Телескоп «Хаббл» обнаружил водяной пар на Ганимеде

Используя данные, полученные космическим телескопом «Хаббл», планетологи обнаружили водяной пар в разреженной атмосфере спутника Юпитера Ганимеда.

Ганимед — самый крупный спутник в Солнечной системе. Он вдвое тяжелее Луны. По размеру Ганимед превосходит Меркурий, хотя и уступает ему по массе. У Ганимеда имеется слабая атмосфера, состоящая преимущественно из кислорода с незначительными количествами атомарного водорода.

Наличие атмосферы на Ганимеде и ее состав удалось узнать благодаря ультрафиолетовым вспышкам в полярных областях спутника, которые, вероятно, представляют собой полярные сияния. В их спектрах были обнаружены характерные линий атомарного и двухатомного (молекулярного) кислорода. Сходство между двумя полученными спектрами объяснялось присутствием молекулярного кислорода, тогда как различия объяснялись наличием атомарного кислорода. Позже в спектрах газов, вмороженных в лед на поверхности Ганимеда, был также обнаружен озон.

На поверхности Ганимеда имеется значительное количество водяного льда. Хотя лед находится при температуре до –185 градусов по Цельсию, потока заряженных частиц от Солнца оказывается достаточно, чтобы часть льда превращалась в водяной пар. Лоренц Рот (Lorenz Roth) из Королевского технологического института в Стокгольме и его коллеги провели комбинированный анализ новых спектров, полученных в 2018 году с помощью установленного на телескопе «Хаббл» ультрафиолетового спектрографа (COS), и архивных изображений, полученных «Хабблом» при помощи оптического спектрометра STIS в 1998 и 2010 годах.

К удивлению ученых, при новой интерпретации данных 1998 года они обнаружили, что в атмосфере Ганимеда почти не было атомарного кислорода. Это означало необходимость другого объяснения очевидных различий между изображениями ультрафиолетового сияния. Такое объяснение было найдено авторами в относительном распределении полярных сияний на двух изображениях.

Температура поверхности Ганимеда сильно колеблется в течение дня, и около полудня в области экватора может быть достаточно тепла, чтобы ледяная поверхность высвободила небольшое количество молекул воды. Фактически, видимые различия между спектрами напрямую коррелируют с тем, где в атмосфере спутника ожидается присутствие воды. «Изначально наблюдался только молекулярный кислород. Он появляется, когда заряженные частицы разрушают ледяную поверхность, — говорит Лоренц Рот. — Водяной пар, который мы сейчас обнаружили, возникает в результате сублимации льда из нагретых ледяных областей».

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.