Giove

Giove è il quinto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il più grande di tutto il sistema planetario in quanto la sua massa corrisponde a due volte e mezzo la somma di quelle di tutti gli altri pianeti messi insieme. È classificato, al pari di Saturno, Urano e Nettuno, come "gigante gassoso". Rispetto al sole ha un diametro dieci volte minore, una massa 1.000 volte inferiore con densità quasi uguale. Nonostante ciò Giove è ancora troppo piccolo per raggiungere temperature e pressioni sufficienti all'innesco delle reazioni di fusione dell'idrogeno in elio per diventare una nana rossa, il che avrebbe reso il sistema solare un sistema stellare binario (il diametro della più piccola stella sinora scoperta, AB Doradus C, è solamente il 40% più grande rispetto al diametro di Giove).
Grazie alla sua massa il baricentro del sistema Sole-Giove cade a 47.500 km dalla superficie solare per cui sarebbe da considerare un sistema binario. La sua massa genera unintenso campo gravitazionale che influenza il sistema solare nella sua struttura perturbando le orbite non solo di degli asteroidi e comete, ma anche degli altri pianeti, ripulendolo da detriti che altrimenti rischierebbero di colpire i pianeti più interni. Intorno a Giove orbitano numerosi satelliti e un sistema di anelli scarsamente visibili; l'azione combinata dei campi gravitazionali di Giove e del Sole stabilizza le orbite dei due gruppi di asteroidi troiani.
La rapida rotazione del pianeta, completa in 9h50min, lo schiaccia ai poli (diametro equatoriale + 9.200 Km), con una velocità lineare all'equatore pari a 12,6 km/s, e genera un intenso campo magnetico che dà origine ad un'estesa magnetosfera con bellissime aurore polari simili a quelle terrestri.
Giove non ruota come un corpo rigido, ma è più veloce all'equatore che ai poli ed ostacola eventuali correnti meridiane, inoltre la compressione e l'attrito fra i vari strati riscalda il pianeta (meccanismo di Kelvin-Helmholtz) e Giove emette più energia di quella che riceve dal Sole. La compressione e la dispersione di calore endogeno spiegherebbe la contrazione progressiva del pianeta (qualche millimitro all'anno), evidenziata dai rilievi delle sonde Pioneer, Galileo e Voyager, per cui si ritiene che in origine dovesse essere grande il doppio rispetto alle dimensioni attuali.

