magnetvälja kõrvalekaldeid, mis viitavad pinnaalusele elektrit juhtivale kihile. Kõige tõenäolisemalt sobib selleks just soolase veega ookean.
Toodud tõendid ei kinnita siiski üheselt ookeani olemasolu Europa pinna all, samasuguseid efekte võib anda ka lihtsalt soojema jää kiht. Ookeani olemasolu oleks muidugi palju huvitavam, sest selles võib eksisteerida lihtsamaid eluvorme.
Magnetiline kuu
Kui Galileo lähenes esimest korda nii Jupiteri kui kogu Päikesesüsteemi suurimale kuule Ganymedesele, kasvas selle magnetomeetri näit viis korda. Järgmised möödalennud kinnitasid kahtlusi - Ganymedesel on tõesti ainsa planeedi kaaslasena Päikesesüsteemis oma magnetväli. Galileo möödalennu jälgimine näitas, et Ganymedesel on rauast või raudsulfiidist tuum, milles kulgev konvektsioon võibki tekitada magnetvälja samamoodi nagu Maal. Ganymedes osaleb küll orbitaalresonantsis Io ja Europaga, kuid praegusel ajal ei piisaks sellest tekkivatel loodejõududel tuuma sulas olekus hoidmiseks. Arvatavasti on aga Ganymedese orbiit aja jooksul muutunud nii, et resonantsid olid vanasti tugevamad ning tekkinud soojus jaksas tuuma üles sulatada. Tuum pole veel sellest ajast saadik jõudnud jahtuda ja tahkestuda ning jätkab seetõttu magnetvälja genereerimist. Tuuma ümber on kivimitest koosnev vahekiht, mida omakorda ümbritseb jää.
Ganymedese pind on üldjoontes segu kahte tüüpi piirkondadest. Tihedalt kraatritega kaetud tumedad alad moodustavad kaaslase pinnast umbes 40 protsenti, ülejäänu on heledam ja kaetud huvitavaid kujundeid moodustavate vagudega. Heledamatel aladel on kraatreid vähem. Loomulikult on tumedamad, kraatriterikkamad alad vanemad ja arvatavasti on seal tegemist Ganymedese algse pinnaga. Ganymedese kraatrid on suhteliselt lamedad, neil puuduvad vallid ja kesksed lohud, nagu on Kuu kraatritel. Seda põhjustab arvatavasti pinda moodustava jää pehmus, mis võib pika aja jooksul laiali vajuda ja niiviisi vertikaalseid erinevusi kõvasti vähendada.
Lisaks Ganymedese magnetväljale viitas Galileo magnetomeeter analoogiliselt Europale pinnaaluse soolase ookeani olemasolule 100 kuni 200 kilomeetri sügavusel. Kuna loodejõudude tekitatud soojusest tänapäeval Ganymedesel jää sulatamiseks ei piisa, põhjustab tõenäoliselt kivimite soojenemist neis olevate radioaktiivsete ainete lagunemine. Lisaks aitab jää sulamisele kaasa selle sulamistemperatuuri alanemine koos sügavusega kasvava rõhu tõttu.
Armiline Kallisto
Vastupidiselt Iole ja Europale on Galileo kaaslastest kaugeima - Kallisto - tume pind kaetud tihedalt kraatritega, millest suurim on kuni 3800 km läbimõõduga Valhalla. Selline kraatrite tihedus viitab muidugi pinna suurele vanusele, mida hinnatakse enam kui neljale miljardile aastale. Kui aga vaadata Kallisto pinnast tehtud suurema lahutusega pilte, siis on üllatuslikult näha, et väiksemaid, alla kilomeetrise läbimõõduga kraatreid pole peaaegu üldse. Ka paistavad pinnavormid kulunud välimusega, mis näitab, et mingi protsess peaks Kallisto pinda töötlema. Üks väljapakutud võimalus on jää aurustumine pinnalt, mille tulemusena jääb sinna vähem lenduv tume aine, kuid kindlat lahendust probleemile veel pole.
Galileo möödalennu jälgimine näitas, et erinevalt ülejäänud kolmest Galilei kuust pole Kallistol tuuma, vaid see koosneb üleni jää ja kivimite segust, kusjuures kivimite osatähtsus kasvab keskpunkti suunas. Kallisto suhteliselt ühtlane siseehitus on ka igati ootuspärane, sest see ei osale resonantsis, mille tulemusena kuumenevad teiste Galilei kuude sisemused, mis teeb kihistumise võimalikuks. Seetõttu oli uurijatele täielik üllatus, et ka Kallisto juures näitas Galileo magnetomeeter samasugust kõrvalekallet nagu Europa puhulgi. Selle põhjustavat pinnaalune soolane ookean, mille tekkepõhjused sarnanevad ilmselt Ganymedese ookeani omadega. Elusorganismide olemasolu selles ookeanis peetakse vähem tõenäoliseks kui Europa puhul.
Nagu näha, on Jupiteri kuude puhul veel palju lahendamata küsimusi. Nende edasiseks uurimiseks oleks hädasti vaja välja saata uus automaatjaam, kuid majanduslikel põhjustel on mitmed seni kavandatud projektid nüüdseks katkestatud. Praegu plaanitakse NASA ja ESA ühisprojekti Euroopa Jupiterisüsteemi missioon EJSM (Europa Jupiter System Mission), mis peaks algama küll alles 2020. aasta paiku, et siis uurida lähemalt kõiki Galilei kuusid.
TÕNU TUVIKENE (1952) on Eesti Hariduse ja Teaduse Andmesidevõrgu EENet programmeerija. Lõpetanud Tartu Ülikooli astrofüüsikuna 1975. Aastani 1988 oli Tartu Observatooriumi insener ja nooremteadur tähtede füüsika uurimisel. Seejärel töötanud arvutite alal, juhatanud Tartu tähetorni astronoomiaringi ning populariseerinud astronoomiat ja kosmonautikat. Üle viiekümne aimekirjutise autor, kogumiku Universum (1997) kaasautor.
