Международная команда астрономов, проанализировав данные космического телескопа Hubble, впервые обнаружила свидетельства присутствия водяного пара на спутнике Юпитера Ганимеде.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy, а коротко о нем рассказывает Phys.org. Сообщается, что астрономы использовали в своей работе не только новые, но и архивные данные телескопа Hubble.
Это помогло впервые получить доказательства того, что в атмосфере Ганимеда присутствует водяной пар. Он образуется, когда лед с поверхности этой луны испаряется, переходя из твердого состояния в газ.
Примечательно, что ученые планировали проверить другую гипотезу. Еще в 1998 году спектрограф Hubble получил первые ультрафиолетовые изображения Ганимеда. На двух из них были зафиксированы яркие ленты наэлектризованного газа. Ученые сочли их тогда полосами полярных сияний. То открытие доказало, что Ганимед обладает слабым магнитным полем.
Сходство ультрафиолетовых изображений долгое время объяснялось присутствием в атмосфере молекулярного кислорода, типичного для атмосферы Земли. Однако последующие наблюдения показали, что возможные зафиксированные концентрации кислорода не соответствуют прогнозам моделей. Выявленное расхождение в данных связали с тем, что в атмосфере луны могут присутствовать более высокие, чем предполагалось, концентрации атомарного кислорода.
В новом исследовании международная команда намеревалась измерить количество атомарного кислорода с помощью телескопа Hubble. Для анализа были объединены данные двух инструментов: спектрографа COS, получившего свои сведения в 2018 году, и спектрографа STIS, собиравшего информацию в период с 1998 по 2010 годы.
Вопреки первоначальной интерпретации данных 1998 года оказалось, что в атмосфере Ганимеда почти нет атомарного кислорода. Это означает, что выявленному ранее феномену сходства-расхождения ультрафиолетовых изображений требуется дать новое объяснение.
Для этого команда еще раз детально изучила изображения. Было установлено, что температура на поверхности Ганимеда сильно варьируется в течение дня. Около полудня вблизи экватора она может подняться достаточно высоко для того, что поверхность льда начала таять, сублимируя небольшое количество молекул воды.
"До сих пор на Ганимеде наблюдался только молекулярный кислород, - пояснил ведущий автор исследования Лоренц Рот. - Это происходит, когда заряженные частицы разъедают поверхность льда. Водяной пар, который нам удалось измерить, возникает в результате сублимации льда, вызванной тепловым выходом водяного пара из нагретых ледяных областей".
Отметим, что Ганимед был выбран для детального исследования, поскольку он представляет собой естественную лабораторию для анализа природы, эволюции и потенциальной обитаемости ледяных миров в целом. Предыдущие исследования показали, что эта самая крупная луна в Солнечной системе содержит воды больше, чем все океаны Земли. Однако температура там настолько низкая, что вода на поверхности замерзает.
Известно также, что океан Ганимеда располагается примерно на 150-160 километров ниже его коры. Это исключает вероятность того, что водяной пар в атмосфере Ганимеда может представлять собой испарение этого океана.
"Понимание системы Юпитера и раскрытие ее истории, от ее происхождения до возможного появления пригодной для жизни среды, предоставит нам лучшее понимание того, как формируются и развиваются газовые планеты-гиганты и их спутники, - пишут в своей работе исследователи. - Кроме того, мы надеемся, что будет найдено новое понимание потенциальной обитаемости экзопланетных систем, подобных Юпитеру".