Hubble finder det første bevis på vanddamp på Jupiters måne Ganymede

For første gang, astronomer har afsløret beviser for vanddamp i atmosfæren på Jupiters måne Ganymedes. Denne vanddamp dannes, når is fra månens overflade sublimerer - dvs. går fra fast til gas.

Forskere brugte nye og arkivdatasæt fra NASAs Hubble-rumteleskop til at gøre opdagelsen, offentliggjort i tidsskriftet Natur astronomi .

Tidligere forskning har givet indicier for, at Ganymedes, den største måne i solsystemet, indeholder mere vand end alle jordens oceaner. Imidlertid, temperaturer der er så kolde, at vand på overfladen er frosset fast. Ganymedes hav ville ligge omkring 100 miles under skorpen; derfor, vanddampen ville ikke repræsentere dette oceans fordampning.

Astronomer genundersøgte Hubble-observationer fra de sidste to årtier for at finde dette bevis på vanddamp.

I 1998, Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) tog de første ultraviolette (UV) billeder af Ganymedes, som i to billeder afslørede farverige bånd af elektrificeret gas kaldet nordlysbånd, og gav yderligere bevis for, at Ganymedes har et svagt magnetfelt.

Lighederne i disse UV-observationer blev forklaret ved tilstedeværelsen af ​​molekylært oxygen (O ₂ ). Men nogle observerede funktioner matchede ikke de forventede emissioner fra en ren O ₂ atmosfære. På samme tid, forskere konkluderede, at denne uoverensstemmelse sandsynligvis var relateret til højere koncentrationer af atomær oxygen (O).

Som en del af et stort observationsprogram til støtte for NASAs Juno-mission i 2018, Lorenz Roth fra KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, Sverige stod i spidsen for holdet, der satte sig for at måle mængden af ​​atomær oxygen med Hubble. Holdets analyse kombinerede data fra to instrumenter:Hubbles Cosmic Origins Spectrograph (COS) i 2018 og arkivbilleder fra Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) fra 1998 til 2010.

Til deres overraskelse, og i modsætning til de oprindelige fortolkninger af dataene fra 1998, de opdagede, at der næsten ikke var noget atomært oxygen i Ganymedes atmosfære. Det betyder, at der skal være en anden forklaring på de tilsyneladende forskelle i disse UV-aurorabilleder.

Roth og hans team kiggede derefter nærmere på den relative fordeling af nordlyset i UV-billederne. Ganymedes overfladetemperatur varierer kraftigt i løbet af dagen, og omkring middag nær ækvator kan det blive så varmt, at isoverfladen frigiver (eller sublimerer) nogle små mængder vandmolekyler. Faktisk, de opfattede forskelle i UV-billederne er direkte korreleret med, hvor der kan forventes vand i månens atmosfære.

"Indtil videre var kun den molekylære oxygen blevet observeret, " forklarede Roth. "Dette produceres, når ladede partikler eroderer isoverfladen. Vanddampen, som vi målte nu, stammer fra issublimering forårsaget af den termiske udslip af vanddamp fra varme iskolde områder."

Denne konstatering tilføjer forventning til ESA (European Space Agency)'s kommende mission, JUICE, som står for JUpiter ICy moons Explorer. JUICE er den første store mission i ESA's Cosmic Vision 2015-2025-program. Planlagt til opsendelse i 2022 og ankomst til Jupiter i 2029, den vil bruge mindst tre år på at lave detaljerede observationer af Jupiter og tre af dens største måner, med særlig vægt på Ganymedes som en planetarisk krop og potentielt levested.

Ganymedes blev identificeret til detaljeret undersøgelse, fordi det giver et naturligt laboratorium til analyse af naturen, evolution og potentielle beboelighed i iskolde verdener generelt, den rolle det spiller i systemet af galileiske satellitter, og dets unikke magnetiske og plasma-interaktioner med Jupiter og dets miljø.

"Vores resultater kan give JUICE-instrumentholdene værdifuld information, som kan bruges til at forfine deres observationsplaner for at optimere brugen af ​​rumfartøjet, " tilføjede Roth.

Lige nu, NASAs Juno-mission tager et nærmere kig på Ganymedes og udgav for nylig nye billeder af den iskolde måne. Juno har studeret Jupiter og dens miljø, også kendt som det jovianske system, siden 2016.

At forstå det jovianske system og optrevle dets historie, fra dens oprindelse til den mulige fremkomst af beboelige miljøer, vil give os en bedre forståelse af, hvordan gasgigantplaneter og deres satellitter dannes og udvikler sig. Ud over, ny indsigt vil forhåbentlig blive fundet om beboeligheden af ​​Jupiter-lignende exoplanetariske systemer.