Struttura

Giove è costituito principalmente da idrogeno ed elio, come il sole, con piccole quantità di altri composti, quali ammoniaca, metano ed acqua. Anche per la sua composizione viene considerato una "stella mancata". L'atmosfera esterna è caratterizzata da numerose bande e zone di tonalità variabili dal color crema al marrone, costellate da formazioni cicloniche ed anticicloniche, tra le quali spicca la Grande Macchia Rossa.
Si pensa che la colorazione della macchia sia dovuta a fosforo di colore rosso o a composti del carbonio.
Si ritiene che il pianeta possegga una struttura pluristratificata. Giove è circondato da un'atmosfera nuvolosa alta circa 1000 km, costituita da due strati di nubi di ammoniaca, uno strato inferiore denso ed uno superiore rarefatto. Le nubi di diversa composizione si formano a vari livelli a seconda della temperatura e della pressione, che aumentano andando in profondità. Sotto le nubi non esiste una superficie solida, ma l'idrogeno e l'elio si mantengono in forma liquida per l'alta pressione conseguente alla grande forza gravitazionale del pianeta. Molto in profondità, l'idrogeno liquido si comporta come un metallo fuso, ed i moti convettivi originano un intenso campo magnetico che si fa sentire per milioni di km nello spazio. Il centro di Giove è composto da un nucleo probabilmente roccioso, costituito da carbonio e silicati di ferro, sul quale gli strati soprastanti esercitano altissime pressioni.
La veloce rotazione di Giove separa le nubi in bande luminose e scure. Nelle aree più brillanti, dette zone, i gas risalgono dall'interno caldo e si condensano in nubi di alta quota. Le bande più scure, dette fasce, si formano ad altezze minore qui i moti prevalenti dei gas sono verso il basso. La caratteristica colorazione marrone-arancio-blu delle nubi gioviane è causata da composti chimici complessi di fosforo, zolfo ed idrocarburi, i cromofori, che riflettono luce colorata quando sono colpiti dalla radiazione ultravioletta solare.
L'organizzazione dei sistemi nuvolosi in fasce orizzontali abbastanza stabili chiare e scure, ha consentito di assegnare loro una nomenclatura. Fra bande e zone si sviluppano violente tempeste con venti che arrivano a 360-400 km/h ed il loro mescolamento sembra frammentarle occasionalmente; a livello equatoriale la banda meridionale "scompare" ogni 3-15 anni per alcune settimane o mesi.
L'atmosfera di Giove ospita centinaia di vortici, strutture rotanti circolari che possono essere divisi in due classi: i cicloni, che ruotano nel verso di rotazione del pianeta (antiorario nell'emisfero settentrionale ed orario in quello meridionale)e gli anticicloni, che ruotano nel senso opposto. A differenza della Terra, su Giove gli anticicloni dominano numericamente sui cicloni. La durata dei vortici varia da diversi giorni a centinaia di anni in proporzione alle dimensioni, così gli anticicloni con diametri compresi tra i 1000 ed i 6000 km durano 1–3 anni. Come accade su ogni pianeta rapidamente rotante, gli anticicloni su Giove sono centri di alta pressione, mentre i cicloni lo sono di bassa pressione. La struttura più evidente è la Grande Macchia Rossa, sul bordo meridionale della Fascia Equatoriale Sud. Questo brillante vortice, che si osserva negli strati superiori dell'atmosfera, ruota in senso antiorario in una settimana. Viene seguita dal 1831, anche se una struttura simile era già stata osservata nel XVII secolo. La formazione presenta un aspetto ovale di dimensioni variabili, di circa 24-40 000 km × 12-14 000 km, per cui è visibile anche con telescopi amatoriali.

Atmosfera e clima

L'atmosfera superiore di Giove è composta in volume da circa il 90% di idrogeno molecolare e da un 8% di elio. L'atmosfera gioviana è quindi costituita da un 75% in massa di idrogeno e da un 24% di elio, mentre il restante 1% è costituito da altri elementi e composti presenti in quantità molto più esigue. La composizione varia leggermente man mano che si procede verso le regioni interne del pianeta, date le alte densità in gioco; alla base dell'atmosfera si ha quindi un 71% in massa di idrogeno, un 24% di elio e il restante 5% di elementi più pesanti e composti: vapore acqueo, ammoniaca, composti del silicio, carbonio e idrocarburi (soprattutto metano ed etano), acido solfidrico, neon, ossigeno, fosforo e zolfo. Nelle regioni più esterne dell'atmosfera sono inoltre presenti dei consistenti strati di cristalli di ammoniaca solida.
Le proporzioni atmosferiche di idrogeno ed elio sono molto vicine a quelle riscontrate nel Sole e teoricamente predette per la nebulosa solare primordiale; tuttavia le abbondanze dell'ossigeno, dell'azoto, dello zolfo e dei gas nobili sono superiori di un fattore tre rispetto ai valori misurati nel Sole; invece la quantità di neon nell'alta atmosfera è pari in massa solamente a 20 parti per milione, circa un decimo rispetto alla sua quantità nella stella.
Anche la quantità di elio appare decisamente inferiore, presumibilmente a causa di precipitazioni che, secondo le simulazioni, interessano una porzione abbastanza profonda dell'atmosfera gioviana in cui il gas condensa in goccioline anziché mescolarsi in modo omogeneo con l'idrogeno. Le quantità dei gas nobili di peso atomico maggiore (argon, kripton, xeno, radon) sono circa due o tre volte quelle della nostra stella.
È stata ipotizzata la presenza di un sottile strato di vapore acqueo al di sotto delle nubi di ammoniaca, per via dei fulmini registrati dalla sonda Galileo, decine di migliaia di volte più intensi dei fulmini terrestri, determinate dalle cariche elettriche assunte dalle molecole d'acqua, molecole tipicamente polari.

