«Хаббл» впервые обнаружил свидетельства атмосферы из водяного пара на спутнике Юпитера Ганимеде
Наличие крайне разреженной атмосферы у этого огромного естественного спутника Юпитера ученые подозревали давно. До недавнего времени предполагалось, что она состоит из кислорода, который выбивается заряженными частицами из ледяной поверхности Ганимеда. Новые данные показывают, что существует еще один механизм пополнения его газовой оболочки материей — в процессе сублимации воды в результате нагрева солнечным светом.
Ганимед — любопытнейший объект для исследований. Это крупнейший из всех спутников планет Солнечной системы. По размеру он превосходит Меркурий, хотя легче каменистой планеты более чем вдвое. А в сравнении с далеко не маленькой Луной этот объект вовсе кажется колоссальным — он массивнее естественного спутника в два с лишним раза. Благодаря таким внушительным характеристикам Ганимед похож скорее на планету: у него есть собственное магнитное поле и дифференцированные недра. Так что вопрос о наличии атмосферы, пусть и очень разреженной, возник давно.
Ее нашли при помощи наземных инструментов в 1972 году, во время покрытия Ганимедом звезды. Тогда приповерхностное давление на этом спутнике оценили в 0,1 паскаля. Тем не менее всего через семь лет данные с пролетающего мимо системы Юпитера аппарата «Вояджер-1» поубавили энтузиазм астрономов. Инструменты зонда определили верхнюю границу концентрации молекул у поверхности Ганимеда, характерную для давления газа не более чем в 2,5 микропаскаля. А это уже без малого на пять порядков меньше вещества. Уточнение тем ценнее, что сделано оно благодаря измерениям в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, а не в видимом свете, который дает значительно более ясную картину.
Вплоть до 1995 года новую информацию об атмосфере Ганимеда получить не удавалось. Но Космический телескоп имени Хаббла предоставил новые данные. Он обнаружил слабую концентрацию молекулярного кислорода (O2), укладывающуюся в пределы, которые установил ранее «Вояджер». Уточнить эти измерения удалось спустя три года, когда околоземный аппарат получил новые инструменты. Тогда же выяснилась небольшая странность: некоторые спектральные линии выходили за пределы, характерные для молекулярного кислорода.
Интерпретируя эти результаты, ученые решили, что часть газа над поверхностью Ганимеда представляет собой атомарный кислород. Эта разреженная атмосфера пополняется за счет высокоэнергетических частиц солнечного ветра, проникающих через магнитосферу спутника и выбивающих молекулы или атомы из водяного льда. Водород очень легкий и почти сразу улетучивается, а вот кислород успевает ненадолго задержаться. Его концентрации достаточно, чтобы часть электронов, захватываемых линиями магнитных полей Ганимеда и Юпитера, возбуждала отдельные атомы, которые, в свою очередь, испускали фотоны. Собственно говоря, по этим полярным сияниям в ультрафиолетовом диапазоне «Хаббл» и «увидел» искомый кислород.
Однако международная команда под руководством шведского астрофизика Лоренца Рота (Lorenz Roth) решила изучить вопрос несколько глубже. В своих изысканиях ученые объединили архивные данные с двух разных инструментов «Хаббла», а также сравнительно свежие наблюдения 2018 года — и проанализировали их вместе. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy. Авторами научной работы стали специалисты из Королевского технологического (Швеция) и Юго-западного исследовательского института (США), а также Кельнского (Германия) и Льежского (Франция) университетов.
Снимок полос авроры (полярных сияний вдали от магнитных полюсов) в атмосфере Ганимеда, запечатленный спектрометром Хаббла в 2018 году. Линии излучения соответствуют смеси молекулярного кислорода (O2) и водяного пара (H2O). Повышение концентрации последнего коррелирует с нагревом поверхности во время местного дня / ©https://doi.org/10.1038/s41550-021-01426-9 
Аналогичные изображения, полученные в 1998 году и проанализированные снова командой Рота / ©https://doi.org/10.1038/s41550-021-01426-9
Более детальный взгляд на внушительный объем спектральных измерений и снимков в ультрафиолетовом диапазоне позволил специалистам уточнить состав атмосферы Ганимеда. Помимо молекулярного кислорода, в ней есть водяной пар — именно его заметил «Хаббл» в 1998 году. Но тогда ученым не хватило данных, чтобы точно это установить, так что они выбрали более вероятный вариант (атомарный кислород). Этот вывод был предпочтительнее еще потому, что предложенный механизм газообразования — выбивание молекул и атомов из водяного льда — не может объяснить наличие пара в атмосфере.
Но благодаря большему количеству данных, которые еще и собраны во время продолжительных наблюдений, команда Рота уверена: у поверхности Ганимеда сравнительно много пара, причем появляется он там в результате сублимации воды изо льда. Дело в том, что в течение местных суток температура поверхности крупнейшего спутника Юпитера колеблется в значительных пределах. На освещенной Солнцем стороне складываются условия, когда тепла становится достаточно для перехода некоторых молекул воды из твердого вещества в газ. Нет, плюсовой температуры там никогда не бывает, но в условиях, близких к абсолютному вакууму, этот процесс начинается и всего при ста кельвинах.
Это открытие здорово пополняет копилку знаний человечества о ледяных лунах Юпитера, особенно в свете скорого запуска миссии JUICE. Задачей этого аппарата, создаваемого Европейским космическим агентством, станет изучение как самого газового гиганта, так и трех из Галилеевых спутников: Ганимеда, Каллисто и Европы. Старт намечен на 2022 год, а начало исследовательской кампании — на 2029-й. Интерес ученых к крупнейшим спутникам Юпитера объясняется невероятно благоприятными для возникновения жизни условиями на них. Так, у Ганимеда и Европы наличие подповерхностного океана жидкой воды подтверждено с большой достоверностью, а у Каллисто его подозревают.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
На протяжении десятилетий Тель-Авив воздерживался от этого шага, чтобы не испортить отношения с Турцией. Но после действий Израиля 2023-2026 годов официальная Анкара, как и множество государств мира, неоднократно осуждала Израиль, из-за чего изменилась и его позиция по геноциду.
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Ученые Института истории материальной культуры РАН завершили первый этап комплексного проекта по изучению перехода от мезолита к неолиту в Юго-Восточной Прибалтике. Спустя 50 лет после экспедиций выдающегося ученого ИИМК РАН Владимира Тимофеева специалисты вернулись на ключевые памятники Калининградской области, чтобы с помощью современных методов ответить на вопрос о появлении глиняной посуды в регионе аномально поздно — лишь в V тысячелетии до нашей эры.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии