Nel 1998, Lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha preso queste prime immagini ultraviolette (UV) di Ganimede, che ha rivelato un modello particolare nelle emissioni osservate dall'atmosfera lunare. La luna mostra bande aurorali che sono in qualche modo simili agli ovali dell'aurora osservati sulla Terra e su altri pianeti con campi magnetici. Questa era una prova illustrativa del fatto che Ganimede ha un campo magnetico permanente. Le somiglianze nelle osservazioni ultraviolette sono state spiegate dalla presenza di ossigeno molecolare (O 2 ). Le differenze erano spiegate all'epoca dalla presenza di ossigeno atomico (O), che produce un segnale che influenza un colore UV più dell'altro. Credito:NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)
Per la prima volta, gli astronomi hanno scoperto prove di vapore acqueo nell'atmosfera della luna di Giove Ganimede. Questo vapore acqueo si forma quando il ghiaccio della superficie lunare sublima, cioè trasforma da solido a gas.
Gli scienziati hanno utilizzato set di dati nuovi e d'archivio dal telescopio spaziale Hubble della NASA per fare la scoperta, pubblicato sulla rivista Astronomia della natura .
Ricerche precedenti hanno offerto prove circostanziali che Ganimede, la luna più grande del sistema solare, contiene più acqua di tutti gli oceani della Terra. Però, le temperature sono così fredde che l'acqua sulla superficie è congelata. L'oceano di Ganimede risiederebbe a circa 100 miglia sotto la crosta; perciò, il vapore acqueo non rappresenterebbe l'evaporazione di questo oceano.
Gli astronomi hanno riesaminato le osservazioni di Hubble degli ultimi due decenni per trovare questa prova del vapore acqueo.
Nel 1998, Lo Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) di Hubble ha preso le prime immagini ultraviolette (UV) di Ganimede, che ha rivelato in due immagini nastri colorati di gas elettrificato chiamati bande aurorali, e ha fornito ulteriori prove che Ganimede ha un debole campo magnetico.
Le somiglianze in queste osservazioni UV sono state spiegate dalla presenza di ossigeno molecolare (O 2 ). Ma alcune caratteristiche osservate non corrispondevano alle emissioni previste da un O . puro 2 atmosfera. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno concluso che questa discrepanza era probabilmente correlata a concentrazioni più elevate di ossigeno atomico (O).
Come parte di un ampio programma di osservazione per supportare la missione Juno della NASA nel 2018, Lorenz Roth del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, La Svezia ha guidato il team che si proponeva di misurare la quantità di ossigeno atomico con Hubble. L'analisi del team ha combinato i dati di due strumenti:il Cosmic Origins Spectrograph (COS) di Hubble nel 2018 e le immagini d'archivio dello Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) dal 1998 al 2010.
Questa immagine presenta la luna di Giove Ganimede vista dal telescopio spaziale Hubble della NASA nel 1996. Situato a 1/2 miliardo di miglia (oltre 600 milioni di chilometri) di distanza, Hubble può seguire i cambiamenti sulla luna e rivelare altre caratteristiche alle lunghezze d'onda dell'ultravioletto e del vicino infrarosso. Gli astronomi hanno ora utilizzato set di dati nuovi e d'archivio di Hubble per rivelare per la prima volta prove di vapore acqueo nell'atmosfera della luna di Giove, Ganimede, che è presente a causa della fuga termica del vapore acqueo dalla superficie ghiacciata della luna. Credito:NASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)
Con loro sorpresa, e contrariamente alle interpretazioni originali dei dati del 1998, scoprirono che nell'atmosfera di Ganimede non c'era quasi nessun ossigeno atomico. Ciò significa che deve esserci un'altra spiegazione per le apparenti differenze in queste immagini dell'aurora UV.
Roth e il suo team hanno quindi esaminato più da vicino la distribuzione relativa dell'aurora nelle immagini UV. La temperatura superficiale di Ganimede varia fortemente durante il giorno, e intorno a mezzogiorno vicino all'equatore può diventare sufficientemente caldo che la superficie del ghiaccio rilascia (o sublima) alcune piccole quantità di molecole d'acqua. Infatti, le differenze percepite nelle immagini UV sono direttamente correlate al punto in cui ci si aspetterebbe l'acqua nell'atmosfera lunare.
"Finora era stato osservato solo l'ossigeno molecolare, " ha spiegato Roth. "Questo è prodotto quando le particelle cariche erodono la superficie del ghiaccio. Il vapore acqueo che abbiamo misurato ora proviene dalla sublimazione del ghiaccio causata dalla fuga termica del vapore acqueo dalle regioni ghiacciate calde".
Questa scoperta aggiunge anticipazione alla prossima missione dell'ESA (Agenzia spaziale europea), SUCCO, che sta per JUpiter ICy moons Explorer. JUICE è la prima missione di grande classe nel programma Cosmic Vision 2015-2025 dell'ESA. Previsto per il lancio nel 2022 e l'arrivo su Giove nel 2029, passerà almeno tre anni a fare osservazioni dettagliate di Giove e di tre delle sue lune più grandi, con particolare enfasi su Ganimede come corpo planetario e potenziale habitat.
Ganimede è stato identificato per un'indagine dettagliata perché fornisce un laboratorio naturale per l'analisi della natura, evoluzione e potenziale abitabilità dei mondi ghiacciati in genere, il ruolo che svolge all'interno del sistema dei satelliti galileiani, e le sue interazioni magnetiche e plasma uniche con Giove e il suo ambiente.
"I nostri risultati possono fornire ai team dello strumento JUICE informazioni preziose che possono essere utilizzate per perfezionare i loro piani di osservazione per ottimizzare l'uso del veicolo spaziale, "aggiunse Roth.
Proprio adesso, La missione Juno della NASA sta esaminando da vicino Ganimede e ha recentemente rilasciato nuove immagini della luna ghiacciata. Giunone ha studiato Giove e il suo ambiente, noto anche come sistema gioviano, dal 2016.
Comprendere il sistema gioviano e svelarne la storia, dalla sua origine al possibile emergere di ambienti abitabili, ci fornirà una migliore comprensione di come si formano ed evolvono i pianeti giganti gassosi e i loro satelliti. Inoltre, si spera che si possano trovare nuove intuizioni sull'abitabilità dei sistemi esoplanetari simili a Giove.