Osservazione

Giove è il pianeta più luminoso dopo Venere ed il quarto oggetto più brillante nel cielo, dopo il Sole, la Luna e Venere. Ad occhio nudo appare come un astro biancastro molto brillante a causa della sua elevata albedo. Con un piccolo telescopio è possibile osservare le più cospicue formazioni di nubi, ovvero le Bande Equatoriali Nord e Sud, scure, da parti opposte rispetto alla brillante Zona Equatoriale. In strumenti di apertura superiore ai 75 mm appaiono le principali strutture interne alle nubi il cui moto si può apprezzare con un'osservazione di almeno 10 minuti, mentre già con piccoli strumenti è possibile rilevare lo schiacciamento del disco di Giove a causa della rapida rotazione. Giove si vede più grande e brillante quando si trova all'opposizione, che avviene ogni 13 mesi (il periodo sinodico del pianeta è di 398,88 giorni, al termine dei quali il corpo celeste inizia una fase di moto retrogrado apparente). Allora solo 40 ingrandimenti sono sufficienti per farlo apparire grande quanto la Luna.
Nei quasi 12 anni della propria rivoluzione Giove attraversa tutte le costellazioni dello zodiaco.
Un piccolo telescopio consente già di osservare attorno al pianeta quattro piccoli punti luminosi, disposti lungo il prolungamento dell'equatore del pianeta: si tratta dei satelliti scoperto da Galilei nel 1610 e denominati "medicei" in omaggio alla casa fiorentina, essi compiono rapidamente l'orbita intorno al pianeta, il più interno, Io, arriva a compiere tra una notte e la successiva quasi un'orbita completa. Poichè il loro piano orbitale è poco inclinato rispetto a quello di Giove, le eclissi sono molto frequenti. Studiando i loro moti ed in particolare le eclissi di Io, nel 1675, Ole Rømer, un astronomo danese, riusci a fare la prima stima della velocità della luce, constatando che i tempi fra le eclissi diventavano più brevi quando la Terra si avvicinava a Giove e più lunghi quando la Terra si allontanava. Sempre in base alle osservazioni di Io, nel 1809 l'astronomo francese Delambre calcolò la velocità della luce pari a poco meno di 300.000 Km al secondo.

