Найдено доказательство стойкого присутствия водяного пара в одном полушарии Европы

Наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл ледяного спутника Юпитера Европы показали наличие стойкого водяного пара — но, как это ни странно, только в одном полушарии.

Европа скрывает под своей ледяной поверхностью огромный океан, что может предполагать условия, благоприятные для жизни. Этот результат расширяет понимание астрономами атмосферной структуры ледяных лун и помогает заложить основу для запланированных научных миссий в систему Юпитера, чтобы, в частности, исследовать, может ли среда в на расстоянии в 5,2 а.е.  от Солнца поддерживать жизнь.

Предыдущие наблюдения водяного пара на Европе были связаны с извергающимися сквозь лед шлейфами, как это сделал Хаббл в 2013 году. Они аналогичны гейзерам на Земле, но простираются более чем на 100 км в высоту. Они производят кратковременные капли водяного пара в атмосфере Европы, что составляет всего одну миллиардную давления от земной атмосферы.

Новые результаты, однако, показывают долгосрочное присутствие атмосферы водяного пара только в «заднем» полушарии Европы — той части спутника, которая всегда противоположна направлению движения Европы по своей орбите. Причина этой асимметрии между полушариями до конца не выяснена.

Это открытие было сделано на основе нового анализа архивных изображений и спектров телескопа Хаббл с использованием метода, который недавно привел к открытию водяного пара в атмосфере спутника Юпитера Ганимеда Лоренцем Ротом из института KTH Royal Institute of Technology, Space and Plasma Physics, Швеция.

«Наблюдение за водяным паром на Ганимеде и на обратной стороне Европы продвигает наше понимание атмосферы ледяных лун», — сказал Лоренц Рот. «Однако обнаружение стабильного водного присутствия на Европе немного более удивительно, чем на Ганимеде, потому что температура поверхности Европы ниже, чем на Ганимеде».

Европа отражает больше солнечного света, чем Ганимед, поэтому поверхность на 15 градусов по Цельсию холоднее, чем Ганимед. Дневной максимум на Европе — очень холодные минус 160 градусов по Цельсию. Тем не менее, даже при более низкой температуре, новые наблюдения предполагают, что водяной лед сублимируется, то есть преобразуется непосредственно из твердого состояния в пар без жидкой фазы — у поверхности Европы, как и на Ганимеде.

Чтобы сделать это открытие, Лоренц Рот углубился в архивные наборы данных Хаббла, выбрав ультрафиолетовые наблюдения Европы за 1999, 2012, 2014 и 2015 годы, когда она находилась на разных орбитальных позициях. Все эти наблюдения были сделаны с помощью спектрографа визуализации космического телескопа Хаббл (STIS). Ультрафиолетовые наблюдения STIS позволили определить содержание кислорода — одного из компонентов воды — в атмосфере Европы, и, интерпретируя силу излучения на разных длинах волн, он смог сделать вывод о наличии водяного пара.

Это обнаружение открывает путь для углубленных исследований Европы будущими зондами, включая Europa Clipper НАСА и миссию Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) Европейского космического агентства (ESA). Понимание образования и эволюции Юпитера и его спутников также помогает астрономам получить представление о подобных Юпитеру планетах вокруг других звезд.

Результаты были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.