Callisto, též Jupiter IV, je měsíc Jupiteru. Náleží k tzv. Galileovým měsícům, objevil ho Galileo Galilei vroce 1610.^[1] Callisto je druhým největším zJupiterových měsíců a třetím největším měsícem ve sluneční soustavě po Jupiterově Ganymedu a Saturnově Titanu. Callisto má průměr 4820km, takže dosahuje přibližně 99% velikosti planety Merkur, ale pouze asi třetiny jeho hmotnosti. Obíhá jako čtvrtý nejvzdálenější měsíc zGalileových měsíců sestřední vzdáleností asi 1880000km.^[2] Oproti Io, Europě a Ganymedu se nepodílí na orbitální rezonanci zmiňovaných měsíců a slapové působení Jupitera je už tak slabé, že nezpůsobuje významný ohřevměsíce.^[5] Měsíc má sJupiterem vázanou rotaci, takže neustále směřuje kplanetě stejnou stranou. Jelikož obíhá daleko od Jupiteru, je jeho povrch méně ovlivňován působením jeho magnetosféry než vpřípadě vnitřních měsíců.^[6]

Těleso je tvořeno horninami a ledem vpřibližně stejném množství. Průměrná hustota měsíce dosahuje 1,83g/cm³. Spektroskopická měření naznačují, že se na povrchu nachází vodní led, oxid uhličitý, křemičitany a organické látky. Jeho kůra je silná až 150km. Pod ledovou kůrou měsíce se nachází vhloubce okolo 100km zřejmě relativně mělký oceán slané vody a pod ním již jen nediferencované či jen částečně diferencované jádro složené zkřemičitanů.^[7][8]

Povrch Callisto je silně rozryt impaktními krátery a je tudíž velice starý. Nevykazuje žádné stopy podpovrchových procesů jako je desková tektonika či vulkanismus a tak se předpokládá, že jeho povrch byl zcela zformován pouze dopady jiných těles.^[9] Výrazné povrchové útvary tvoří četné prstencové struktury, impaktní krátery různých tvarů a pásy sekundárních kráterů a jizev, hřebenů a uloženin.^[9] Při pohledu na měsíc zmenší vzdálenosti je rozeznatelný členitý povrch tvořený malými světlými zmrzlými depozity nacházejícími se na vrcholcích vyvýšenin. Tyto vyvýšeniny jsou obklopeny hladkou vrstvou tmavého materiálu.^[4] Předpokládá se, že je to výsledek degradace malých útvarů vlivem sublimace, což podporuje absence malých impaktních kráterů a přítomnost množství malých pahorků, které pravděpodobně představují jejich zbytky.^[10] Absolutní stáří povrchu není známo.

Kolem Callisto se nachází velice slabá atmosféra tvořená oxidem uhličitým^[11] a pravděpodobně také molekulárním kyslíkem^[12] a nad ní pak poměrně intenzivní ionosféra.^[13] Předpokládá se, že měsíc vznikl pomalou akrecí zdisku prachu a plynu, který obklopoval Jupiter po jeho vzniku.^[14] Protože akrece probíhala pomalu a rovněž slapové ohřívání bylo velmi malé, neměl Callisto dostatek tepla, aby mohla proběhnout jeho vnitřní diferenciace. Pomalá konvekce uvnitř Callisto, která započala krátce po vzniku měsíce, vedla kčástečné diferenciaci a pravděpodobně i ke zformování podpovrchového oceánu v hloubce okolo 100–150km a malého kamenitého jádra.^[15]

Pravděpodobná přítomnost podpovrchového oceánu nechává otevřenou možnost, že by Callisto mohl hostit potenciální mimozemský život. Nicméně podmínky pro jeho vznik jsou méně přívětivé než vpřípadě sousední Europy.^[16] Měsíc zkoumaly sondy Pioneer 10, Pioneer 11, Galileo a Cassini. Kvůli nízké míře radiace na povrchu měsíce se dlouho uvažovalo o Callisto jako o nejvhodnějším místě pro případnou lidskou základnu pro výzkum Jupiterovy soustavy.^[17] Teplota na jeho povrchu se pohybuje od -190°C do −130°C.

Callisto byl objeven Galileem vlednu 1610 společně sdalšími třemi měsíci Jupiteru: Ganymedem, Io a Europou.^[1] Pojmenován byl dle řecké mytologie po jedné znespočtu milenek Dia Kallistó (Καλλιστώ), což byla nymfa spojovaná sbohyní lovu Artemis.^[18] Jméno navrhl Simon Marius,^[19] který byl sGalileem ve sporu ohledně připsání prvenství vobjevení měsíců. Marius připsal nápad Johnanu Keplerovi.^[18] Nicméně se pojmenování Callisto pro měsíc po dlouhou dobu neujalo a měsíc byl označován jako „JupiterIV“ či „čtvrtý měsíc Jupiteru“ značící jeho pořadí od Jupiteru, jméno se zase začalo používat až vpolovině 20.století, kdy bylo objeveno velké množství dalších měsíců.^[20]

