태양계의 왕자 갈릴레이 위성으로 유명한 목성

주피터는 로마신화의 최고의 신으로 그리스 신화의 제우스에 해당한다. 유달리 밝고 큰 행성으로 메소포타미아에서 신 마르덕의 이름을 얻은 이후 각지의 신의 이름으로 계승되었다. 그리고 신화에서 많은 아내를 둔 제우스처럼 많은 위성을 거느리고 있으며, 실제로 이오, 칼리스토, 유로파 등 여러 위성의 이름이 신화에서 제우스 아내의 이름이다. 중국에서는 목성의 공전주기가 약 12년인 것에서 십이지를 담당하는 별로 여기고, 세성이라 불렀다. 또한 도교에서는 대세성군이란 이름으로 신격화되어 흉신의 대표 격으로 가장 두려워하였다. 목성에는 1972년과 1973년 파이오니어(Pioneer) 10호와 11호, 1977년에 보이저(Voyager) 1호와 2호, 그리고 그 외에 율리시즈 호(Ulysses) 그리고 갈릴레오호(Galileo) 등 많은 지구의 탐사선이 발사되었다. 첫 번째의 목성 탐사선은 파이오니어 10호와 11호로 이들은 1972년 3월 2일과 1973년 4월 5일에 각각 발사되어 1973년 12월과 다음 해 12월에 각각 목성에 도착해 탐사를 시작했다. 먼저 도착한 파이오니어 10호가 목성의 북극 상공 13만 6000km를 지나가는 순간에 인류는 처음으로 목성의 북극을 보게 되었고 이오에 엷은 대기가 있음을 보게 되었다. 이 탐사선들은 목성의 새로운 위성을 비롯하여 여러 장의 사진 자료들을 보내왔다. 또한 1979년 3월과 7월에 잇따라 보이저 1,2호가 목성에 도착했는데 보이저 1호의 카메라들은 지구에서는 발견할 수 없었던 목성의 얇은 두 개의 고리를 발견하였으며 이오가 활화산을 가지고 있다는 것을 처음으로 밝혀냈다. 태양계 탐사선 율리시즈 호가 1992년 2월 목성의 대기 끝부분인 3만 7,500km지점까지 접근을 시도했다. 이 우주선의 목적은 태양풍과 자기장 등을 관측해 태양계의 전체 모습을 얻는 것이며, 목성을 탐사한 후 다시 태양으로 되돌아갔다. 1989년 10월 18일 목성 탐사선 갈릴레오호는 케네디 우주센터(Kennedy Space Center)에서 발사된 우주선으로 궤도선과 탐사선으로 이루어져 있다. 갈릴레오호는 1990년 2월 금성을 거쳐 1995년 12월 드디어 목성을 도착, 궤도에 진입해 1997년 10월까지 목성을 관측했다. 이 우주선은 낙하산을 장착한 탐사선을 목성의 대기에 진입시켜 69분간 임무를 수행하게 했다. 갈릴레오호의 목표는 목성 대기의 조성과 구조, 온도 분포, 구름과 위성 표면의 특성, 이오의 화산활동과 목성 고리 조사 및 자료수집, 그리고 위성의 대기 온도 밀도 압력 등을 파악하는 일이다. 태양계의 5번째 궤도를 돌고 있는 목성은 태양계에서 가장 거대한 행성이다. 목성은 태양계 여덟 개 행성을 모두 합쳐 놓은 질량의 2/3 이상을 차지하고 지름이 약 14만 3,000km로 지구의 약 11배에 이른다. 이 거대한 목성은 육안으로도 쉽게 발견할 수 있을 만큼 밝은데, 가장 밝을 때는 -2.5등급을 기록하기도 했다. 또한 목성은 엷은 고리를 가지고 있으며 유명한 네 개의 갈릴레이 위성을 포함해 많은 위성을 지니고 있다. 