Четверг, 12.12.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Летный образец манипулятора для миссии "Луна-25" прошел необходимые испытания
20.11.2019 22:20 Давность: 22 days
Категория: Системы планет гигантов, Юпитер
Количество просмотров: 188

Прямая регистрация водяного пара в атмосфере Европы



С помощью 10-метрового телескопа Кек II 26 апреля 2016 года на Европе был зарегистрирован выброс водяного пара с расходом ~2.4 тонн в секунду.


Владислава Ананьева

Европа – самый маленький из галилеевых спутников Юпитера – демонстрирует молодую поверхность с многочисленными следами тектонической активности. Спутник прошел гравитационную дифференциацию и включает в себя металлическое ядро, силикатную мантию и ледяную кору. Толщина коры оценивается в 5-20 км, ниже находится глобальный соленый океан толщиной 60-160 км. Высокоэнергичные частицы из радиационных поясов Юпитера, где пролегает орбита Европы, и удары микрометеоритов выбивают молекулы воды из ледяной поверхности с темпом 1026-1027 молекул в секунду. В дальнейшем водяной пар частично диссоциирует на молекулярные кислород и водород, водород улетучивается в космос, а кислород, будучи более тяжелым, формирует эфемерную атмосферу Европы. Эта атмосфера обнаруживается по свечению в линиях кислорода в УФ-диапазоне, которое не раз наблюдал «Хаббл».

В 2012 году «Хаббл» обнаружил в южном полушарии Европы кратковременное свечение не только кислорода, но и водорода. Гравитация Европы не может удержать водород, поэтому его наличие означало, что он образовался незадолго до наблюдений путем диссоциации водяного пара. Объем эмиссии оценили в 1029 молекул в секунду, что превысило темпы «фонового выбивания водяного пара» в 100-1000 раз. Это было первое свидетельство наличия гейзеров на Европе, происходящих в настоящее время. Однако в отличие от гейзеров Энцелада, бьющих непрерывно, гейзеры Европы большую часть времени остаются неактивными. 

19 ноября 2019 года в онлайн-версии журнала Nature была опубликована статья, посвященная наблюдениям Европы с помощью инфракрасного спектрографа NIRSPEC, установленного на 10-метровом телескопе Кек II. Исследователи наблюдали Европу в одной из полос водяного пара (обычно около 2.9 мкм, один раз 5.5 мкм) в период с 3 февраля 2016 года по 7 мая 2017 года, всего было проведено 17 наблюдений. В 16 из них были получены только верхние пределы на содержание воды в атмосфере спутника в диапазоне значений (1.3-2.6)·1019 молекул/кв.м, но один раз – 26 апреля 2016 года – все-таки удалось обнаружить водяной пар в количестве (1.4 ± 0.4)·1019 молекул/кв.м или (7.0 ± 2.2)·1031 молекул в поле зрения спектрографа (1491х3420 км). Предположив, что зарегистрированный 26 апреля водяной пар является результатом одного выброса, авторы статьи оценили расход воды в 2360 ± 748 кг/с.

Спектры Европы, полученные спектрографом NIRSPEC. Вертикальный синий штрих показывает ожидаемое положение линии водяного пара на Европе, вертикальный красный штрих – положение линии водяного пара, формирующейся в земной атмосфере (теллурической). 26 апреля 2016 года водяной пар был зарегистрирован с достоверностью 3.1 сигма.

Выброс произошел в лидирующем полушарии (долгота ближайшей к Земле точки – 140 ± 40°), когда Европа находилась вблизи апоцентра своей орбиты вокруг Юпитера. Заметим, что и выброс 2012 года, зафиксированный «Хабблом», тоже произошел вблизи апоцентра.

Что же происходит с водяным паром дальше? По словам авторов исследования, сил притяжения Европы достаточно, чтобы удержать большую часть выброшенного вещества. Более 99% водяного пара снова вымерзнет на поверхности Европы, и лишь менее 1% подвергнется диссоциации на кислород и водород под действием заряженных частиц из магнитосферы Юпитера. Среднее время жизни молекулы водяного пара в атмосфере Европы оценили в ~887 секунд (около 15 минут).

Авторы подчеркивают, что пространственного разрешения спектрографа NIRSPEC недостаточно, чтобы определить источники выбросов. Фактически, изображение Европы занимает только 2 пикселя, что локализует гейзеры с точностью до полушария. Однако с запуском телескопа им. Джеймса Вебба пространственная точность возрастет до 340 км на пиксель. Особые надежды авторы возлагают на космические миссии Europa Clipper и JUICE, чье прибытие в систему Юпитера планируется на середину 30-х годов. Именно их наблюдения с близкого расстояния помогут разрешить загадку гейзеров Европы.

Источник: https://doi.org/10.1038/s41550-019-0933-6


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Пепельный свет

Пепельным светом называют видимое с Земли слабое свечение неосвещенной Солнцем части Луны. Его природа связана с тем, что... [далее]

Rambler's Top100