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ガリレオ衛星

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ガリレオ衛星（Galilean moons）は、木星の衛星のうち、ガリレオ・ガリレイにより1610年1月7日に発見された4つの主要な自然衛星の総称である。内側から順にイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストと名付けられており、これらはギリシャ神話に登場する木星（ゼウス）の愛人や子供にちなんでいる。

概要

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ガリレオ衛星は、木星の衛星系の中で最も大きく、太陽系においても重要な位置を占める衛星群である。これらの衛星の発見は、地動説を支持する有力な証拠となり、望遠鏡による最初の重要な天文学的発見となった。また、地球・月系以外の「惑星系」の存在を実証した点でも、天文学史上極めて重要な出来事であった。

物理的特徴

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ガリレオ衛星の物理的特徴の比較
衛星名 軌道半径
(km)		 公転周期
(日)		 直径
(km)		 質量
(kg)		 平均密度
(g/cm³)
イオ 421,700 1.769 3,643.2 8.94×1022 3.528
エウロパ 671,034 3.551 3,121.6 4.80×1022 3.013
ガニメデ 1,070,412 7.155 5,268.2 1.48×1023 1.936
カリスト 1,882,709 16.689 4,820.6 1.08×1023 1.834

ラプラス共鳴

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イオ、エウロパ、ガニメデの3衛星は、1:2:4のラプラス共鳴と呼ばれる軌道共鳴関係にある。この共鳴により：

  • イオの活発な火山活動が維持される
  • エウロパの内部海が液体状態を保つ
  • 3衛星の軌道が安定化する

イオ

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探査機ガリレオが撮影した高解像度のイオ

イオは木星の第1衛星である。

地質活動

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イオは太陽系で最も火山活動が活発な天体として知られている。

  • 400以上の活火山が存在
  • 表面の主な構成物は硫黄化合物と二酸化硫黄の霜
  • 潮汐加熱により、年間約100Wの熱を1平方メートルあたり放出

大気

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  • 主成分は二酸化硫黄
  • 火山活動により常に補給される希薄な大気を保持

エウロパ

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探査機ガリレオが撮影したエウロパ

エウロパは木星の第2衛星である。

表面と内部構造

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  • 氷殻の厚さは約10-30km
  • 内部海の深さは約60-150km（地球の海洋より深い）
  • 表面には特徴的な線条（カオス地形）が存在

生命存在の可能性

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  • 内部海は地球の海洋の2倍以上の水を含む可能性
  • 海底熱水噴出孔の存在が示唆されている

ガニメデ

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探査機ガリレオによって撮影されたガニメデ

ガニメデは木星の第3衛星であり、太陽系最大の衛星である。

特筆すべき特徴

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  • 太陽系最大の衛星（水星より大きい）
  • 衛星として唯一の固有磁場を持つ
  • 内部に分化した層構造（金属核、岩石マントル、氷地殻）を持つ

表面地形

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  • 古い暗色地域：クレーターが多く、35億年以上前の地殻
  • 若い明色地域：溝帯と呼ばれる地殻変動の痕跡

カリスト

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探査機ガリレオによって撮影されたカリスト

カリストは木星の第4衛星である。

地質学的特徴

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  • 最大のクレーター：バルハラ（直径約3,000km）
  • 表面年齢は40億年以上（太陽系で最も古い地表の一つ）

探査の歴史

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探査機 年 成果
パイオニア10号 1973年 初のフライバイ観測
ボイジャー1号・2号 1979年 詳細な写真撮影
ガリレオ探査機 1995-2003年 周回軌道からの本格的観測
ジュノー 2016年- 木星系の精密観測

今後の探査計画

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  • ESAの木星氷衛星探査計画（JUICE）：2023年打ち上げ
  • NASAのエウロパ・クリッパー：2024年打ち上げ予定

練習問題

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  1. ガリレオ衛星の発見が天文学史上重要とされる理由を3つ挙げなさい。
  2. ラプラス共鳴がガリレオ衛星に与える影響について説明しなさい。
  3. 4つの衛星の中で最も地質活動が活発なのはどれか、またその理由は何か説明しなさい。
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