Каллі́сто (; ) — другий за розміром супутник Юпітера, один із чотирьох галілеєвих супутників і найдальший від планети серед них. Відкритий 1610 року Галілео Галілеєм, названий на честь персонажки давньогрецької міфології — Каллісто, коханки Зевса. У Сонячній системі це третій за розміром супутник після Ганімеда і найбільшого супутника Сатурна — Титана.
Діаметр Каллісто становить 4 821 км, що приблизно на третину більше за Місяць та менше ніж на 100 км від діаметра планети Меркурій. Каллісто не виявляє жодних ознак підземних процесів, таких як тектоніка плит або вулканізм, і немає жодних ознак геологічної активності в цілому. Каллісто складається з приблизно рівних кількостей скельних порід і льоду. Має найнижчу густину і поверхневу гравітацію серед галілеєвих супутників. Каллісто оточена надзвичайно розрідженою атмосферою, що складається з вуглекислого газу і, ймовірно, молекулярного кисню, а також досить інтенсивною іоносферою.
Каллісто обертається навколо Юпітера на відстані 1 882 700 км, що приблизно вшестеро далі за відстань на якій Місяць обертається навколо Землі. Супутник не перебуває в орбітальному резонансі, і тому не зазнає помітного приливного нагрівання. Каллісто — синхронний супутник, тому вона завжди повернута до Юпітера однією стороною (перебуває у припливному захопленні). На неї менше впливає магнітосфера Юпітера, ніж на інші внутрішні супутники, через її більш віддалену орбіту, розташовану за межами головного радіаційного поясу Юпітера.
Вважається, що Каллісто утворилася шляхом повільної акреції з диска газу і пилу, які оточували Юпітер після його формування. Але для швидкої диференціації магми було недостатньо тепла. Повільна конвекція в надрах Каллісто привела до часткової диференціації та, можливо, до утворення підповерхневого океану на глибині 100—150 км і невеликого кам'янистого ядра. Вважається, що поверхня розвивалася переважно під впливом метеоритних ударів. Поверхня супутника є найстарішою і найбільш кратерованою в Сонячній системі. Найхарактерніша особливість поверхні Каллісто — багатокільцеві структури («цирки»). ЇЇ низовини характеризуються згладженим ландшафтом і темнішим кольором, а верхні частини підвищень покриті яскравим інеєм.
Завдяки низькому рівню радіаційного фону, розмірам Каллісто, і ймовірної наявності океану, є можливість, що там може існувати життя. Довгий час супутник вважався найбільш придатним для базування майбутніх пілотованих місій для вивчення системи Юпітера. Основний обсяг знань про цей супутник отримані апаратом «Галілео»; інші космічні апарати — «Піонер-10», «Піонер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2», «Кассіні» та «Нові обрії» — вивчали супутник під час польоту до інших об'єктів.
Назва
Галілео Галілей мав право надавати назви супутникам Юпітера, він прагнув назвати їх на честь свого патрона Козімо II Медічі. Спершу розглядав «Зорі Козімо» (), але зрештою зупинився на «Зорях Медічі» (). Але жодна з назв не набула широкого вжитку.
Французький астроном Ніколя-Клод Фабрі де Пейреск пропонував давати окремі назви супутникам на честь членів родини Медічі, але його пропозицію не прийняли. Симон Маріус намагався назвати супутники «Сатурн Юпітера» (це була Каллісто), «Юпітер Юпітера», «Венера Юпітера» і «Меркурій Юпітера», але ця номенклатура також не прижилася.
Врешті Каллісто, як і всі галілеєві супутники, було названо на честь однієї з численних коханок Зевса в давньогрецькій міфології. Каллісто була німфою (або, згідно з деякими джерелами, дочкою Лікаона), яка була пов'язана з богинею полювання Артемідою. Назву надав Симон Маріус 1614 року за пропозиції Йоганна Кеплера:Поети часто засуджують Юпітера через його нерегулярні кохання. Особливо згадуються три дівчини, до яких Юпітер таємно залицявся і зробив це з успіхом. Іо, дочка річки Інах; Каллісто Лікаона та Європа Агенора. Потім був Ганімед, вродливий син царя Троса, якого Юпітер, прийнявши вигляд орла, переніс на небо на своїй спині, як казково розповідають поети… Тому я вважаю, що не помилився, коли Перший я назвав Іо, Другий — Європа, Третій, через його велич світла, — Ганімед, а Четвертий — Каллісто…Однак назви галілеєвих супутників не були загальновживаними до середини 20 століття. У більшій частині ранньої астрономічної літератури Каллісто згадується за позначенням римськими цифрами, системою, введеною Галілеєм, як Юпітер IV або як «четвертий супутник Юпітера».
