Astronomowie odkryli obecność pary wodnej w rozrzedzonej atmosferze Ganimedesa, jednego z księżyców Jowisza. Powstaje ona w wyniku sublimacji lodu znajdującego się na powierzchni obiektu. To zjawisko polega na przechodzeniu lodu bezpośrednio ze stanu stałego w gaz. Odkrycie było możliwe dzięki analizie danych zbieranych przez ostatnie 20 lat przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.
Ganimedes jest największym księżycem w Układzie Słonecznym. Już wcześniej naukowcy podejrzewali, że może się na nim znajdować więcej wody, niż we wszystkich oceanach na Ziemi. Jednak panujące tam niskie temperatury sprawiają, że woda pozostaje cały czas zamarznięta.
W 1998 roku Kosmiczny Teleskop Hubble'a wykonał pierwsze zdjęcia Ganimedesa w ultrafiolecie. Można było na nich zobaczyć wstęgi naelektryzowanego gazu w atmosferze. Naukowcy uzyskali dowody na występowanie słabego pola magnetycznego wokół księżyca Jowisza.
Początkowo badacze uważali, że w atmosferze Ganimedesa znajduje się jedynie tlen cząsteczkowy (O2). Jednak nie wszystkie obserwacje do siebie pasowały. Rozbieżności te próbowali wyjaśnić występowaniem wyższych stężeń tlenu atomowego (O). Okazało się to błędem. Nowe odkrycia opublikowano w czasopiśmie „Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-021-01426-9).
W 2018 roku zespół naukowców pod kierownictwem Lorenza Rotha z Royal Institute of Technology w Sztokholmie otrzymał zadanie wsparcia Juno – jednej z misji NASA. W ramach dużego programu obserwacyjnego eksperci mieli ostatecznie zmierzyć ilość tlenu występującego na Ganimedesie w postaci atomowej.
Analiza zespołu łączyła dane uzyskane z dwóch instrumentów: Hubble Cosmic Origins Spectrograph z 2018 roku oraz archiwalne obrazy ze Space Telescope Imaging Spectrograph z lat 1998-2010.
Ku zaskoczeniu naukowców pierwotne wnioski z analiz okazały się błędne, bo w atmosferze Ganimedesa praktycznie nie występował tlen w postaci atomowej. Otwarte jednak pozostało pytanie co powoduje zorze, zaobserwowane na zdjęciach w ultrafiolecie.
Roth i jego zespół przyjrzeli się rozmieszczeniu naładowanych cząstek gazu. Temperatura powierzchni Ganimedesa waha się w ciągu dnia. Około południa w okolicy równika może stać się na tyle „ciepło” (ok. minus 150 st. C), że powierzchnia lodu uwalnia niewielkie ilości cząsteczek wody w procesie znanym jako sublimacja. Naukowcy odkryli, że zaobserwowane różnice w obrazach UV są bezpośrednio związane z miejscami, gdzie można spodziewać się występowania wody w atmosferze.
Odkrycie jest ważne nie tylko dla NASA. Niedługo wystartować ma misja Europejskiej Agencji Kosmicznej o nazwie JUICE, będącej skrótem od „Jupiter Icy Moons Explorer”. Wystrzelenie sondy ma nastąpić w 2022 roku, a obserwacje Jowisza i jego największych księżyców rozpoczną się w 2029 roku i potrwają co najmniej 3 lata. Badacze wiążą szczególne nadzieje z Ganimedesem, jako potencjalnym miejscem do zamieszkania dla ludzi.
Ganimedes nadaje się do szczegółowych badań, ponieważ stanowi naturalne laboratorium. Naukowcy chcą przeanalizować jego skład, ewolucję, potencjalną możliwość zamieszkania podobnych lodowych światów, unikalne oddziaływania magnetyczne i plazmowe z Jowiszem oraz pozostałymi księżycami.
- Nasze odkrycia mogą dostarczyć zespołowi JUICE cennych informacji, które pomogą udoskonalić ich plany obserwacyjne i zoptymalizować wykorzystanie sondy kosmicznej - przekonuje Roth.
Źródło: Space Telescope Science Institute, fot. NASA/JPL-Caltech/SwRL/MSSS
