Το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb ξεκλειδώνει τα μυστικά των φεγγαριών του Δία

Δύο νέες μελέτες που σχετίζονται με το πρόγραμμα Early

Release


Science

του διαστημικού τηλεσκοπίου

James Webb

έχουν δημοσιευτεί, και οι δύο έχουν να κάνουν με τα φεγγάρια του Δία, δηλαδή τον Γανυμήδη και την Ιώ.

Η πρώτη μελέτη, με επικεφαλής την αστρονόμο Samantha Trumbo από το Πανεπιστήμιο Cornell και


δημοσίευσε


σε

Προόδους της Επιστήμης

, παρουσιάζει μια συναρπαστική πρώτη—την άνευ προηγουμένου ανίχνευση υπεροξειδίου του υδρογόνου στον Γανυμήδη. Η δεύτερη μελέτη,


δημοσίευσε


σε

JGR: Πλανήτες

αποκαλύπτει ένα άλλο καθαρό εύρημα — θειούχες αναθυμιάσεις, συγκεκριμένα μονοξείδιο του θείου, στην Ιω.

Και οι δύο ανακαλύψεις συνδέονται με μια αρκετά ισχυρή δύναμη: την τεράστια επιρροή του Δία στους φυσικούς του δορυφόρους. Και οι δύο μελέτες έγιναν δυνατές από το νέο σούπερ σταρ της αστρονομίας—το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST).

«Αυτό δείχνει ότι μπορούμε να κάνουμε απίστευτη επιστήμη με το [JWST] σε αντικείμενα του ηλιακού συστήματος, ακόμα κι αν το αντικείμενο είναι πραγματικά πολύ φωτεινό, όπως ο Δίας, αλλά και όταν κοιτάς πολύ αμυδρά πράγματα δίπλα στον Δία», εξήγησε ο Imke de Pater, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια-Μπέρκλεϋ.


δελτίο τύπου


.

Απολυμαντικό στους στύλους

Για την έρευνα Ganymede, η ομάδα χρησιμοποίησε το φασματόμετρο εγγύς υπέρυθρο του Webb (NIRSpec) για να δει πώς το φως απορροφήθηκε από το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2) κοντά στις πολικές περιοχές του φεγγαριού. Η παρουσία αυτής της χημικής ουσίας, την οποία χρησιμοποιούμε στη Γη ως απολυμαντικό και λευκαντικό παράγοντα, προκύπτει από την αλληλεπίδραση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων γύρω από τον Δία και τον Γανυμήδη, και τον πάγο που καλύπτει το φεγγάρι.

Το τηλεσκόπιο Webb «που αποκαλύπτει την παρουσία υπεροξειδίου του υδρογόνου στους πόλους του Γανυμήδη δείχνει για πρώτη φορά ότι τα φορτισμένα σωματίδια που διοχετεύονται κατά μήκος του μαγνητικού πεδίου του Γανυμήδη αλλάζουν κατά προτίμηση τη χημεία της επιφάνειας των πολικών καλυμμάτων του», είπε ο Τράμπο. Εξάλλου, ο Γανυμήδης είναι το μόνο φεγγάρι στο ηλιακό σύστημα που είναι γνωστό ότι φιλοξενεί το δικό του μαγνητικό πεδίο.

Η ομάδα υποστηρίζει ότι η ραδιόλυση – η διαδικασία κατά την οποία η ακτινοβολία διασπά τα μόρια – βρίσκεται πίσω από την παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου στον Γανυμήδη. «Όπως ακριβώς το μαγνητικό πεδίο της Γης κατευθύνει φορτισμένα σωματίδια από τον ήλιο στα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη, προκαλώντας το σέλας, το μαγνητικό πεδίο του Γανυμήδη κάνει το ίδιο με τα φορτισμένα σωματίδια από τη μαγνητόσφαιρα του Δία», πρόσθεσε ο Τράμπο. «Όχι μόνο αυτά τα σωματίδια καταλήγουν σε σέλας στον Γανυμήδη, αλλά επίσης προσκρούουν στην παγωμένη επιφάνεια».

Υπεροξείδιο του υδρογόνου έχει επίσης ανιχνευθεί στην Ευρώπη, ένα άλλο φεγγάρι του Ιοβίου, και παρατηρείται σε μεγάλο μέρος της επιφάνειας του φεγγαριού. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο ότι η Ευρώπη δεν έχει μαγνητικό πεδίο, το οποίο κανονικά θα προστατεύει την επιφάνεια από τα εισερχόμενα, ταχέως κινούμενα σωματίδια.

