Hubble găsește primele dovezi ale vaporilor de apă în luna lui Jupiter, atmosfera lui Ganymede

Această imagine prezintă impresia unui artist despre luna lui Jupiter Ganymede. Astronomii au folosit seturi de date de arhivă de la telescopul spațial Hubble NASA / ESA pentru a dezvălui primele dovezi ale vaporilor de apă în atmosfera lunii lui Jupiter Ganymede, rezultatul evadării termice din vaporii de apă de pe suprafața înghețată a lunii. Credit: ESA / Hubble, J. daSilva

Oxigenul găsit în lumea înghețată este legat de sublimarea gheții de suprafață

Deși este mai mare decât planeta umflată Mercur, luna Joviană Ganimedes nu este un loc pentru plajă. Situată la jumătate de miliard de kilometri de Soare, gheața de apă de pe suprafața sa este înghețată la temperaturi de îngheț de până la minus 300 grade Fahrenheit. Face gheața la fel de tare ca stânca. Cu toate acestea, o ploaie de particule încărcate de la Soare este suficientă pentru a transforma gheața în vapori de apă la prânz pe Ganymede. Este pentru prima dată când s-au găsit astfel de dovezi, datorită observațiilor spectroscopice ale aurorei pe Ganymede de către Telescopul Spațial Hubble timp de două decenii. Aurorele sunt folosite pentru a urmări prezența oxigenului, care este apoi legat de prezența moleculelor de apă care pulverizează la suprafață. Ganymede are un ocean adânc situat la aproximativ 100 de mile sub suprafață. Este prea adânc pentru ca vaporii de apă să scape.

Astronomii au folosit noi seturi de date de arhivă de la telescopul spațial Hubble al NASA pentru a descoperi dovezi ale vaporilor de apă în atmosfera lunii lui Jupiter Ganymede. Aburul este prezent datorită excitației termice a moleculelor de apă de pe suprafața înghețată a lunii. Cercetările anterioare au oferit dovezi circumstanțiale ale faptului că Luna conține mai multă apă decât toate oceanele Pământului. Cu toate acestea, temperaturile sunt atât de reci, încât apa de la suprafață îngheață, iar oceanul este la aproximativ 100 de mile sub scoarță. Credit: Centrul de zbor spațial Goddard al NASA

Pentru prima dată, astronomii au descoperit dovezi ale vaporilor de apă în atmosfera lunii lui Jupiter Ganymede. Acest vapor de apă se formează atunci când gheața de pe suprafața lunii se sublimează, adică se schimbă de la solid la gaz.

READ  Materia întunecată ar putea fi făcută din găuri negre de la începutul timpului

Oamenii de știință au folosit seturi de date noi și arhivate de la telescopul spațial Hubble al NASA pentru a face descoperirea, publicată în jurnal Astronomia naturii.

Cercetările anterioare au furnizat dovezi indirecte că Ganymede, cea mai mare lună din sistemul solar, conține mai multă apă decât toate oceanele Pământului. Cu toate acestea, temperaturile sunt atât de reci încât apa de la suprafață este înghețată. Oceanul Ganymede ar locui la aproximativ 100 de mile sub scoarță; prin urmare, vaporii de apă nu ar reprezenta evaporarea din acel ocean.

Astronomii au reexaminat observațiile lui Hubble din ultimele două decenii pentru a găsi aceste dovezi ale vaporilor de apă.

În 1998, spectrograful imagistic al telescopului spațial Hubble a realizat primele imagini ultraviolete (UV) ale Ganimedei, care au dezvăluit panglici colorate de gaz electrificat numite benzi aurorale și au furnizat dovezi suplimentare că Ganymede are un câmp magnetic slab.

Observațiile ultraviolete Hubble ale lui Ganymede în 1998

În 1998, spectrograful imagistic al telescopului spațial Hubble a realizat aceste prime imagini ultraviolete Ganymede, care au dezvăluit un model particular în emisiile observate din atmosfera lunii. Luna prezintă benzi aurorale care sunt oarecum similare ovalelor aurorei văzute pe Pământ și pe alte planete cu câmpuri magnetice. A fost o dovadă ilustrativă că Ganymede are un câmp magnetic permanent. Asemănările în observațiile ultraviolete au fost explicate prin prezența oxigenului molecular. Diferențele au fost explicate la momentul respectiv prin prezența oxigenului atomic, care produce un semnal care afectează o culoare UV mai mult decât cealaltă. Credit: NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

Asemănările din aceste observații UV au fost explicate prin prezența oxigenului molecular (O2). Cu toate acestea, anumite caracteristici observate nu au corespuns emisiilor așteptate de la o atmosferă de O2 pur. În același timp, oamenii de știință au ajuns la concluzia că această abatere era probabil legată de concentrații mai mari de oxigen atomic (O).

