Obserwacje z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble’a ujawniły stałą obecność pary wodnej na skutym lodem księżycu Jowisza – Europie. Co ciekawe, analiza wykazała, że para wodna w rzadkiej atmosferze występuje tylko po jednej stronie księżyca.
Europa – jeden z 79 księżyców Jowisza — jest czwartym co do wielkości księżycem Jowisza i szóstym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. To lodowa kula większa od planety karłowatej Pluton, ale nieco mniejsza od ziemskiego Księżyca. Na powierzchni Europy panują mroźne warunki ze średnią temperaturą rzędu minus 170 stopni Celsjusza.
Astronomowie podejrzewają jednak, że Europa kryje pod swoją lodową skorupą ogromny ocean, który być może mieści nawet dwa razy więcej wody niż ziemskie oceany. Dzięki temperaturze pochodzącej z wnętrza księżyca, w oceanach mogą panować warunki sprzyjające zachodzeniu złożonych reakcji chemicznych. Niektórzy badacze rozważają możliwość istnienia tam mikrobiologicznego życia.
Teraz zespół naukowców odkrył dowody na stale utrzymującą się parę wodną w rzadkiej atmosferze Europy. Wcześniejsze doniesienia o występowaniu na Europie pary wodnej dotyczyły aktywności gejzerów. Obserwacje przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble'a z 2013 roku oraz na nowo przeanalizowane w 2018 roku dane z sondy Galileo potwierdziły, że gejzery wyrzucają w przestrzeń kosmiczną pióropusze pary wodnej. Opis nowych obserwacji dotyczących stałej obecności pary wodnej w rozrzedzonej atmosferze Europy ukazał się na łamach „Geophysical Research Letters” (DOI: 10.1029/2021GL094289).
Para wodna w atmosferze Europy
Odkrycie to jest wynikiem nowej analizy archiwalnych obrazów wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w latach 1999-2015. Badacze przy użyciu techniki opracowanej przez Lorenza Rotha z Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie, która niedawno zaowocowała odkryciem pary wodnej w atmosferze Ganimedesa – innego księżyca Jowisza, znaleźli dowód na stałą obecność pary wodnej na Europie. Zakres czasowy analizowanych obrazów sugeruje długotrwałą obecność pary wodnej.
Dotychczas sądzono, że rzadka atmosfera Europy składa się wyłącznie z tlenu, ale szczegółowe analizy archiwalnych danych zarejestrowanych przy pomocy spektrografu STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) na Kosmicznym Teleskopie Hubble'a pokazały, że tuż nad powierzchnią Europy unosi się para wodna. Jednak nie jest ona równomiernie rozmieszczona na całej powierzchni obiektu, ale występuje tylko na jednej połowie księżyca, tej, która zwrócona jest w stronę przeciwną do kierunku ruchu księżyca wzdłuż swojej orbity. Przyczyna tej asymetrii nie jest do końca jasna.
Skąd ta para wodna?
– Obserwacja pary wodnej na Ganimedesie i po „tylnej” stronie Europy pozwala lepiej zrozumieć atmosferę lodowych księżyców – powiedział Roth. – Jednak wykrycie stabilnej wody na Europie jest nieco bardziej zaskakujące niż na Ganimedesie, ponieważ temperatury na powierzchni Europy są niższe niż na Ganimedesie – dodał.
Naukowcy tłumaczą obecność pary wodnej na powierzchni Europy jak i na Ganimedesie sublimacją lodu wodnego, czyli przejściem lodu bezpośrednio ze stanu stałego w parę wodną z pominięciem fazy ciekłej.
Europa Clipper i JUICE
Już wkrótce naukowcy będą mieli okazję dowiedzieć się więcej o Europie i innych lodowych księżycach Układu Słonecznego. W 2023 roku ma wystartować misja Europa Clipper, która posłuży do przeprowadzenia dogłębnych badań lodowego księżyca. Statek kosmiczny będzie niósł dziewięć instrumentów naukowych, w tym kamery i spektrometry do obrazowania powierzchni Księżyca w wysokiej rozdzielczości, magnetometr do pomiaru siły i kierunku pola magnetycznego oraz penetrujący lód radar do określania grubości lodowej skorupy nad oceanem. Sonda w trakcie swojej misji wykona od 40 do 45 przelotów nad Europą, badając lodową skorupę księżyca i podpowierzchniowy ocean dostarczając dane niezbędne do oceny środowiska Europy.
Ale nie jest to jedyna misja zmierzająca do Europy. Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Europejskiej Agencji Kosmicznej ma wystartować w 2022 roku i podejmie się zbadania atmosfery i magnetosfery Jowisza oraz trzech jego księżyców – Europy, Kallisto i Ganimedesa. Satelita pokona odległość 600 milionów kilometrów i znajdzie się na orbicie Jowisza w 2029 roku. JUICE będzie prowadził obserwacje przez co najmniej trzy lata.
W misje zaangażowani są specjaliści z Polski m.in. z Centrum Badań Kosmicznych PAN, spółki Creotech Instruments S.A., firmy Astronica, Astri Polska i Sener Polska.
Źródło: NASA, fot. ESA/Hubble, J. da Silva