Повторный анализ архивных наблюдений космического телескопа «Hubble» за Ганимедом привел к обнаружению в его атмосфере водяного пара, который вырывается с ледяной поверхности спутника Юпитера под действием солнечного нагрева. Об открытии сообщается в журнале Nature Astronomy.
«Ганимед – исключительный спутник в нескольких отношениях: он является крупнейшим в Солнечной системе и единственным, обладающим магнитным полем. Недавно космический аппарат «Juno» совершил близкий подход к луне Юпитера и, вероятно, скоро будут открытия, основанные на данных, полученных с помощью инструментов зонда. Однако не только новые наблюдения приводят к раскрытию тайн, иногда архивные данные могут содержать незамеченную информацию», – рассказывают авторы исследования.
Художественное представление Юпитера и Ганимеда. Credit: ESA/Hubble, M. Garlick
В 1998 году «Hubble» впервые сделал снимки Ганимеда в ультрафиолетовом диапазоне в «цветах» с помощью инструмента «Space Telescope Imaging Spectrograph» (STIS), которые не только выявили полярные сияния, указывающие на присутствие у него магнитного поля, но и показали сходство и расхождения в их визулизации на двух различных длинах волн.
«Изначально совпадающие области на снимках объяснили молекулярным кислородом в атмосфере спутника, а различия – атомарным кислородом, который сильнее влияет на одну длину волны, чем на другую. Однако в 2018 году в рамках программы наблюдений в поддержку «Juno» были получены данные с помощью инструмента «Cosmic Origins Spectrograph» (COS) – высокоточного спектрографа «Hubble» ультрафиолетового диапазона, установленного в 2009 году. Измерения, направленные на выявления атомарного кислорода в атмосфере Ганимеда, к нашему удивлению показали практически полное его отсутствие. Это означало, что должно быть другое объяснение различий в изображениях», – отмечают авторы исследования.
Два снимка Ганимеда в ультрафиолетовом диапазоне в различных «цветах», полученные космическим телескопом «Hubble» в 1998 году. Credit: L. Roth/NASA/ESA/STScI
Повторный анализ двух изображений в ультрафиолетовом диапазоне показал, что различие в данных, которые ожидаются, если бы в атмосфере Ганимеда находился только молекулярный кислород, более выражено вблизи дневной стороны спутника. Температура поверхности луны сильно колеблется в течение суток, и только когда солнце находится в зените, она становится достаточно теплой, чтобы лед высвобождал небольшое количество молекул воды. Таким образом, разница в изображениях отмечена именно там, где можно было бы ожидать присутствие водяного пара в атмосфере, который оказывает на спектральный сигнал такое же влияние, как атомарный кислород.
«В более широком смысле открытие показывает, что часто нужно знать, на чем акцентировать внимание при анализе данных. Доказательства присутствия водяного пара в атмосфере Ганимеда были у нас на руках уже с 1998 года, однако только с дополнительной информацией и через разработку теоретических моделей мы выяснили, что и где нужно было искать. Скорее всего, в огромном наборе данных о планетах, звездах, галактиках и Вселенной, который «Hubble» накопил за три десятилетия своей работы, можно обнаружить еще много нового, просто необходимо искать в нужном месте», – заключили авторы исследования.