Используя данные телескопа «Хаббл», астрономы обнаружили первые свидетельства наличия водяного пара в атмосфере Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера. Водяной пар образуется, когда лед на поверхности спутника превращается из твердого тела в газ.
Ганимед, самая большой спутник Юпитера и Солнечной системы, содержит больше воды, чем все океаны на Земле. Большая часть этой воды образует подземный океан, залегающий на глубине около 150 км. На поверхности температура настолько низкая, что вода находится только в твердом состоянии. По крайней мере, так считалось до сих пор. Проанализировав несколько новых и архивных наборов данных с телескопа «Хаббл», команда исследователей обнаружила следы водяного пара на поверхности. Подробности исследования сообщаются в журнале Nature Astronomy.
Таинственное сияние
В 1998 году спектрограф Хаббла сделал первые ультрафиолетовые (УФ) снимки Ганимеда, обнаружив на его поверхности полярные сияния (цветные полосы наэлектризованного газа). Эти структуры были в целом похожи на полярные сияния, наблюдаемые на Земле и других планетах с магнитными полями.
Сходство этих наблюдений было объяснено наличием молекулярного кислорода (O2) в атмосфере спутника. Однако некоторые из наблюдаемых особенностей не соответствовали выбросам, ожидаемым от чистой атмосферы O2. В то время исследователи пришли к выводу, что эти различия можно объяснить более высокой концентрацией атомарного кислорода (фотолиз, или распад молекулярного кислорода под воздействием света).
В рамках программы поддержки миссии Юнона команда из Королевского технологического института в Стокгольме, Швеция, три года назад отправилась измерять это количество атомарного кислорода с помощью Хаббла. К своему удивлению, они обнаружили, что в атмосфере Ганимеда практически нет атомарного кислорода.
Ганимед, сфотографированный «Юноной» 7 июня 2021 года.
Несколько месяцев назад та же группа ученых внимательно изучила относительное распределение этих знаменитых полярных сияний, подозревая, что характеристики, наблюдавшиеся в 1998 году, можно объяснить концентрацией водяного пара (газовой фазы), выделяемого в результате сублимации. Как и на Земле, температура поверхности Ганимеда меняется в течение дня, и около полудня, вблизи экватора, она может стать достаточно горячей, чтобы ледяная поверхность выделила небольшое количество молекул воды.
В конечном итоге различия, наблюдаемые на УФ-изображениях, действительно коррелируют с тем, где в атмосфере спутника можно было бы ожидать наличие воды.
«До сих пор наблюдался только молекулярный кислород», — сказал Лоренц Рот, ведущий автор этой работы. «Он образуется, когда заряженные частицы разрушают поверхность льда. Водяной пар, который мы сейчас измеряем, образуется в результате сублимации льда, вызванной тепловым выходом из более теплых ледяных регионов».
Таким образом, обнаружение этого водяного пара дополняет наше понимание атмосферы Ганимеда. Эти результаты могут также заинтересовать команду JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer), следующей крупномасштабной миссии ЕКА, которая должна стартовать в следующем году. Целью аппарата будет тщательное изучение системы Юпитера с 2029 года, а с 2032 года он сосредоточится исключительно на Ганимеде. Поэтому эти данные могут быть использованы для уточнения планов наблюдения.
Источник:
