De manen van Jupiter

De Galileische manen
familieportret van de Galileische manen van Jupiter. van links naar rechts: Ganymedes, Callisto, Io en Europa.

Jupiter heeft van de Romeinen vroeger een heel toepasselijke naam gekregen. De planeet is vernoemd naar de Romeinse oppergod. Het is de grootste planeet in ons zonnestelsel. Jupiter bevat 2,5 keer zo veel massa als alle andere planeten bij elkaar maar Jupiter heeft ook de meeste manen. Tot nu toe zijn er 67 manen bekend maar mogelijk komen er daar in de toekomst nog wel een paar bij.

Jupiter heeft zo veel manen die er erg divers uitzien dat ze in groepen worden verdeeld. De grootste manen zijn bekend als de Galileïsche Manen of de hoofdgroep. Samen met de binnen groep vormen ze de regelmatige manen van Jupiter. Voorbij deze groep bevindt zich de vele onregelmatige manen die samen met de ringen om de planeet draaien.

Ontdekking en naamgeving

Galileo Galilei gebruikte een zelfgemaakte telescoop met een vergroting van 20x om zijn eerste waarnemingen van hemelobjecten te doen die niet met het blote oog zichtbaar waren. In 1610 deed hij de eerste, opgetekende, ontdekking van de manen van Jupiter. Deze manen werden later bekend als de Galileïsche manen.

Op dat moment observeerde hij slechts drie objecten waarvan hij dacht dat het vaststaande sterren waren maar tussen januari en maart 1610 deed hij smeer waarnemingen en nam hij in de loop van de tijd ook een vierde object waar. Toen pas realiseerde hij zich dat die vier objecten zich niet gedroegen als vaststaande sterren maar dat ze zich om Jupiter heen bewogen.

Deze ontdekkingen maakten duidelijk dat een telescoop onontbeerlijk is om objecten aan de hemel te kunnen bestuderen die voorheen niet zichtbaar waren. Maar belangrijker was dat dit zichtbaar maakten dat ook andere planeten als de aarde hun eigen manen hadden waarmee Galileo een significante tik uit deelde aan het Ptolemeïsche model van het heelal dat in die tijd algemeen werd aanvaard. Het Ptolemeïsche model van het heelal stelt de Aarde in het centrum van alles.

Galileo Galilei zocht de bescherming van de groothertog van Toscane, de machtige Cosimo de Medici. Galileo wilde de manen in eerste instantie de “Cosmica Sidera” noemen (Cosimo’s Sterren). Op aangeven van Cosimo veranderde Galileo de naam naar Midicea Sidera (de sterren van de Medici) ter ere van de gehele familie de Medici. De ontdekking van de manen werd aangekondigd in de “Sidereus Nuncius”, die in maart 1610 in Venetië werd gepubliceerd.

In dezelfde tijd als Galileo ontdekte de Duitse astronoom Simon Marius ook de vier grootste manen van Jupiter. In opdracht van Kepler vernoemde hij de manen naar de geliefden van Zeus (het Griekse equivalent van Jupiter). In zijn verhandeling “Mundus Jovialis” uit 1614 noemde hij ze Io, Europa, Ganymedes en Callisto.

Galileo weigerde pertinent om de namen van Marius te gebruiken en in plaats daarvan stelde hij een schema op met nummers dat tegenwoordig nog steeds wordt gebruikt. De nummering is gebaseerd op de afstand van de maan tot de planeet en neemt toe met de afstand. Zo zijn heten Io, Europa, Ganymedes en Callisto in de systematiek van Galileo Jupiter I, II, III en IV.

Nadat Galileo de eerste waarnemingen van de hoofdgroep optekende duurde het bijna 300 jaar voor er weer een maan werd ontdekt. In 1892 ontdekte de Amerikaanse astronoom E.E. Barnard de maan Amalthea en het duurde tot de twintigste eeuw toen met behulp van astrofotografie en grote telescopen de rest van de manen werd ontdekt.

In 1904 werd Himalia ontdekt. In 1905 de maan Elara. Pasiphaë werd in 1908 ontdekt, Sinope in 1914, Lysithea en Carme in 1938, Ananke in 1951 en Leda in 1974. In 1979 arriveerden de Voyager-sondes bij Jupiter en toen waren er 13 manen bekend. De Voyagers ontdekten nog eens drie manen: Metis, Adrastea en Thebe.