Αντιδραστικό αέριο γύρω από την Ιώ

Η δεύτερη μελέτη περιγράφει λεπτομερώς τις παρατηρήσεις του Webb για την Io, οι οποίες αποκάλυψαν την παρουσία πολλαπλών συνεχιζόμενων εκρήξεων στο ηφαιστειακό φεγγάρι. Αυτό περιελάμβανε μια λάμψη στο Loki Patera – ένα ηφαιστειακό σύμπλεγμα – και μια πολύ φωτεινή έκρηξη στο ηφαίστειο Kanehekili Fluctus. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα στην Ιώ είναι το αποτέλεσμα των εξαιρετικά ισχυρών βαρυτικών δυνάμεων που ασκούνται από τον Δία, η οποία δημιουργεί παλιρροϊκή θέρμανση μέσα στο φουσκάλες σελήνης. Είναι σημαντικό ότι η ομάδα, στην οποία περιλαμβανόταν ο de Pater, συνέδεσε μια ηφαιστειακή έκρηξη με το αέριο μονοξείδιο του θείου (SO), συγκεκριμένα την έκρηξη στο Kanehekili Fluctus.

«Είναι η πρώτη φορά που αυτή η εκπομπή έχει δει πάνω από ένα ενεργό ηφαίστειο και υποδηλώνει ότι τέτοιες εκπομπές παράγονται από [sulfur monoxide] μόρια αμέσως μόλις φύγουν από τον αεραγωγό», γράφουν οι επιστήμονες στην εφημερίδα. Η παρατήρηση έγινε στις 15 Νοεμβρίου 2022, όταν η Ιώ βρισκόταν στη σκιά του Δία, εμποδίζοντας έτσι το ανακλώμενο φως του Δία να υπερνικήσει το φως της ίδιας της Ιώ.

Η ατμόσφαιρα της Ιώ αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του θείου (SO2), προϊόν τήξης πάγου διοξειδίου του θείου και ηφαιστειακών εκρήξεων. Αυτά τα ηφαίστεια παράγουν επίσης μονοξείδιο του θείου, το οποίο είναι δύσκολο να ανιχνευθεί. Όταν, ωστόσο, βρίσκεται στη σκιά του Δία, το διοξείδιο του θείου στην ατμόσφαιρα της Ιώ παγώνει στην επιφάνεια, αφήνοντας πίσω μονοξείδιο του θείου και πρόσφατα εκπεμπόμενο ηφαιστειακό αέριο διοξείδιο του θείου. Ευεργετικά, το λαμπερό μονοξείδιο του θείου γίνεται ορατό όταν ρίχνεται στη σκιά του Δία.

Ο De Pater παρατήρησε προηγουμένως την Io χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Keck στη Χαβάη και ανακάλυψε χαμηλά επίπεδα εκπομπών SO σε όλο το φεγγάρι, αλλά δεν μπόρεσε να τα συνδέσει με κανένα ενεργό ηφαίστειο. Υποψιάζεται ότι αυτές οι εκπομπές, μαζί με το SO2 που παρατηρείται κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης, προέρχονται από κρυμμένα ηφαίστεια που απελευθερώνουν αέριο αλλά όχι ορατή σκόνη. Πριν από δύο δεκαετίες, η ομάδα του De Pater πρότεινε ότι η σπάνια κατάσταση των εκπομπών SO θα μπορούσε να συμβεί μόνο σε θερμές ηφαιστειακές οπές και να διαρκέσει αρκετά σε μια αραιή ατμόσφαιρα ώστε να εκπέμπει ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός, παρόμοιο με το πώς παράγονται τα σέλας της Γης.

«Η σχέση μεταξύ SO και ηφαιστείων συνδέεται με μια υπόθεση που είχαμε το 2002 για να εξηγήσουμε πώς θα μπορούσαμε να δούμε καθόλου την εκπομπή SO», εξήγησε ο de Pater. «Ο μόνος τρόπος που θα μπορούσαμε να εξηγήσουμε αυτή την εκπομπή είναι εάν το SO διεγείρεται στην ηφαιστειακή οπή σε θερμοκρασία 1.500 Kelvin [ 2,240 degrees Fahrenheit] περίπου, και ότι βγαίνει σε αυτή τη διεγερμένη κατάσταση, χάνει το φωτόνιό του μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, και αυτή είναι η εκπομπή που βλέπουμε. Έτσι, αυτές οι παρατηρήσεις είναι οι πρώτες που δείχνουν στην πραγματικότητα ότι αυτός είναι ο πιο πιθανός μηχανισμός για το γιατί βλέπουμε αυτό το SO.

Ο De Pater σημείωσε ότι η λάμψη του Loki Patera ευθυγραμμίστηκε με τον κύκλο έκρηξής του, στον οποίο φωτίζεται περίπου κάθε 500 ημέρες της Γης για μερικούς μήνες.

Ο Webb συνεχίζει να εκπλήσσει, είτε πραγματοποιεί ανακαλύψεις εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, είτε μόλις μερικά εκατομμύρια μίλια από το σπίτι.

Για περισσότερες διαστημικές πτήσεις στη ζωή σας, ακολουθήστε μας




Κελάδημα




και σελιδοδείκτης Gizmodo’s dedicated



Σελίδα Spaceflight



.