Дослідження
Наземні спостереження Каллісто була відкрита Галілео Галілеєм у ніч із 7 на 8 січня 1610 року за допомогою розробленого ним телескопа, коли він спостерігав за яскравими об'єктами навколо Юпітера, яких тоді назвав «зорями». Каллісто завжди спостерігалася протягом наступних двох місяців, якщо вона не була занадто близько до Юпітера, на відміну від Європи та Іо. Відкриття чотирьох найбільших супутників Юпітера мало велике значення, оскільки стало одним з перших спостережень небесних тіл, які оберталися навколо іншої планети, і надало вагомі докази проти геоцентричної моделі Всесвіту, яка стверджувала, що всі небесні тіла обертаються навколо Землі. Галілей спочатку спостерігав Каллісто разом з трьома іншими супутниками - Іо, Європою та Ганімедом, які разом знані як галілеєві супутники. Ці спостереження Галілей записав у манускрипт Sidereus Nuncius, де він задокументував положення цих супутників відносно Юпітера протягом кількох ночей поспіль, підтвердивши їхні орбіти навколо планети.
У своєму виданні Mundus Jovialis (опублікованому 1614 року) Симон Маріус стверджував, що він відкрив чотири супутники Юпітера раніше за Галілея і спостерігав за ними з 1609 року. Але Галілей зазначив, що, перебуваючи поза церквою, Маріус ще не прийняв григоріанський календар і все ще користувався юліанським. Тому ніч, коли Галілей вперше спостерігав супутники Юпітера, була 7 січня 1610 року за григоріанським календарем — 28 грудня 1609 року за юліанським (Маріус стверджував, що вперше спостерігав супутники Юпітера 29 грудня 1609 року).
Вільям Генрі Пікерінг вважав, що супутники Юпітера не були твердими тілами, а малими агрегатами пилу та метеоритних уламків. Цим він пояснював те, що вони виглядали еліптичними в телескоп, тому астроном намагався виміряти їхню «еліптичність». Згодом інші спостерігачі показали, що передбачувана еліптичність супутників, про яку повідомив Пікерінг, була ілюзорною, ймовірно, через контраст або астигматичні ефекти. Пізніше астрономи також показали, що галілеєві супутники обертаються синхронно зі своєю планетою.
В Лікській обсерваторії американський астроном Едвард Емерсон Барнард використовував найбільший на той час телескоп у світі, 36-дюймовий рефрактор Кларка, щоб провести спостереження за Ганімедом і Каллісто з 1893 по 1895 рік. Його результати були опубліковані в науковому журналі Astronomische Nachrichten у 1897 році. Він описував проходження та затемнення галілеєвих супутників та надав безліч зображень Каллісто та Ганімеда. Також спростував припущення Ендрю Дугласа та Вільяма Пікерінга про існування білих полярних шапок на Каллісто.
На основі спостережень 1973 року та Фред Франклін досить точно обчислили середні радіуси галілеєвих супутників, зокрема Каллісто (оцінка радіусу якої становила 2445 км).
Вивчення космічними апаратами Проліт поблизу Юпітера в 1970-х роках автоматичними міжпланетними станціями (АМС) «Піонер-10» і «Піонер-11» лише незначно розширив уявлення про поверхню та внутрішню структуру Каллісто у порівнянні з тим, що було про неї відомо завдяки наземним спостереженням. Справжнім проривом стало дослідження супутника космічними апаратами «Вояджер-1» і «Вояджер-2» під час їхнього прольоту біля Юпітера в 1979—1980 роках. Вони надали зображення більше ніж половини поверхні супутника з роздільністю в 1—2 км, і дозволили отримати точні дані про його масу та форму, а також температуру поверхні. Нова епоха досліджень тривала з 1994 по 2003, коли космічний апарат «Галілео» здійснив вісім близьких прольотів біля Каллісто, а під час останнього прольоту по орбіті C30 у 2001 пройшов за 138 км від поверхні супутника. «Галілео» надав зображення всієї поверхні супутника і для деяких окремих районів зробив чимало фотографій з роздільністю до 15 м. 2000 року космічний апарат «Кассіні», під час прольоту в системі Сатурна, надав дані інфрачервоного спектра Каллісто з високою роздільністю. У лютому — березні 2007 року космічний апарат «Нові обрії», перебуваючи на шляху до Плутона, отримав нові зображення та дані інфрачервоного спектра Каллісто.