Tussen oktober 1999 en februari 2003 ontdekten een team astronomen onder leiding van Scott Sheppard en David Jewitt met behulp van krachtige telescopen vanaf de Aarde nog eens 34 manen. Er zijn nog eens 16 manen ontdekt maar die hebben nog geen naam omdat de ontdekkingen nog niet allemaal terdege zijn bevestigd. Daarmee komt het totaal op 67 manen.

Ofschoon de Galileïsche manen al kort na hun ontdekking in 1610 een naam kregen duurde het tot in de twintigste eeuw voor deze namen algemeen werden gebruikt. Amalthea (Jupiter V) kreeg zijn naam in 1892 op aangeven van de Franse astronoom Camille Flammarion.

De andere manen werden tot de jaren 70 van de vorige eeuw allemaal genummerd. In 1975 benoemde de Task Group for Outer Solar System Nomenclature van de Internationale Astronomische Unie de manen V-XIII. De nieuwe manen van Jupiter werden vernoemd naar geliefden en favorieten van Jupiter (Zeus) en vanaf 2004 ook naar hun nakomelingen.

De regelmatige manen

De regelmatige manen van Jupiter worden zo genoemd omdat ze een prograde baan beschrijven (ze draaien met de wijzers van de klok mee om Jupiter). Hun banen zijn ook bijna cirkelvormig en de hebben een kleine inclinatie. Dit betekent dat hun baan zich in de buurt van het equatorvlak van Jupiter bevindt. De Galileïsche manen oftewel de hoofdgroep zijn de grootste en bekendste groep onder de regelmatige manen.

Het zijn de grootste manen van Jupiter en ze behoren ook tot de grootste manen in ons zonnestelsel. Ze bevatten 99,999% van de totale massa die om Jupiter heen draait en ze bevinden zich op afstanden tussen 400.000 tot 2.000.000 kilometer van Jupiter. Na de Zon en de planeten behoren ze tot de zwaarste objecten in het zonnestelsel. Ze zijn zwaarder dan enige dwergplaneet die we kennen.

Io, Europa, Ganymedes en Callisto werden alle vier door Galileo Galilei ontdekt. De namen zijn afkomstig van de geliefden van Zeus uit de Griekse mythologie. Deze namen werden in 1610 door Simon Marius voorgesteld kort nadat hij ze , onafhankelijk van Galileo, ontdekt.

De Jupiermaan Io
Actief vulkanisme op de Jupitermaan Io wordt veroorzaakt door getijdekrachten die door Jupiter op de maan worden uitgeoefend (Credit NASA/JPL).

Io is de binnenste maan. In de Griekse mythologie was Io een priesteres van Hera en werd ze een geliefde van Zeus. Io heeft een diameter van 3642 kilometer en is de op drie na grootste maan van Jupiter. Er zijn meer dan 400 actieve vulkanen bekend op de maan en er zijn meer dan 100 hoge bergen geteld waarvan er verschillende hoer zijn dan de Mount Everest op Aarde.

Anders dan veel andere manen in de buitenste delen van het zonnestelsel die zijn bedekt met ijs, bestaat Io voornamelijk uit silicaathoudend gesteente en heeft de maan een kern van gesmolten ijzer of ijzersulfide. Io heeft een hele ijle atmosfeer die voornamelijk bestaat uit zwaveldioxide.

Jupitermaan Europa
De breuklijnen als gevolg van de getijdenwerkingen zijn goed zichtbaar

De tweede maan van binnenuit is Europa. Deze maan is vernoemd naar de mythische Phoenicische edelvrouw Europa die door Zeus het hof werd gemaakt en later koningin van Kreta werd. Europa heeft een diameter van 3121,6 kilometer en het is daarmee de kleinste van de vier Galileïsche manen. Europa is een beetje kleiner dan onze eigen maan.

Het oppervlak van Europa bestaat uit een laag water die de mantel omhuld en waarvan men denkt dat die laag ongeveer 100 kilometer dik is. De bovenkant is ijs maar aan de onderkant vermoedt men dat er vloeibaar water voorkomt dat wordt opgewarmd als gevolg van getijdenkrachten en interne hitte vanuit de kern van de maan. Als dit klopt dan is het niet uit te sluiten dat er leven mogelijk is in deze ondergrondse oceaan zeker in de buurt van geisers op de bodem van deze oceaan.

