Астрономія
Астрономія

«Габбл» побачив водяну пару в атмосфері супутника Юпітера Ганімеда

Астрономам за допомогою космічного телескопа «Габбл» вдалося підтвердити наявність водяної пари в атмосфері найбільшого супутника Сонячної системи. Досі ми мали лише непрямі докази, однак додатковий аналіз даних зі спектрографів показав, що атомарний кисень в атмосфері все ж пов'язаний із випаровуванням води з Ганімеда. Імовірно, що пара утворюється через сублімацію криги супутника під дією сонячного випромінювання, повідомляють вчені у Nature Astronomy.

Ганімед, знятий телескопом «Габбла» у 1996 / NASA, ESA, John Spencer  

Ганімед, знятий телескопом «Габбла» у 1996 / NASA, ESA, John Spencer

Чому вчені взагалі вирішили, що з Ганімеда випаровується вода?

Система Юпітера стала однією з найбільш досліджуваних за останні два з половиною десятиліття — що сам Юпітер як найбільша і наймасивніша планета Сонячної системи, що його унікальні супутники, неймовірно захоплюють вчених. Зокрема найбільша планета володіє і найбільшим супутником — Ганімедом. Він приваблює астрономів своїм величезним підповерхневим океаном та як єдиний супутник з власною магнітосферою, яка допомагає йому утримувати в атмосфері атомарний водень. Більш того, деякі зі спостережень за Ганімедом в ультрафіолетовому спектрі телескопа «Габбл» показали, що його атмосфера приховує і атомарний кисень, тож ми мали б знайти і пару в атмосфері.

Але досі переконливих доказів не було, поки шведські астрономи з Королівського технологічного інституту Стокгольма не переглянули спостереження спектрометрів «Габбла» COS і STIS за останні два десятиліття — з 1998 по 2010 рік та за 2018 рік. Відносна інтенсивність викидів кисню вимагає внеску саме водяної пари.

Як на ньому може утворюватися пара?

Звісно, що це не було б випаровування води безпосередньо з океану супутника — він занадто холодний, а тому ховає океан принаймні на глибині 200 кілометрів під шаром криги. Але альтернативним джерелом ᴴ²ᴼ може бути сублімація водяного льоду з поверхні Ганімеда під дією сонячного випромінювання і потоків частинок. Це підтверджується більшою кількістю заміряної кількості води у субсонячних областях на нижчих широтах. Цей аналіз став першим прямим свідченням не лише наявності пари в атмосфері Ганімеда, а і загалом процесу сублімації льоду з поверхонь крижаних космічних тіл. Причому цим явище можна буде пояснити і рельєф супутника — наприклад, його так звані темні області. Спектральний аналіз поверхні також узгоджується зі спостережуваними кількостями водяної пари — так концентрація збільшується там, де більша кількість чистої криги. Тож отримані результати накладають обмеження на роботу, наприклад, майбутньої міжпланетної станції JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), яка потрапить у систему Юпітера вже за 8 років. Тим паче, що вже зараз новий аналіз пояснив, чому ми раніше не бачили пари на Ганімеді — він просто по-різному нагрівається протягом дня. І так ще у 1998 році спектрограф «Габбла» STIS не міг отримати точних даних, бо побачені ним барвисті смуги наелектризованого газу, значно відрізнялися на різних зображеннях. А вчені заявили, що це можливо завдяки тому, що близько полудня поблизу екватора на Ганімеді значно теплішає, тож там крига краще сублімує та вивільняє пару. І тому вдалині від підсонячної області в основному реєструється молекулярний кисень.

Зображення зі спектрографа «Габбла» STIS / NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

Зображення зі спектрографа «Габбла» STIS / NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

Супутники планети є надзвичайно цікавими астрономам тілами, які здатні нагрівати один одного та приховують у своїх надрах океани. Розуміння системи Юпітера і розкриття її історії, від її походження до можливої ​​появи придатного для життя середовища на його супутниках є важливою частиною місій, які відправляються на відстань 5,2 астрономічних одиниць від нас.