Майбутні місії Заплановано три місії до Каллісто. Космічний апарат Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Європейського космічного агентства (ЄКА), який було запущено 14 квітня 2023 року, виконає 21 близький обліт Каллісто в період з 2031 по 2034 рік. Космічний апарат Europa Clipper NASA, який запущено 14 жовтня 2024 року, зробить дев'ять близьких обльотів Каллісто, починаючи з 2030 року. Майбутні геофізичні та композиційні вимірювання місій JUICE та Europa Clipper нададуть вирішальні дані про структуру гідросфери, склад океану та глибинну внутрішню структуру галілеєвих супутників. В ході китайської місії CNSA космічний апарат буде запущений до Юпітера приблизно 2030 року, перш ніж вийти на орбіту навколо Каллісто.
Скасовані місії Запропонована до запуску у 2020 році Europa Jupiter System Mission (EJSM) була спільним проєктом NASA і ЄКА із дослідження супутників Юпітера та його магнітосфери. У лютому 2009 року ЄКА і NASA підтвердили, що місії було присвоєно вищий пріоритет, ніж Titan Saturn System Mission . Але оскільки ЄКА здійснює одночасну підтримку інших програм, то європейський внесок у цю програму постав перед фінансовими труднощами . Місія EJSM мала складатись з орбітального апарату Jupiter Europa Orbiter (JEO) під керівництвом NASA та орбітального апарату Jupiter Ganymede Orbiter (JGO) під керівництвом ЄКА.
Походження та еволюція Слабка диференціація Каллісто, на яку вказують вимірювання моменту інерції, означає, що супутник ніколи не був розігрітий до температур, достатніх для розплавлення льодів, які становлять його немалу частину. Тому найімовірніше, що супутник утворився в ході повільної акреції зовнішніх шарів розрідженої газопилової туманності, яка оточувала Юпітер в процесі його утворення. Тепло, що генерувалося зіткненнями, радіоактивним розпадом і стисненням супутника, при достатньо повільній акреції речовини успішно відводилося в космос, що запобігло плавленню льодів і швидкому розшаруванню речовин з різними густинами. Ймовірно супутник сформувався за років.
Подальша еволюція Каллісто після акреції визначалася радіоактивним нагріванням, охолодженням поверхні через теплопровідність, а також конвекцією твердої чи напівтвердої речовини в її надрах. Оскільки через температурну залежність в'язкості льоду перемішування внутрішніх шарів повинне починатися лише при температурі, близькій до температури його плавлення, напівтверда конвекція є однією з головних проблем у моделюванні надр всіх крижаних супутників, включаючи Каллісто. Цей процес надзвичайно повільний — зі швидкістю руху льоду , але попри це є ефективним охолоджувальним механізмом на тривалих часових відрізках. Поступово жорсткий і холодний зовнішній шар супутника проводить тепло без конвекції, тоді як льоди під ним перебувають у стані напівтвердої конвекції. У випадку Каллісто зовнішній провідний рівень є твердою і холодною літосферою товщиною близько 100 км, яка достатньо ефективно перешкоджає зовнішнім проявам тектонічної активності на супутнику. Конвекція в надрах Каллісто може бути багаторівневою через різні кристалічні фази водяного льоду на різних глибинах: на поверхні, при мінімальній температурі та тиску, він перебуває у фазі І, в той час, як у центральних областях повинен перебувати у фазі VII. Напівтверда конвекція в надрах Каллісто, яка почалася рано, могла запобігти великомасштабному плавленню льодів і наступній диференціації, яка інакше сформувала б кам'яне ядро і крижану мантію. Але дуже повільна диференціація надр Каллісто йшла протягом мільярдів років, і, мабуть, триває й досі.