Europa heeft één van de gladste oppervlaktes in het hele zonnestelsel. Het gebrek aan kraters kan worden verklaard doordat het oppervlak geologisch gezien nog erg jong is en de maan tektonische activiteit vertoont. Europa bestaat voornamelijk uit silicaathoudend gesteente en een kern van vermoedelijk ijzer. De zeer ijle atmosfeer bevat voornamelijk zuurstof.

Geologische kaart Ganymedesrt-ganymedes
Het mozaiek van Ganymedes rechts heeft gediend als basis voor het maken van de geologische kaart links. Er is gebruik gemaakt van de beste foto’s van de Voyager 1, de Voyager 2 en de Galileo-sonde. (credit: USGS Astrogeology Science Center/Wheaton/NASA/JPL-Caltech

De volgende maan heet Ganymedes. Met een doorsnede van 5262,4 kilometer is Ganymedes de grootste maan in het zonnestelsel. De maan is zelfs groter dan de planeet Mercurius maar door de grote hoeveelheid ijs is Ganymedes slechts half zo zwaar als Mercurius. Het is de enige bekende maan met een eigen magnetosfeer. Deze magnetosfeer wordt vermoedelijk opgewekt door convectiestromingen in de kern die uit vloeibaar ijzer bestaat.

Ganymedes bestaat voornamelijk uit silicaathoudend gesteente en waterijs. Mogelijk bevindt zich ongeveer 200 kilometer onder het oppervlak een ondergrondse oceaan van zout water. Het oppervlak is sterk bekraterd en veel kraters zijn bedekt met ijs. De maan heeft een zeer ijle atmosfeer die zuurstof bevat in de vormen O, O2 en O3 (ozon) en wat atomair waterstof.

Callisto
De sterk bekraterde maan Callisto

De laatste Galileïsche maan luistert naar de naam Callisto. Deze maan heeft een diameter van 4820,6 kilometer. Callisto is de op één na grootste maan van Jupiter en de op twee na grootste maan in het zonnestelsel. Callisto is vernoemd naar de dochter van de Arcadische koning Lykaon en een vriendin van de godin Artemis.

Callisto bestaat uit ongeveer gelijke delen gesteente en ijs. Het is de minst compacte van de Galileïsche manen. Ook Callisto heeft mogelijk een ondergrondse oceaan die zich meer dan 10 kilometer onder het oppervlak bevindt.

Callisto is één van de zwaarst bekraterde objecten in ons zonnestelsel. De grootste krater heeft een doorsnede van 3000 kilometer en wordt Valhalla genoemd. Callisto heeft een hele ijle atmosfeer die voornamelijk bestaat uit koolstofdioxide en mogelijk ook moleculair zuurstof. Lange tijd werd Callisto gezien als meest geschikte plek om een menselijke basis te bouwen om van daaruit het Jupitersysteem verder te verkennen. Callisto bevindt zich namelijk het verste weg van de intense straling van Jupiter.

De Binnengroep, ook wel de Amalthea-groep genoemd, bestaat uit vier kleine manen die alle vier een diameter hebben kleiner dan 200 kilometer. Ze draaien op een afstand van minder dan 200.000 kilometer om Jupiter heen en ze hebben een inclinatie kleiner dan een halve graad. Dit zijn de manen Metis, Adrastea, Amalthea en Thebe.

Deze manen houden samen met andere, nog niet ontdekte manen, de ringen van Jupiter in stand en zorgen voor aanvoer van vers materiaal. Metis en Adrastea ondersteunen de hoofdring van Jupiter en Amalthea en Metis onderhouden hun eigen zwakke ringen.

Van deze manen bevindt Metis zich het dichtste bij Jupiter. De gemiddelde afstand bedraagt 128.000 kilometer. Metis heeft een doorsnede van ongeveer 40 kilometer maar de maan heeft een hele onregelmatige vorm die lijkt op die van een aardappel. De maan draait in een gebonden rotatie om Jupiter heen. Metis werd in 1979 ontdekt toen de Voyager 1 een scheervlucht maakte langs Jupiter. In 1983 kreeg de naam zijn maan. Metis is vernoemd naar de eerste vrouw van Zeus.

