Hubble znajduje dowody na istnienie pary wodnej na Ganimedesie, księżycu Jowisza

Hubble znajduje dowody na istnienie pary wodnej na Ganimedesie, księżycu Jowisza

Po raz pierwszy astronomowie odkryli dowody na istnienie pary wodnej w atmosferze Ganimedesa, księżyca Jowisza. Ta para wodna tworzy się, gdy lód z powierzchni księżyca sublimuje – to znaczy zmienia się ze stałego w gaz. Naukowcy wykorzystali nowe i archiwalne zestawy danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, aby dokonać odkrycia, opublikowanego w czasopiśmie Nature Astronomy. Poprzednie badania dostarczyły poszlakowych dowodów na to, że Ganimedes, największy księżyc w Układzie Słonecznym, zawiera więcej wody niż wszystkie ziemskie oceany. Jednak temperatury są tak niskie, że woda na powierzchni jest zamarznięta. Ocean Ganimedesa znajdowałby się około 100 mil pod skorupą; dlatego para wodna nie reprezentuje parowania tego oceanu. Astronomowie ponownie przeanalizowali obserwacje Hubble’a z ostatnich dwóch dekad, aby znaleźć dowody na istnienie pary wodnej. W 1998 roku spektrograf obrazowania teleskopu kosmicznego Hubble’a (STIS) wykonał pierwsze zdjęcia Ganimedesa w ultrafiolecie (UV), które ujawniły na dwóch zdjęciach kolorowe wstęgi naelektryzowanego gazu zwane pasmami zorzowymi i dostarczyły dalszych dowodów na to, że Ganimedes ma słabe pole magnetyczne. Podobieństwa w tych obserwacjach UV zostały wyjaśnione obecnością tlenu cząsteczkowego (O2). Jednak niektóre zaobserwowane cechy nie odpowiadały oczekiwanym emisjom z atmosfery czystego O2. Jednocześnie naukowcy doszli do wniosku, że ta rozbieżność była prawdopodobnie związana z wyższymi stężeniami tlenu atomowego (O). W ramach dużego programu obserwacyjnego wspierającego misję Juno NASA w 2018 r. Lorenz Roth z Królewskiego Instytutu Technologicznego KTH w Sztokholmie w Szwecji kierował zespołem, który postanowił zmierzyć ilość tlenu atomowego za pomocą Hubble’a. Analiza zespołu połączyła dane z dwóch instrumentów: spektrografu kosmicznego Hubble’a (COS) z 2018 r. oraz archiwalnych zdjęć ze Spektrografu Obrazowania Teleskopu Kosmicznego (STIS) z lat 1998-2010. Ku ich zaskoczeniu i wbrew pierwotnym interpretacjom danych z 1998 odkryli, że w atmosferze Ganimedesa prawie nie ma tlenu atomowego. Oznacza to, że musi istnieć inne wyjaśnienie widocznych różnic w tych obrazach zorzy polarnej UV. Roth i jego zespół przyjrzeli się następnie względnemu rozmieszczeniu zorzy na zdjęciach UV. Temperatura powierzchni Ganimedesa jest bardzo zróżnicowana w ciągu dnia, a około południa w pobliżu równika może stać się na tyle ciepło, że powierzchnia lodu uwalnia (lub sublimuje) niewielkie ilości cząsteczek wody. W rzeczywistości dostrzegane różnice w obrazach UV są bezpośrednio skorelowane z miejscem, w którym można by się spodziewać wody w atmosferze księżyca. „Do tej pory zaobserwowano tylko tlen cząsteczkowy” – wyjaśnił Roth. „Jest to wytwarzane, gdy naładowane cząstki erodują powierzchnię lodu. Para wodna, którą zmierzyliśmy teraz, pochodzi z sublimacji lodu spowodowanej ucieczką termiczną pary wodnej z ciepłych, lodowych regionów”. To odkrycie zwiększa oczekiwanie na nadchodzącą misję ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), JUICE, która jest skrótem od JUpiter ICy moons Explorer. JUICE to pierwsza tak duża misja w programie Kosmiczna Wizja 2015-2025 ESA. Planowany do startu w 2022 roku i dotarcia do Jowisza w 2029 roku, spędzi co najmniej trzy lata na szczegółowych obserwacjach Jowisza i trzech jego największych księżyców, ze szczególnym uwzględnieniem Ganimedesa jako ciała planetarnego i potencjalnego siedliska. Ganimedes został zidentyfikowany do szczegółowych badań, ponieważ zapewnia naturalne laboratorium do analizy natury, ewolucji i potencjalnej możliwości zamieszkania lodowych światów w ogóle, roli, jaką odgrywa w systemie satelitów Galileusza, oraz jego unikalnych interakcji magnetycznych i plazmowych z Jowiszem i jego planetami. środowisko. „Nasze wyniki mogą dostarczyć zespołom ds. instrumentów JUICE cennych informacji, które mogą zostać wykorzystane do udoskonalenia ich planów obserwacyjnych w celu optymalizacji wykorzystania statku kosmicznego” – dodał Roth. W tej chwili misja Juno NASA przygląda się bliżej Ganimedesowi i niedawno opublikowała nowe zdjęcia lodowego księżyca. Juno bada Jowisza i jego środowisko, znane również jako układ Jowisza, od 2016 roku. Zrozumienie układu Jowisza i rozwikłanie jego historii, od jego powstania do możliwego pojawienia się środowisk nadających się do zamieszkania, pozwoli nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób gazowy gigant planety i ich satelity tworzą się i ewoluują. Ponadto, miejmy nadzieję, uda się znaleźć nowe spostrzeżenia na temat możliwości zamieszkania w układach egzoplanetarnych podobnych do Jowisza. Kosmiczny Teleskop Hubble’a to projekt międzynarodowej współpracy NASA i ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej). Goddard Space Flight Center NASA w Greenbelt w stanie Maryland zarządza teleskopem. Space Telescope Science Institute (STScI) w Baltimore w stanie Maryland prowadzi operacje naukowe Hubble’a. STScI jest obsługiwany dla NASA przez Association of Universities for Research in Astronomy w Waszyngtonie, DC

science