Телескопът Джеймс Уеб показа нови детайли за спътниците на Юпитер

Спектроскопската карта на Ганимед (вляво), получена с помощта на космическата обсерватория Джеймс Уеб, показва поглъщане на светлина в близост до полюсите, характерно за водородния пероксид. Вдясно е инфрачервено изображение на Йо, показващо горещи вулканични изригвания. Автори са Саманта Тръмбо, Корнел, и Имке де Патер, Калифорнийски университет, Бъркли.

Космическият телескоп Джеймс Уеб разкрива нови тайни за галилеевите спътници на Юпитер. По-конкретно Ганимед, най-големият спътник, и Йо, най-вулканично активният. Благодарение на чувствителността на инфрачервените камери и високата разделителна способност на спектрометъра на Уеб са направени две много интересни открития.

В първото изследване астрономите описват откриването на водороден пероксид в близост до полюсите на Ганимед. Тази молекула (H2O2) е открита благодарение на измерванията на спектрометъра NIRSpec (Near InfraRed Spectrometer) и според учените е получена от въздействието на заредени частици върху ледената повърхност на спътника. Второто изследване показва откриването на серни пари на Йо, което също е повлияно от близостта му с газовия гигант.

Водороден пероксид на полюсите на Ганимед

Според изследователите водородният пероксид, открит в инфрачервения диапазон на спектрите, получени с помощта на апарата Уеб, се образува под действието на заредените частици на Юпитер, които попадат във водния лед близо до полюсите на Ганимед и разбиват водните молекули на фрагменти (този процес се нарича радиолиза). След това те се рекомбинират и образуват H2O2.

Причината радиолизата да се случва главно около полюсите на спътника, а не равномерно по цялата му повърхност, е интензивното му магнитно поле, което отклонява заредените частици към полюсите.

„Точно както магнитното поле на Земята насочва заредените частици от Слънцето към по-високите географски ширини, което предизвиква полярното сияние“, обяснява Саманта Тръмбо, докторант в Университета Корнел и водещ автор на изследването за Ганимед.

Като открива наличието на водороден пероксид на полюсите на Ганимед, Уеб за първи път ни показва, че заредените частици, направлявани по протежение на магнитното му поле, променят химическия състав на повърхността на полярните му шапки. Тръмбо и Майкъл Браун, професор по планетарна астрономия в Калифорнийския технологичен институт, по-рано изследваха водородния пероксид на Европа, друг от четирите Галилееви спътника на Юпитер. На Европа обаче водородният пероксид е открит на по-голямата част от повърхността ѝ, тъй като липсва магнитно поле, което да я предпазва от бързо движещите се частици, които се носят около Юпитер. Тръмбо добавя:

„Това вероятно е много важен и широко разпространен процес. Наблюденията на Ганимед дават представа за това как подобна радиолиза на водата може да стимулира химичните процеси на ледените тела във външната Слънчева система, включително близките Европа и Калисто“.

Да напомним, че в магнитопаузата на планетите – границата между магнитосферата и междупланетния слънчев вятър – възниква странно явление, известно като нестабилност на Келвин-Хелмхолц (KHI), което води до образуването на магнитни вихри. Благодарение на космическата сонда Джуно (Juno) изследователите за първи път потвърдиха честото присъствие на гигантски магнитни вихри в магнитопаузата на Юпитер. И  още, плазмата в магнитосферата на Юпитер се събира в екваториалната област (на ниски географски ширини) и образува диск около планетатаТова допълнително увеличава магнитното поле на планетата.

Сернистата среда на Йо

Новите наблюдения на спътника Йо, извършени от космическия телескоп Джеймс Уеб, разкриват няколко текущи изригвания. Най-забележителни са повишената яркост на вулканичния комплекс, наречен Патера Локи, наблюдаван наскоро от сондата на НАСА Джуно, и изключително яркото изригване в Kanehekili Fluctus.

Последното наблюдение представлява нов рекорд. Всъщност за първи път изследователите успяват да свържат вулканично изригване със специфична емисионна характеристика, причинена от така наречените „забранени“ преходи на газообразния серен оксид (SO).

Серният диоксид (SO2) е основният компонент на атмосферата на Йо, който се получава както от сублимацията на SO2-лед, така и от вулканични изригвания, подобно на земните. Въпреки това учените са открили и серен оксид (SO). Обикновено той е труден за откриване, тъй като се образува при неблагоприятни преходи, но е от решаващо значение за разбирането на вулканичната дейност.

Благодарение на Уеб стана възможно да се открият светещи SO газове, което за първи път демонстрира техния вулканичен произход. Тази връзка между серния оксид и вулканите потвърждава една хипотеза, формулирана преди 20 години. Тя предполага, че това възбудено състояние на SO се среща само в горещите вулканични източници и в много тънката атмосфера на Йо се запазва достатъчно дълго, за да излъчва забранена линия, която обикновено се потиска от сблъсъците с другите молекули в атмосферата.

JWST ще наблюдава Йо отново през август 2023 г. с помощта на уреда NIRSpec. Предстоящото и предишното наблюдение на 15 ноември 2022 г. бяха направени, когато Йо беше в сянката на Юпитер, така че светлината, отразена от планетата, не блокираше светлината, идваща от Йо.