Missioni spaziali

La sonda la Pioneer 10 eseguì un fly-by di Giove nel dicembre del 1973, seguita dalla Pioneer 11 un anno più tardi per ottennero le prime immagini ravvicinate dell'atmosfera, delle nubi gioviane e di alcuni suoi satelliti, nonchè la prima misura precisa del suo campo magnetico.
Le missioni Voyager (1 e 2) nel 1979 confermarono della natura anticiclonica della Grande Macchia Rossa ed individuarono lampi e formazioni temporalesche; le sonde permisero inoltre di scoprire gli anelli di Giove e otto satelliti naturali. Le Voyager scoprirono vulcani attivi su Io. Le foto animate a destra sono state scattate nel corso di ventotto giorni nel 1979 dalla sonda Voyager 1 mentre si avvicinava al pianeta.
Nel 1992 la sonda solare Ulysses sorvolò il pianeta ad una distanza minima di 450 000 km prima raggiungere un'orbita polare attorno al Sole e condusse studi sulla magnetosfera di Giove.
La prima sonda progettata per lo studio del pianeta è stata la Galileo, entrata in orbita attorno a Giove il 7 dicembre del 1995 e rimastavi oltre 7 anni, compiendo sorvoli ravvicinati di tutti i satelliti galileiani e di Amaltea. Nel 1994, mentre giungeva verso il pianeta gigante, la sonda ha registrato l'impatto della cometa Shoemaker-Levy 9. Nel luglio del 1995 è stato sganciato dalla sonda madre un piccolo modulo-sonda, penetrato nell'atmosfera del pianeta raccogliendo dati per 75 minuti, prima di essere distrutto dalle alte pressioni (28 atmosfere) e temperature (185°C) dell'atmosfera inferiore, sorte condivisa nel 09/2003 con la sonda madre, spinta deliberatamente a collidere con il pianeta, per evitare finissse sul satellite Europa contaminandolo.
Nel 2000 la sonda Cassini, durante la sua rotta verso Saturno, sorvolò Giove e fornì alcune delle immagini più dettagliate mai scattate del pianeta.
Nel 2007 Giove fu raggiunto dalla sonda New Horizons, diretta verso Plutone e la fascia di Kuiper. La sonda misurò l'energia del plasma emesso dai vulcani di Io e studiò in dettaglio i quattro satelliti medicei, conducendo anche indagini a distanza dei satelliti più esterni Imalia ed Elara. La sonda Juno, lanciata nel 2011, è entrato in orbita polare di Giove nel 2016 ed ha scoperto 8 vortici uguali al polo nord disposti ai vertici di un'ottagono (l'ottagono di Giove), con al centro un nono vortice, e 5 vortici uguali al polo sud disposti come i vertici di un pentagono con al centro un sesto vortice. Qualche mese dopo al polo sud si era aggiunto un nuovo vortice a forma di esagono, simile a quello di Saturno.