목성은 태양계의 모든 행성 중에 가장 거대한 구름의 소용돌이를 보여주기도 하는데 이를 대적점이라 한다. 그리고 목성의 표면에는 희거나 적갈색을 띤 띠가 있다. 목성은 작은 태양계라 불리기도 한다. 태양을 중심으로 행성과 소행성 등 여러 천체가 도는 것처럼 목성 주위로 수많은 위성이 돌기 때문에 붙여진 명칭이다. 그 많은 위성 중에 우리에게 친근한 위성은 갈릴레이 위성일 것이다. 이 천체를 제일 처음 찾아낸 사람은 갈릴레이로 1610년 자신이 만든 굴절망원경을 통해 목성 근처에서 발견했다. 꾸준한 관측을 통해 갈릴레이는 네 개의 천체들이 목성의 위성이라는 결론을 내렸고, 이 네 개의 위성들이 훗날 갈릴레이의 위성으로 불리게 된 것이다. 이 위성들은 곧이어 독일의 천문학자이며 안드로메다를 발견한 시몬 마리우스(Simon Marius)에 의해 각각의 이름들(이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토)이 붙여지게 된다. 갈릴레이 위성 중에 목성에 가장 가까운 위성은 바로 이오이다. 그리고 이오는 유로파, 가니메데와 1:2:4의 공전주기를 가지고 있다. 이런 현상으로 인해 가니메데와 유로파는 이오가 목성을 공전할 때마다 같은 위치에서 힘을 가하게 된다. 목성에 가까워서 큰 조석력을 받으며, 주기적으로 가니메데와 유로파에 의해 힘을 받는 이오는 형태가 조금씩 변한다. 이에 따라 내부에는 마찰이 생기게 되고 열이 발생하게 된다. 그리고 탐사선으로 관측한 이오의 모습에서 화산을 볼 수 가 있다. 지구의 화산의 형태와는 다르지만 용암이 흐르고 계속해서 활동하고 있다. 그리고 이오는 아주 옅은 대기를 가지고 있다. 유로파의 크기는 갈릴레오 위성 중 가장 작은 약 3130km(지름)이며, 질량은 달의 0.65배 정도 된다. 관측 결과 표면에 구덩이가 거의 없고 철이 주성분인 핵과 규산염 맨틀, 그리고 얇은 지각으로 구성되어 있다고 알려져 있다. 또한 얇은 지각 밑에는 액체 상태의 바다가 있다고 추정하고 있다. 그리고 이오보다는 작지만 내부의 열이 존재하고, 이는 주변 위성들과 목성의 상호작용으로 인해 생성된 것으로 추정한다. 태양계 안에서 가장 큰(지름 약 5270km) 위성으로 알려진 가니메데는 갈릴레오 위성 중 목성으로부터 세 번째로 떨어져 있다. 갈릴레오 우주선의 조사에 의하면 가니메데의 내부구조는 부분적으로 용융상태에 있는 철이 주성분인 핵이 존재하고, 규산염의 하부 맨틀, 얼음으로 이루어진 상부 맨틀, 그리고 얼음 지각으로 구성되어 있다. 가니메데의 표면은 융기한 부분과 패인 부분이 많이 있으며, 이것으로 과거 지질 활동이 있었다는 것을 추정할 수 있다. 갈릴레이 위성 중 목성에서 가장 멀리 떨어져 있는 것은 칼리스토이다. 칼리스토는 그 지름이 약 4800km이며, 질량은 달의 1.5배 정도 된다. 특이한 점은 내부구조가 단순히 얼음과 암석으로 되어 있고, 지각은 얼음을 위주로 구성되어 있다. 따라서 밀도는 갈릴레이 위성 중 가장 낮은 1830kg/m³이다. 칼리스토의 표면에는 충돌 흔적이 있는데 이는 충격에 의해 얼음이 녹아 여러 겹의 고리들이 생겼다가 낮은 온도로 인해 바로 굳어버려 생긴 것으로 알려져 있다.