Callisto je nejvzdálenější měsíc ze čtyř Galileových měsíců obíhajících kolem Jupiteru. Jupiter obíhá přibližně ve vzdálenosti 1880000km (odpovídá 26,3poloměrům Jupiteru),^[2] což je značně více než u třetího Galileova měsíce Ganymedu, který obíhá ve vzdálenosti 1070000km. Důsledkem této vzdálenosti je to, že se Callisto nepodílí na orbitální rezonanci se třemi dalšími Galileovými měsíci a pravděpodobně se na ní nepodílel ani dříve.^[5]

Jako u většiny dalších pravidelných planetárních měsíců je i rotace Callisto vázaná.^[3] Délka dne je tak na povrchu Callisto stejně dlouhá jako doba oběhu, tedy přibližně 16,7pozemského dne. Jeho oběžná dráha je mírně excentrická a ukloněná kJupiterovu rovníku sorbitální excentricitou a inklinací měnící se kvazi-periodicky vlivem slunečních a planetárních gravitačních perturbací vřádu století. Rozsah změn je mezi 0,0072–0,0076 respektive 0,20–0,60°.^[5] Tyto orbitální variace způsobuji sklony vrotační ose (úhel mezi rotační a oběžnou osou) mezi 0,4 až 1,6°.^[21]

Dynamická izolace Callisto znamená, že měsíc nebyl nikdy znatelně zahřát slapovým teplem, což mělo důležité důsledky pro jeho vnitřní stavbu a evoluci.^[22] Jeho vzdálenost od Jupiteru taktéž znamená, že tok nabitých částic zplanetární magnetosféry na měsíční povrch je relativně nízký, až 300krát méně než je tomu například u Europy. Proto, na rozdíl od dalších Galileových měsíců, mělo ozáření nabitými částicemi relativně malý vliv na povrch Callisto.^[6] Hladina radiace na povrchu měsíce odpovídá přibližně 0,01rem (0,1mSv) za den.^[23]

Částečná diferenciace Callisto (odvozena například změření momentu setrvačnosti) znamená, že měsíc se nikdy uvnitř nezahřál natolik, aby došlo kroztavení jeho ledové složky.^[15] Proto se jako nejvíce pravděpodobný model jeví vznik měsíce pomocí pomalé akrece vnízkohustotní mlhovině tvořené plynem a prachem, obíhající okolo Jupiteru po jeho zformování.^[14] Takovýto pomalý stupeň akrece by mohl umožnit držet krok ochlazování měsíce sakumulací tepla způsobenou impakty, rozpadem radioaktivních prvků a kontrakcí měsíce a tím zabránit roztavení materiálu a rychlé diferenciaci.^[14] Možný čas potřebný pro vznik Callisto se pak pohybuje mezi 0,1–10milióny let.^[14]

Pozdější evoluce Callisto po akreci závisela na bilanci tepla zradioaktivních rozpadů, ochlazování tepelnou kondukcí poblíž povrchu a subsolidovou konvekcí uvnitř měsíce.^[22] Podrobnosti subsolidové konvekce vledu jsou zdrojem největších nejistot vmodelech všech ledových měsíců. Je známo, že vzniknou, když je teplota dostatečně blízko bodu tání, vzhledem kteplotní závislosti viskozity ledu.^[38] Subsolidová konvekce vledových tělesech je pomalý proces spohybem ledu okolo 1cm/rok, ale ve skutečnosti se i tak jedná o velice efektivní chladicí mechanismus zdlouhodobého hlediska.^[38] Zdá se, že probíhá vpodmínkách, kdy pevná chladná vrstva při povrchu měsíce vede teplo kondukcí, zatímco pod ní se led nachází vsubsolidovém stavu, takže může vést teplo konvekcí.^[15][38] Vnější konduktivní vrstva u Callisto odpovídá chladné a pevné litosféře o tloušťce 100km. Její přítomnost by vysvětlila nepřítomnost jakýchkoliv známek vnitřní aktivity na povrchu měsíce.^[38][39] Konvekce ve vnitřních částech měsíce může být vrůzných vrstvách odlišná, protože vlivem vysokých tlaků zde se vodní led vyskytuje vrůzných krystalických fázích od tzv.leduI na povrchu až po ledVII hluboko uvnitř měsíce.^[22] Subsolidová konvekce vnitru Callisto mohla bránit tání ledu ve větším měřítku, takže nemohla proběhnout žádná vnitřní diferenciace tělesa, která by jinak vedla kvytvoření velkého kamenného jádra a ledové kůry. Vlivem konvekčních procesů zde však probíhalo jen velmi pomalé a částečné oddělování kamenných materiálů a ledu, a to včasovém měřítku miliard let, a je možné, že tento proces stále není ukončen.^[39]

