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 stanu 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 pochodzenia kosmicznego Hubble’a (COS) z 2018 r. oraz archiwalnych zdjęć ze spektrografu obrazowania kosmicznego (STIS) z lat 1998-2010.
Ku ich zaskoczeniu i wbrew pierwotnym interpretacjom danych z 1998 r. 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 przybycia 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 otoczenie, znane również jako system Jowisza, od 2016 roku.
Zrozumienie systemu Jowisza i rozwikłanie jego historii, od jego powstania do możliwego pojawienia się środowisk nadających się do zamieszkania, pozwoli nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstają i ewoluują gazowe olbrzymy i ich satelity. Ponadto, miejmy nadzieję, zostaną znalezione nowe spostrzeżenia dotyczące możliwości zamieszkania w układach egzoplanetarnych podobnych do Jowisza.