Adrastea bevindt zich op een gemiddelde afstand van 129.000 kilometer van Jupiter. De maan heeft een doorsnede van 20 kilometer. Adrastea is ook bekend als Jupiter XV. De maan werd in 1979 ontdekt toen de Voyager 2 een scheervlucht maakte langs Jupiter.

Amalthea is in afstand de derde maan van Jupiter. Amalthea is ook bekend als Jupiter V. de maan werd op 9 september 1892 ontdekt door de astronoom Edward Barnard en vernoemd naar een nimf uit de Griekse mythologie. Men vermoedt dat Amalthea voornamelijk uit poreus waterijs bestaat met onbekende hoeveelheden ander materiaal. Aan de oppervlakte zijn grote kraters en bergwanden zichtbaar.

De vierde en laatste van de binnenste manen heet Thebe (Jupiter XIV). Het is een onregelmatig gevormde maan met een roodachtig uiterlijk. Ook Thebe bestaat vermoedelijk uit poreus waterijs en een onbekende hoeveelheid ander materiaal. Ook Thebe’s oppervlak vertoont grote kraters en hoge bergen.

De onregelmatige manen

De onregelmatige manen zijn de manen die veel kleiner zijn en zich op een veel grotere afstand bevinden van Jupiter dan de regelmatige manen. Bovendien beschrijven ze een sterk excentrische baan. De onregelmatige manen zijn onderverdeeld in een paar groepen met overeenkomstige kernmerken zoals hun baan en hun samenstelling. Men neemt aan dat een deel van deze manen zijn ontstaan uit botsingen en of dat het asteroïden zij die door de zwaartekracht van Jupiter zijn ingevangen.

De manen die zijn ingedeeld in een groep zijn vernoemd naar het grootste lid van de groep. Zo is bijvoorbeeld de Himalia-groep vernoemd naar de maan Himalia. Deze maan heeft een doorsnede van ongeveer 85 kilometer waarmee het in grootte de vijfde maan van Jupiter is. Men denkt dat Himalia een asteroïde is die door Jupiter is ingevangen waarna er een inslag heeft plaatsgevonden waarbij de manen Leda, Lysithea en Elara zijn ontstaan. Deze manen volgens allemaal een prograde baan om Jupiter heen.

De Carme-groep is vernoemd naar de maan Carme. Deze maan heeft een diameter van 23 kilometer. Carme is de grootste maan van een groep die allemaal een gelijkaardige baan om Jupiter hebben en die qua uiterlijk ook allemaal op elkaar lijken. Alle leden van de Carme-groep zijn roodachtig van kleur. De leden van de Carme-groep beschrijven een retrograde baan om Jupiter heen.  De groep bestaat uit de manen: Carme, Taygete, Eukelade, S/2003 J5, Chaldene, Isonoe, Kalyke, Erinome, Aitne, Kale, Pasithee, S/2003 J9, S/2003 J10.

De Ananke-groep is vernoemd naar de maan Ananke die met een doorsnede van 14 kilometer het grootste lid is. Men neemt aan dat Ananke een asteroïde is die door Jupiter is ingevangen en die ergens mee in botsing is gekomen waarbij de andere 15 leden van de groep ontstonden. Alle leden van de Ananke-groep draaien in een retrograde baan om Jupiter heen en ze hebben allemaal een grijze kleur. De groep bestaat uit de manen: Ananke, Praxidike, Iocaste, Harpalyke, Thyone, Euanthe, Euporie.

De Pasiphae-groep bestaat uit manen die in kleur variëren van rood tot grijs. Men denkt dat de kleuren en dus ook de manen zijn ontstaan uit diverse botsingen. De grootste maan van de groep is Pasiphaë. Deze maan heeft een doorsnede van 60 kilometer. De manen van de Pasiphae-groep draaien allemaal in een retrograde baan om Jupiter heen. Ook hier hebben we vermoedelijk te maken met een asteroïde die door Jupiter is ingevangen en die als gevolg van een serie van botsingen in verschillende stukken is geslagen.

De groep bestaat uit de manen: Pasiphae, Sinope, Callirhoe, Megaclite, Autonoe, Eurydome, Sponde.