Podle toho, co zatím o Callisto víme, nelze vyloučit existenci vrstvy či „oceánu“ kapalné vody pod povrchem měsíce. To je spojeno sanomálním chováním ledu krystalické fázeI, jehož teplota tání klesá stlakem, a to až na 251Kelvinů při tlaku 2070barů.^[15] Ve všech realistických modelech vnitřní stavby Callisto teplota ve vrstvě vhloubce mezi 100–200km je velmi blízko této anomální teploty tání nebo ji lehce překračuje.^[22][38][39] Přítomnost i malého množství čpavku (okolo 1–2 hmotnostních%) téměř garantuje existenci kapalné vrstvy, jelikož čpavek dále snižuje teplotu tání.^[15]

Zatímco objemově je Callisto velice podobný Ganymedu, jeho geologická historie byla pravděpodobně jednodušší. Povrch Callisto byl snad formován impakty a dalšími exogenními pochody.^[9] Na rozdíl od sousedního Ganymedu, který má povrch pokryt rýhami, existuje jen málo náznaků o tektonických procesech na Callisto.^[8] Relativně jednoduchá geologická historie Callisto tak umožňuje planetologům využívat měsíc jako referenční těleso pro srovnávací studie svíce aktivními a komplexními světy.^[8]

Podobně jako vpřípadě Europy a Ganymedu, i na Callisto by se potenciálně mohl nacházet mimozemský mikrobiální život ve slaném oceánu pod povrchem Callisto.^[16] Nicméně případné životní podmínky na Callisto jsou nehostinnější než u Europy. Hlavními důvody jsou nedostatek spojení spevným materiálem a nižší tepelný tok zvnitřních oblastí Callisto.^[16] Torrence Johnson kmožnosti života na Callisto ve srovnání sdalšími Galileovo měsíci řekl:^[40]

Základní ingredience pro život, které my nazýváme „pre-biotická chemie“, jsou četné na mnohých tělesech sluneční soustavy, jako jsou komety, asteroidy a ledové měsíce. Biologové předpokládají, že pro podporu života je potřeba kapalná voda a energie, takže je vzrušující najít další svět, kde by kapalná voda mohla existovat. Ale energie je dalším předpokladem a vsoučasnosti je oceán Callisto zahříván pouze rozpady radioaktivních prvků, kdežto Europa má navíc ještě teplo produkované slapovými jevy kvůli blízkosti kJupiteru.

Na základě výše zmíněného názoru a dalších vědeckých pozorování se věří, že největší možnost výskytu mimozemského bakteriálního života je na Europě.^[16][41]

Průlety amerických sond Pioneer 10 a Pioneer 11 kolem Jupiteru v70.letech 20.století přinesly jen málo nových informací, které by nebyly známé zpozorování pozemskými teleskopy.^[4] Průlom přišel až sdalší generací amerických sond Voyager 1 a Voyager 2, které Joviánskou soustavou prolétly mezi roky 1979 až 1980. Sondy pořídily snímky téměř poloviny povrchu Callisto srozlišením mezi 1 až 2kilometry na pixel, určily přesně teplotu povrchu, hmotnost a tvar.^[4] Druhá část výzkumu proběhla mezi lety 1994 až 2003, když kolem měsíce osmkrát těsně prolétla další americká sonda Galileo. Poslední průlet C30 vroce 2001 se odehrál jen 138km nad povrchem měsíce. Sonda Galileo dokončila snímkování povrchu smnožstvím snímků o rozlišení 15metrů u vybraných oblastí.^[9] Vroce 2000 sonda Cassini, na své cestě kSaturnu, pořídila vinfračerveném spektru vysoce kvalitní snímky všech Galileových měsíců včetně Callisto.^[24] Mezi únorem až březnem roku 2007 pořídila nové snímky ve viditelném světle a provedla spektrální měření sonda New Horizons na své cestě kPlutu.^[42]

Na rok 2020 se plánuje start společného projektu americké NASA a evropské ESA snázvem Europa Jupiter System Mission (EJSM) za účelem výzkumu Jupiterových měsíců. Vúnoru 2009 bylo oznámeno, že projektu se dává přednost před misí Titan Saturn System Mission.^[43] Mise EJSM sestává zJupiter Europa Orbiter pod patronací NASA a Jupiter Ganymede Orbiter vedenou ESA.^[44]

Vroce 2003 provedla americká NASA studii nazvanou „Human Outer Planets Exploration“ (HOPE) týkající se budoucího pilotovaného průzkumu vnějších oblastí sluneční soustavy. Cílem detailního výzkumu se stal měsíc Callisto.^[17][46]

Vrámci studie se zvažovalo využití Callisto jako potenciálního tělesa, kde by se mohla postavit povrchová základna využívaná pro produkci paliva potřebného pro průzkum vnějších oblastí sluneční soustavy.^[45] Výhody Callisto jsou nižší radiace, jelikož se měsíc nachází nejdále zGalileových měsíců, a geologická stabilita povrchu. Stálá základna by mohla být využita během průzkumu Europy, či by byla ideálně umístěna pro servis lodí pro průzkum vnějších okrajů sluneční soustavy, které by kolem Jupiteru prolétaly za použití efektu gravitačního praku po zastávce na Callisto.^[17]

Ve zprávě zprosince 2003 NASA uvedla, že by se pokus o pilotovanou misi ke Callisto mohl uskutečnit ve 40.letech 21.století.^[47]