Международная группа астрономов использовала телескоп Хаббла, чтобы заглянуть в атмосферу самого большого спутника Юпитера, Ганимеда, и найти доказательства наличия там водяного пара.
Ганимед - самый большой из спутников нашей Солнечной системы, его диаметр составляет 5200 км, что в 1,5 раза больше, чем у нашего спутника. Это холодный мир, состоящий из равного количества горной породы и воды, с океаном ниже поверхности, который может содержать больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые.
Но это также самое большое тело в Солнечной системе без какой-либо существенной атмосферы. Когда космический корабль "Вояджер-1" взлетел в 1979 году, он не обнаружил никакой атмосферы, хотя пару десятилетий спустя космическому телескопу Хаббла удалось обнаружить очень тонкую и разреженную атмосферу, состоящую в основном из молекул кислорода (O2).
Считается, что эти молекулы создаются, когда заряженные частицы и солнечное излучение попадают на ледяную поверхность Ганимеда. Это расщепляет молекулы воды на различные группы молекул и атомов, включая атомарный водород (H) и молекулярный кислород. Более легкий водород быстро теряется, в то время как гравитация спутника удерживает более тяжелые молекулы кислорода.
Астрономы давно подозревали, что в атмосфере Ганимеда тоже должна быть вода, образованная тем же процессом на поверхности. В частности, ледяная поверхность «сублимируется», лед превращается непосредственно в водяной пар (H2O) и пропускает жидкую стадию.
Моделирование показало, что молекулы H2O должны доминировать в атмосфере в подсолнечной точке Ганимеда, то есть в самой теплой части атмосферы, куда напрямую попадает солнечное излучение, в то время как молекулярный кислород доминирует над остальной частью.
В 1998 году спектрограф космического телескопа Хаббла сделал эти первые ультрафиолетовые (УФ) изображения Ганимеда, которые выявили особую картину наблюдаемых выбросов из атмосферы спутника. Спутник показывает полосы полярных сияний, которые чем-то похожих на овалы полярных сияний, наблюдаемых 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 же время, различия объяснялись наличием атомарного кислорода (O), который производит сигнал, который влияет на один УФ-цвет больше, чем на другой. Фото: NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)
Теперь это новое исследование обратило взор Хаббла обратно на луну Юпитера, чтобы решить эту проблему. Команда, возглавляемая Лоренцем Ротом из Королевского технологического института в Швеции, использовала спектрограф космического телескопа Хаббла для изучения химического состава атмосферы Ганимеда.
Их результаты соответствовали моделированию: спектральные сигнатуры показали, что H2O было больше вокруг подсолнечной точки, но O2 было больше в других местах.
Результат опубликован в журнале Nature Astronomy.
Команда отмечает, что обнаружение воды в атмосфере Ганимеда будет полезным для будущих космических миссий, в том числе для Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Европейского космического агентства. Ожидается, что JUICE достигнет газового гиганта в 2031 году, а затем выйдет на орбиту вокруг Ганимеда в 2034 году, по крайней мере, на 280 дней.
«Несколько научных инструментов оснащены для измерения нейтральной газовой среды Ганимеда и, в частности, содержания H2O с помощью дистанционного зондирования ультрафиолетового, оптического, инфракрасного и субмиллиметрового излучений, а также зондирования на месте с помощью детектора нейтральных частиц», - объясняют авторы в своей статье.
«Наши результаты накладывают наблюдательные ограничения на вклад сублимации в атмосферу и предоставляют командам разработчиков инструментов JUICE ценную информацию, которая может быть использована для уточнения их планов наблюдений».
Источник: Сosmos Magazine