Anelli e Satelliti

Giove possiede un debole sistema di anelli planetari, che si estende oltre 100 000 chilometri, il terzo ad esser stato scoperto nel sistema solare, dopo quelli di Saturno e di Urano. Fu osservato per la prima volta solo nel 1979 dalla sonda Voyager 1, e analizzato approfonditamente negli anni novanta dalla sonda Galileo e dal telescopio spaziale Hubble.
Il sistema di anelli consiste principalmente di polveri come le particelle di fumo. È suddiviso in quattro parti principali: un denso toro di particelle noto come anello di alone (Halo); una fascia relativamente brillante, ma eccezionalmente sottile nota come anello principale (Main); due deboli fasce più esterne, detti anelli Gossamer (letteralmente garza), che prendono il nome dai satelliti il cui materiale superficiale ha dato origine a questi anelli, quindi anelli Gossamer di Amaltea e di Tebe. L'anello principale e l'anello di alone sono costituiti da polveri originarie dei satelliti Metis e Adrastea ed espulse nello spazio in seguito a violenti impatti meteorici.
Giove è circondato da oltre 80 satelliti naturali, attualmente identificati. I satelliti più interni, il gruppo di Amaltea o interno, che raccoglie quelli più vicino al pianeta: ne fanno parte Metis, Adrastea, Amaltea e Tebe, che sono la sorgente delle polveri che vanno a formare il sistema di anelli del pianeta. Il gruppo principale o Satelliti medicei o galileiani; vi appartengono Io, Europa, Ganimede e Callisto e sono gli unici a presentare, in virtù della loro massa, una forma sferoidale. Hanno tutti un'orbita circolare sul piano dell'equatore.
Gli altri sono satelliti irregolari, le cui orbite, sia prograde sia retrograde (che orbitano consensualmente o in opposizione al senso di rotazione di Giove), sono poste a una maggiore distanza dal pianeta madre e presentano maggiori valori di inclinazione ed eccentricità orbitale. Questi satelliti sono quindi considerati asteroidi catturati dalla gravità di Giove, più o meno frammentati a seguito di collisioni. Una parte di questi, dopo la loro scoperta non sono stati più osservati e sono andati persi.
Non tutti i satelliti hanno un nome e sono classificati provvisoriamente in due principali categorie: i satelliti progradi e quelli retrogradi. Ogni categoria è costituita da gruppi, quello di Imalia dei progradi, quelli di Carme, Ananke e Pasifae per i retrogradi. Alcuni satelliti non sono ancora inseriti in alcun gruppo, come Temisto, Carpo, Valetudo, S/2003 J 12 e S/2003 J 2.
I nomi dei satelliti di Giove sono ispirati a quelli di amanti o figlie del dio romano Giove o del suo equivalente greco, Zeus.
La forza di gravità di Giove ha contribuito, insieme a quella del Sole, a plasmare il sistema solare. Giove possiede infatti una vasta sfera di Hill, che si estende da un minimo di 0,30 ad un massimo di 0,33 au dal centro del pianeta, pari a rispettivamente 45 e a 53 milioni di chilometri.
La sfera di Hill (il cui raggio è detto raggio di Hill) indica le dimensioni della sfera di influenza gravitazionale di un corpo celeste rispetto alle perturbazioni di un altro corpo, di massa maggiore, attorno al quale esso orbita e si estende fra i punti di Lagrange L1 e L2, che si trovano sulla linea che congiunge i centri dei due corpi. Le dimensioni della sfera di Hill dipendono dalla gravità e quindi dalla massa dei due corpi e dalla forza centrifuga del secondo corpo. Solo all'interno della sfera di Hill un terzo corpo può ruotare attorno al secondo (satelli artificiali o naturali) senza essere catturato dalle forze di marea del corpo centrale.
Per esempio, la Terra (m = 5,9736×10²⁴ kg) orbita intorno al Sole (M = 1,9891×10³⁰ kg) ad una distanza di circa 1,49597870691×10⁸ km. La sfera di Hill per la Terra si estende a circa 1,496505×10⁶ km (0,01 au). L'orbita della Luna, ad una distanza di circa 3,844×10⁵ km dalla Terra, è abbondantemente all'interno della sfera gravitazionale di influenza della Terra e non è quindi a rischio di essere attratta in un'orbita indipendente intorno al Sole.
Nell'ambito del sistema solare, il pianeta con la più grande sfera di Hill è Nettuno con un raggio di 116 Gm (116 milioni di km, pari a 0,775 au). La sua enorme distanza dal Sole compensa infatti lo svantaggio di massa rispetto a Giove la cui sfera di Hill misura invece 53 Gm.
La gravità di Giove è responsabile di gran parte delle lacune di Kirkwood nella fascia principale degli asteroidi, zone quasi vuote di asteroidi, dirottati dalle proprie orbilte a determinare l'intenso bombardamento tardivo di altri pianeti nelle prime fasi della storia del sistema solare. La maggioranza delle comete periodiche sono comete gioviane, formate all'interno della fascia di Kuiper, ma con orbite particolarmente ellittiche quale risultato dell'attrazione del Sole e delle perturbazioni gravitazionali esercitate da Giove durante il loro avvicinamento al gigante gassoso.
La grande sfera di Hill permette al pianeta di catturare temporaneamente diversi corpi minori e di porli in orbita intorno ad esso. Oltre al sistema di satelliti, il campo gravitazionale di Giove controlla i cosidetti asteroidi troiani, che ruotano attorno al sole sullo stesso tragitto e con la stessa velocità di Giove, mantenendosi vincolati ai punti di Lagrange 4 e 5, dove le gravità del Sole e di Giove si annullano.
Dopo il primo asteroide troiano, 588 Achilles, scoperto nel 1906 da Max Wolf ne sono stati individuati oltre 4000, ma verosimilmente sono centinaia di migliaia con diametro di oltre 1 Km.
Agli asteroidi troiani di Giove sono stati i nomi degli eroi che presero parte alla guerra di Troia e sono suddivisi nel campo greco (o gruppo di Achille), posto sul punto L4, e il campo troiano (o gruppo di Patroclo), sul punto L5, i cui nomi sono rispettivamente greci o troiani, salvo proprio 617 Patroclo e 624 Hektor, scambiati di campo in quanto denominati prima della decisione di operare la divisione.
Numerose sono le ipotesi di impatti di corpi su Giove, accreditato come lo "spazzino" del sistema solare, per la comparsa di macchie scure che evolvono fino a scomparire in alcuni giorni/settimane. L'unica collisione ad essere osservata è stata quella della cometa D/1993 F2 Shoemaker-Levy, scoperta il 25 marzo 1993 dagli astronomi Eugene e Carolyn Shoemaker e da David Levy, già frammentata, catturata da Giove con parametri orbitali, che, inevitabilmente, l'avrebbe portata alla collisione entro luglio 1994. Tra il 16 ed il 22 luglio del 1994 infatti i frammenti della cometa furono osservati mentre precipitavano sul pianeta, formando macchie scure che durarono alcuni mesi prima di scomparire completamente.

I satelliti galileiani

I 4 satelliti principali di Giove furono osservati per la prima volta da Galileo il 7 gennaio 1610. Tutti hanno un periodo di rotazione sincrono con il periodo orbitale, ovvero mostrano la stessa faccia a Giove, come la Luna con la Terra.

Parametri	Io	Europa	Ganimede	Callisto
Distanza da Giove	422.000 km	671.000 km	1.070.000 km	1.880.000 km
Circonferenza orbitale	2.649.620 km	4.216.100 km	6.725.500 km	11.829.191 km
Periodo orbitale	1,769137786 giorni	3,551181041 giorni	7,15455296 giorni	16,6890184 giorni
Velocità orbitale media	17.334 m/s	13.741 m/s	10.880 m/s	8.204 m/s
Inclinazione orbitale	2,21°	1,79°	2,21°	2,02°
Inclinazione rispetto all'equatoriale di Giove	0,05°	0,47°	0,20°	2,21°
Diametro medio	3.642,6 km	3.121,6 km	5.262,4 km	4.820,6 km
Massa	8,9319×1022kg	4,80×1022kg	14,819×1022kg	10,759×1022kg
Densità media	3,528×103kg/m³	3,013×103kg/m³	1,942×103kg/m³	1,834×103kg/m³
Acceleraz. di gravità in superficie	0,183 g	0,134 g	0,146 g	0,126 g
Velocità di fuga	2.560 m/s	2.025 m/s	2.700 m/s	2.441 m/s
Temperatura superficiale media	130 K (-143 °C)	103 K (-170 °C)	109 K (-164 °C)	120 K (-153 °C)

Io è il satellite naturale più interno dei quattro satelliti medicei. Deriva il suo nome da una delle molte amanti di Zeus secondo la mitologia greca. Ha dimensioni simili alla Luna. È ricoperto da zolfo, eruttato da oltre 300 vulcani attivi, che gli conferisce una colorazione giallo-arancio, rosso, bianco, nero, verde, in gran parte dovuti ai diversi composti di zolfo.
Molti vulcani producono pennacchi di zolfo e biossido di zolfo che si elevano fino a 500 km sulla sua superficie ed hanno costituito una sottile atmosfera a chiazze; oltre 100 montagne si sono state sollevate dalla compressione della crosta di silicati, con alcuni picchi che arrivano ad essere più alti dell'Everest. Io è composto principalmente da rocce di silicati che circondano un nucleo di ferro o di solfuro di ferro di almeno 900 Km, mantenuto fluido dalle forze mareali di Giove.
Mentre Io volge sempre la stessa faccia a Giove, come la Luna con la Terra, la gravità di Europa e di Ganimede ne deformano la crosta con dislivelli anche di 100 metri d'altezza, che si traducono in energia termica, come accade ad un fil di ferro ripiegato ripetutamente.

