Астрономы использовали архивные наборы данных космического телескопа Хаббл НАСА / ЕКА, чтобы выявить первые свидетельства наличия водяного пара в атмосфере спутника Юпитера Ганимеда, являющегося результатом теплового выброса водяного пара с ледяной поверхности Луны.
Спутник Юпитера Ганимед – самый большой спутник и девятый по величине объект в Солнечной системе. Он может содержать больше воды, чем все океаны Земли, но температура там настолько низкая, что вода на поверхности замерзает, а океан находится примерно на 160 км ниже коры. Тем не менее, там, где есть вода, может быть жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Идентификация жидкой воды в других мирах имеет решающее значение для поиска обитаемых планет за пределами Земли. И теперь впервые были обнаружены доказательства наличия сублимированной водной атмосферы на ледяной луне Ганимед.
Кислород или вода
В 1998 году спектрограф изображения космического телескопа Хаббла (STIS) сделал первые ультрафиолетовые (УФ) снимки Ганимеда, которые выявили особую картину наблюдаемых выбросов из атмосферы луны. Спутник показывает полосы полярных сияний, которые чем-то похожи на авроральные овалы, наблюдаемые на Земле и других планетах с магнитными полями. Таким образом, эти изображения были иллюстративным доказательством того, что Ганимед имеет постоянное магнитное поле. Сходство между двумя ультрафиолетовыми наблюдениями объяснялось присутствием молекулярного кислорода O2. В то же время различия объяснялись наличием атомарного кислорода O, который производит сигнал, который влияет на один УФ-цвет больше, чем на другой.
В рамках большой программы наблюдений в поддержку миссии НАСА Юнона в 2018 году Лоренц Рот из Королевского технологического института KTH в Стокгольме, Швеция, возглавил команду, которая намеревалась снимать УФ-спектры Ганимеда с помощью спектрографа космического происхождения Хаббла (COS), прибора для измерения количества атомарного кислорода. Они провели совместный анализ новых спектров, полученных в 2018 году с помощью COS и архивных изображений инструмента STIS за 1998 и 2010 годы. К их удивлению и в отличие от оригинальной интерпретации данных 1998 года, они обнаружили, что практически не было атомарного кислорода в атмосфере Ганимеда. Это означает, что должно быть другое объяснение очевидных различий между изображениями ультрафиолетовых сияний.
Затем Рот и его команда нашли объяснение в относительном распределении полярных сияний на двух изображениях. Температура поверхности Ганимеда сильно колеблется в течение дня, и около полудня около экватора может стать достаточно тепло, чтобы ледяная поверхность высвободила небольшое количество молекул воды. Фактически, воспринимаемые различия между УФ-изображениями напрямую коррелируют с тем, где в атмосфере спутника можно ожидать воду.
« Первоначально наблюдался только O2, – пояснил Рот. – Это происходит, когда заряженные частицы разъедают поверхность льда. Водяной пар, который мы сейчас измерили, возникает в результате сублимации льда, вызванной тепловым выходом паров H2O из теплых ледяных областей. ”
Готовится JUICE
Это открытие добавляет ожидания к предстоящей миссии ESA JUpiter ICy Moon Explorer ( JUICE ) – первой миссии большого класса в программе ESA Cosmic Vision 2015–2025. Запланированный на запуск в 2022 году и прибытие к Юпитеру в 2029 году, он потратит не менее трех лет на подробные наблюдения Юпитера и трех его крупнейших спутников, с особым акцентом на Ганимед как на планетное тело и потенциальный обитаемый мир. Ганимед был выбран для детального исследования, поскольку он представляет собой естественную лабораторию для анализа природы, эволюции и потенциальной обитаемости ледяных миров в целом, а также той роли, которую он играет в системе галилеевых спутников, а также его уникальных магнитных и плазменных взаимодействий с Юпитером и его окружением (известным как система Юпитера).
« Наши результаты могут предоставить инструментальным группам JUICE ценную информацию, которая может быть использована для уточнения их планов наблюдений с целью оптимизации использования космического корабля» , – добавил Рот.
Понимание системы Юпитера и раскрытие ее истории, от ее происхождения до возможного появления пригодной для жизни среды, предоставит нам лучшее понимание того, как формируются и развиваются газовые планеты-гиганты и их спутники. Кроме того, мы надеемся, что будет найдено новое понимание возможности появления жизни в экзопланетных системах, подобных Юпитеру.
Недавно Юнона пролетела ближе всех к Ганимеду и Юпитеру