Er zijn ook verschillende manen die niet bij een bepaalde familie zijn ingedeeld. Dit zijn onder andere Themisto en Carpo, de binnenste en de buitenste van de onregelmatige manen die allebei een prograde baan beschrijven. S/2003 J12 en S/2011 J 1 zijn de binnenste van de retrograde manen terwijl S/2003 J 2 de verste maan van Jupiter is.

Samenstelling en structuur

De gemiddelde dichtheid van de Jupitermanen neemt af naarmate ze verder van Jupiter zijn verwijderd. Van de Galileïsche manen is Callisto de lichtste maan. De dichtheid van Callisto ligt tussen die van gesteente en ijs in. Uit de dichtheid van Io is af te leiden dat de maan voornamelijk uit gesteente en ijzer bestaat. Het oppervlak van Callisto bestaat uit zwaar bekraterd ijs en de manier waarop de maan draait duidt op een eenduidige samenstelling.

Vermoedelijk heeft Callisto ook geen kern die uit gesteente of ijzer bestaat maar is de maan uniform opgebouwd uit ijs en gesteente. Uit de rotatie van de andere drie Galileïsche manen is af te leiden dat ze een kern hebben die bestaat uit compact materiaal (silicaten, gesteente en metalen) en een mantel van lichter materiaal (waterijs).

De afstand tot Jupiter speelt ook een rol bij het uiterlijk van de manen. Ganymedes vertoont tektonische activiteit uit een ver verleden hetgeen er op kan duiden dat de onderliggende lagen ooit tenminste gedeeltelijk gesmolten zijn geweest. Europa vertoont meer recente tektonische activiteit waardoor men aanneemt dat de korst van Europa dun is. Het oppervlak van Io bevat veel zwavel en actieve vulkanen maar er zijn geen tekenen gevonden voor de aanwezigheid van ijs.

Het lijkt er op dat hoe dichter een maan zich bij Jupiter bevindt hoe heter het binnenste is. Er zijn modellen die suggereren dat het niveau van de opwarming door middel van getijdenwerkingen omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de afstand van de maan tot de planeet. Men neemt aan dat alle manen van Jupiter vroeger qua samenstelling leken op Callisto maar dat ze in de loop der tijd zijn veranderd als gevolg van de zwaartekrachtwerkingen van Jupiter op de manen.

Dit betekent dat het inwendige ijs van deze manen smolt waardoor gesteente en ijzer naar de kern konden zakken en er water aan het oppervlak was. Op Ganymedes ontstond een dikke en sterke ijskorst maar op Europa, waar het warmer is, is de ijskorst zachter en daardoor gemakkelijker te breken. Op Io was de hitte dermate extreem dat al het gesteente smolt en het water weg kookte de ruimte in.

Jupiter is een gasreus van immense afmetingen en is heel toepasselijk vernoemd naar de Romeinse oppergod en het is ook heel toepasselijk dat deze planeet heel veel manen heeft. Het ontdekkingsproces van al deze manen is moeizaam en laat op gang gekomen dus het zal voor wetenschappers absoluut geen verrassing zijn als in de tijd blijkt dat er nog veel meer manen om de reuzenplaneet draaien.

Tabel met de namen van de manen

In onderstaande tabel staan alle bekende manen van Jupiter (stand 01-2013). Klik op de naam van de maan voor een pagina met meer informatie.

IoEuropaGanymedesCallisto
AmaltheaHimaliaElaraPasiphae
SinopeLysitheaCarmeAnanke
LedaThebeAdrasteaMetis
CallirhoeThemistoMegacliteTaygete
ChaldeneHarpalykeKalykeIocaste
ErinomeIsonoePraxidikeAutonoe
ThyoneHermippeAitneEurydome
EuantheEuporieOrthosieSponde
KalePasitheeHegemoneMneme
AoedeThelxinoeArcheKallichore
HelikeCarpoEukeladeCyllene
KoreHerse
 S/2003 J2 S/2003 J3 S/2003 J4 S/2003 J5
 S/2003 J9 S/2003 J10 S/2003 J12 S/2003 J15
 S/2003 J16 S/2003 J17 S/2003 J18 S/2003 J19
 S/2003 J23 S/2010 J1 S/2010 J2 S/2011 J1
 S/2011 J2

Eerste publicatie: 4 oktober 2015
Laatste bewerking: 15 oktober 2017

Meer artikelen over Jupiter