Europa è leggermente più piccolo della Luna e il più piccolo dei Galileiani.
Europa è composto principalmente da silicati con una crosta costituita da acqua ghiacciata, al di sotto della quale la sonda Galileo ha scoperto un vasto mare salato mantenuto liquido dalle interazioni di marea; probabilmente al suo interno è presente un nucleo di ferro-nichel ed è circondato esternamente da una tenue atmosfera, composta principalmente da ossigeno. Essendo completamente di acqua ghiacciata la sua superficie si presenta striata, poco craterizzata ed è la più liscia di quella di qualsiasi oggetto noto del sistema Solare, con rilievi di poche centinaia di metri, assomiglia a un guscio d'uovo sodo percorso da incrinature.
L'individuazione anche di alcuni minerali argillosi spesso sono associati a materiale organico ha convinto la NASA a programmare una missione robotica.

Ganimede è il maggiore dei satelliti naturali del pianeta Giove e il più grande dell'intero sistema solare; supera per dimensioni (ma non per massa) lo stesso Mercurio e Plutone. Ganimede completa un'orbita attorno a Giove in poco più di sette giorni ed è in risonanza orbitale 1:2:4 con Europa ed Io rispettivamente.
Composto principalmente da silicati e ghiaccio d'acqua, è totalmente differenziato con un nucleo di ferro fuso. Si ritiene che un oceano di acqua salata esista a circa 200 km di profondità dalla superficie, uno strato di ghiaccio. La superficie ganimediana presenta due principali tipi di terreno: le regioni scure, antiche e fortemente craterizzate, che si ritiene si siano formate 4 miliardi di anni fa e che coprono un terzo della luna e le zone più chiare, di formazione leggermente più recente, ricche di scoscendimenti e scarpate che coprono la restante parte. La causa delle striature visibili nelle zone chiare non è ancora totalmente compresa, sebbene esse siano probabilmente il risultato dell'attività tettonica attivata dal riscaldamento mareale. Ganimede è dotato di un campo magnetico proprio, probabilmente sostenuto dai movimenti convettivi all'interno del nucleo di ferro fuso. Il satellite presenta una tenue atmosfera di ossigeno, mentre l'idrogeno atomico è un costituente minore dell'atmosfera.

Callisto è il secondo satellite più grande del sistema gioviano, dopo Ganimede. Ha un diametro di 4821 km, equivalente al 99% del diametro del pianeta Mercurio, ma solo circa un terzo della sua massa. È la quarta luna galileiana in ordine di distanza da Giove, trovandosi a circa 1.880.000 km dal pianeta. Callisto non partecipa alla risonanza orbitale che coinvolge gli altri 3 satelliti galileiani: Io, Europa e Ganimede, quindi non subisce i riscaldamenti mareali, che originano i fenomeni endogeni presenti su Io ed Europa.
È composto, più o meno in egual misura, da rocce e ghiacci, con la densità media più bassa tra i satelliti medicei. Sulla sua superficie è stata rilevata spettroscopicamente la presenza del ghiaccio d'acqua, del biossido di carbonio, di silicati e composti organici. Studi condotti dalla sonda Galileo hanno rivelato che Callisto potrebbe avere un piccolo nucleo di silicati e forse uno strato di acqua liquida al di sotto della superficie, a profondità superiori a 100 km ed è circondato da una sottile atmosfera composta di biossido di carbonio e ossigeno molecolare.
La superficie di Callisto è crivellata di crateri da impatto di meteoriti catturate dal campo gravitazionale di Giove.
La probabile presenza di un oceano nel sottosuolo di Callisto lascia aperta la possibilità che possa ospitare la vita. Tuttavia, le condizioni sembrano essere meno favorevoli rispetto alla vicina Europa. Diverse sonde spaziali, le Pioneer 10 e 11, la Galileo e la Cassini hanno studiato Callisto, che, a causa dei suoi bassi livelli di radiazione, è stato a lungo considerato il luogo più adatto per una base umana in una futura esplorazione del sistema gioviano.

I principali satelliti gioviani