Ca parte a unui vast program de observare pentru a sprijini misiunea Juno a NASA în 2018, Lorenz Roth de la Institutul Regal de Tehnologie KTH din Stockholm, Suedia, a condus echipa care și-a propus să măsoare cantitatea de oxigen atomic cu Hubble. Analiza echipei a combinat date de la două instrumente: spectrograful Hubble Cosmic Origins în 2018 și imagini de arhivă de la spectrograful de imagistică al telescopului spațial (STIS) din 1998 până în 2010.

Spre surprinderea lor, și contrar interpretărilor originale ale datelor din 1998, au descoperit că nu exista practic oxigen atomic în atmosfera lui Ganymede. Aceasta înseamnă că trebuie să existe o altă explicație pentru diferențele aparente ale acestor imagini aurore UV.

Viziunea lui Hubble despre Ganymede în 1996

Această imagine arată luna lui Jupiter, Ganymede, așa cum a fost văzută de telescopul spațial Hubble al NASA în 1996. Ganymede este situat la jumătate de miliard de mile depărtare (peste 600 de milioane de km), iar Hubble poate urmări schimbările de pe lună și dezvăluie alte caracteristici în ultraviolet și în infraroșu apropiat. lungimi de undă. Astronomii au folosit acum noi seturi de date arhivistice de la Hubble pentru a dezvălui pentru prima dată dovezi ale vaporilor de apă în atmosfera lunii lui Jupiter Ganymede, care este prezentă datorită scăpării termice din vaporii de apă de pe suprafața înghețată a lunii. Credit: NASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)

Roth și echipa sa au analizat mai atent distribuția relativă a aurorelor în imaginile UV. Temperatura suprafeței lui Ganymede variază foarte mult pe parcursul zilei și, în jurul prânzului, lângă ecuator, se poate încălzi suficient pentru ca suprafața gheții să elibereze (sau sublim) cantități mici de molecule de apă. De fapt, diferențele observate în imaginile UV se corelează direct cu locul în care ar fi de așteptat apa în atmosfera lunară.

„Până în prezent s-a observat doar oxigen molecular”, a explicat Roth. „Aceasta se produce atunci când particulele încărcate erodează suprafața gheții. Vaporii de apă pe care îi măsurăm acum provin din sublimarea gheții cauzată de evacuarea termică a vaporilor de apă din regiunile înghețate fierbinți.

Această descoperire adaugă anticipare următoarei misiuni ESA (Agenția Spațială Europeană), JUICE, care înseamnă JUpiter ICy moons Explorer. JUICE este prima misiune pe scară largă a programului Cosmic Vision 2015-2025 al ESA. Programată pentru lansare în 2022 și sosire la Jupiter în 2029, va petrece cel puțin trei ani făcând observații detaliate despre Jupiter și trei dintre cele mai mari luni ale sale, cu accent deosebit pe Ganymede ca corp planetar și habitat potențial.

Ganymede a fost identificat pentru investigații detaliate, deoarece oferă un laborator natural pentru analiza naturii, evoluției și potențialului de locuit al lumilor înghețate în general, rolul pe care îl joacă în sistemul satelit din Galileea și interacțiunile sale magnetice și mediul plasmatic.

„Rezultatele noastre pot oferi echipelor de instrumente JUICE informații valoroase care pot fi folosite pentru a rafina proiectele lor de observare pentru a optimiza utilizarea navelor spațiale”, a adăugat Roth.

În acest moment, misiunea Juno a NASA analizează atent Ganymede și a lansat recent noi imagini ale lunii înghețate. Juno studiază Jupiter și mediul său, cunoscut și sub numele de sistemul Jovian, din 2016.

Înțelegerea sistemului Jovian și dezvăluirea istoriei sale, de la originea sa până la posibila apariție a mediilor locuibile, ne va permite să înțelegem mai bine cum se formează și evoluează planetele gigantice de gaz și sateliții lor. În plus, sperăm că vor fi găsite informații noi despre habitabilitatea sistemelor exoplanetare asemănătoare lui Jupiter.

Referință: „O atmosferă acvatică sublimată pe Ganymede detectată din observațiile telescopului spațial Hubble” de Lorenz Roth, Nickolay Ivchenko, G. Randall Gladstone, Joachim Saur, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Philippa M. Molyneux și Kurt D. Retherford, iulie 26, 2021, Astronomia naturii.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01426-9

Telescopul spațial Hubble este un proiect de cooperare internațională între NASA și ESA (Agenția Spațială Europeană). Centrul de zbor spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, administrează telescopul. Space Telescope Science Institute (STScI) din Baltimore, Maryland, efectuează operațiuni științifice Hubble. STScI este operat pentru NASA de Asociația Universităților pentru Cercetări Astronomice din Washington, DC

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *