Хаббл обнаружил первое свидетельство наличия водяного пара на Луне Юпитера Ганимед

Ученые использовали новые и архивные наборы данных с космического телескопа Хаббл НАСА, чтобы сделать открытие, опубликованное в журнале. Природа Астрономия.

Ганимед Луна. 

Предыдущие исследования предоставили косвенные доказательства того, что Ганимед, самая большая луна в Солнечной системе, содержит больше воды, чем все океаны Земли. Однако температура там настолько низкая, что вода на поверхности замерзает. Океан Ганимеда будет располагаться примерно на 100 миль ниже земной коры; следовательно, водяной пар не будет представлять собой испарение этого океана.

Астрономы пересмотрели наблюдения Хаббла за последние два десятилетия, чтобы найти доказательства наличия водяного пара.

В 1998 году спектрограф для визуализации космического телескопа Хаббла (STIS) получил первые ультрафиолетовые (УФ) изображения Ганимеда, которые показали на двух изображениях красочные ленты наэлектризованного газа, называемые полосами полярных сияний, и предоставили дополнительные доказательства того, что Ганимед имеет слабое магнитное поле.

Сходство этих УФ-наблюдений объяснялось присутствием молекулярного кислорода (O₂). Но некоторые наблюдаемые особенности не соответствовали ожидаемым выбросам от чистого O₂ Атмосфера. В то же время ученые пришли к выводу, что это несоответствие, вероятно, связано с более высокими концентрациями атомарного кислорода (O).

В рамках большой программы наблюдений в поддержку миссии НАСА Juno в 2018 году Лоренц Рот из Королевского технологического института KTH в Стокгольме, Швеция, возглавил команду, которая намеревалась измерить количество атомарного кислорода с помощью телескопа Хаббл. В своем анализе команда объединила данные двух инструментов: спектрографа космического происхождения Хаббла (COS) за 2018 год и архивные изображения спектрографа визуализации космического телескопа (STIS) за период с 1998 по 2010 год.

К их удивлению и вопреки первоначальной интерпретации данных 1998 года, они обнаружили, что в атмосфере Ганимеда почти не было атомарного кислорода. Это означает, что должно быть другое объяснение очевидных различий в этих УФ-изображениях полярных сияний.

Затем Рот и его команда внимательно изучили относительное распределение полярного сияния на УФ-изображениях. Температура поверхности Ганимеда сильно колеблется в течение дня, и около полудня около экватора может стать достаточно теплым, чтобы поверхность льда высвободила (или сублимировала) небольшое количество молекул воды. Фактически, воспринимаемые различия в УФ-изображениях напрямую коррелируют с тем, где в атмосфере Луны можно ожидать воды.

«До сих пор наблюдался только молекулярный кислород», – пояснил Рот. «Это происходит, когда заряженные частицы разъедают поверхность льда. Водяной пар, который мы измеряли сейчас, возникает в результате сублимации льда, вызванной тепловым выходом водяного пара из теплых ледяных областей ».

В 1998 году спектрограф изображения космического телескопа Хаббла (STIS) сделал эти первые ультрафиолетовые (УФ) изображения Ганимеда, которые выявили особую картину наблюдаемых выбросов из атмосферы Луны. Луна показывает полосы полярных сияний, которые чем-то похожи на овалы полярных сияний, наблюдаемые на Земле и других планетах с магнитными полями. Это было наглядным свидетельством того, что Ганимед обладает постоянным магнитным полем. Сходство ультрафиолетовых наблюдений объяснялось наличием молекулярного кислорода (O₂). В то время различия объяснялись наличием атомарного кислорода (O), который производит сигнал, который влияет на один УФ-цвет больше, чем на другой. Предоставлено: НАСА, ЕКА, Лоренц Рот (KTH).

Это открытие добавляет ожидания к предстоящей миссии ЕКА (Европейское космическое агентство) JUICE, что означает JUpiter ICy moons Explorer. JUICE – первая миссия 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 потенциальную среду обитания.

Ганимед был выбран для детального исследования, поскольку он представляет собой естественную лабораторию для анализа природы, эволюции и потенциальной обитаемости ледяных миров в целом, роли, которую он играет в системе галилеевых спутников, и его уникальных магнитных и плазменных взаимодействий с Юпитером и его планетами. окружающая обстановка.

«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.

Прямо сейчас миссия НАСА «Юнона» внимательно изучает Ганимед и недавно выпустила новые изображения ледяной луны. Юнона изучает Юпитер и его окружающую среду, также известную как система Юпитера, с 2016 года.

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 обитаемости экзопланетных систем, подобных Юпитеру.