Похоже, что толстый ледяной панцирь спутника Юпитера Ганимеда понемногу испаряется под солнечными лучами. Научная статья об этом открытии опубликована в журнале Nature Astronomy.
Лед и железо
Ганимед — самый большой спутник в Солнечной системе. По размерам (но не по массе) он больше планеты Меркурий. Примерно половину этой огромной луны составляют силикатные породы, а в ее центре, похоже, скрывается жидкое металлическое ядро. Благодаря ему Ганимед — единственный известный спутник, обладающий собственным магнитным полем. Однако не менее чем наполовину этот гигант состоит из воды.
Триумф или ошибка: как поиски воды на Марсе привели к неожиданному открытию
Ничего удивительного в этом нет, ведь вода — одно из самых распространенных химических соединений во Вселенной. Многие спутники планет-гигантов, кометы и другие тела Солнечной системы в значительной мере состоят из водяного льда. Но своенравный Ганимед выделяется даже из этого ряда. Это один из пяти спутников, под ледяной броней которых предположительно скрываются жидкие океаны. Еще четыре — это луны Юпитера (Европа и Каллисто) и спутники Сатурна (Титан и Энцелад). В наличии жидкой воды на знаменитом своими гейзерами Энцеладе и покрытой подвижным льдом Европе ученые практически уверены. «Обводненность» Ганимеда, Каллисто и Титана остается гипотезой, в пользу которой есть лишь косвенные данные. Но гипотезой грандиозной: подледные моря Ганимеда должны содержать больше воды, чем весь Мировой океан Земли. Ученые не исключают, что в подледных океанах спутников Юпитера и Сатурна есть жизнь, хотя бы в виде микробов. Поэтому к ледяным лунам приковано самое пристальное внимание астрономов.
Пока эксперты спорят, есть ли на Ганимеде жидкая вода, там, похоже, обнаружили воду в виде пара.
Типовое жилье: насколько уникальна Солнечная система
Вещество X
Эта история началась в 1998 году. Благодаря «Хабблу» выяснилось, что над Ганимедом простираются полярные сияния (правда, сияют они не в видимом свете, а в ультрафиолетовых лучах).
Напомним, как возникает это явление на Земле. Пришедшие из космоса заряженные частицы сталкиваются с атомами воздуха и передают им энергию. Атомы тратят эту энергию, испуская свет. Но ведь на Ганимеде нет воздуха. Какие же газы послужили мишенью для космических частиц и источником ультрафиолетового свечения?
Одно из этих веществ удалось опознать без труда: это молекулярный кислород O2. Эксперты легко объяснили, откуда он там берется. Те самые космические частицы врезаются в толщу льда и разбивают молекулы воды на кислород и водород. Легкий газ водород быстро улетучивается в космос, а вот более тяжелый кислород образует над Ганимедом некое подобие атмосферы, хотя и чрезвычайно разреженной.
Между тем особенности сияний говорили о том, что в процессе, помимо молекулярного кислорода, участвует еще одно вещество. Тогда специалисты решили, что это атомарный кислород O, состоящий не из двухатомных молекул, а из отдельных атомов.
Однако авторы новой работы поставили этот вывод под сомнение. Они обработали данные, полученные «Хабблом» в 1998–2010 годах, и сравнительно свежие изображения 2018 года. Исследователи показали, что над Ганимедом слишком мало атомарного водорода, чтобы объяснить особенности его полярных сияний.
Что же за вещество в таком случае сияет над этим спутником? Ученые предположили, что это водяной пар. Хотя Ганимед получает куда меньше солнечного света и тепла, чем даже Антарктида, небольшое количество льда все же может испаряться.
Луны далеких миров: как ученые впервые увидели рождение спутника планеты
Чтобы проверить свою гипотезу, астрономы внимательно отследили, где именно над поверхностью спутника появляется «вещество X». Оказалось, что оно накапливается там, где на ледяной щит Ганимеда падают прямые солнечные лучи. В подсолнечной точке этого вещества даже больше, чем молекулярного кислорода. Но чем дальше от «солнцепека», тем меньше в полярных сияниях следов таинственного соединения. Это прекрасно согласуется с гипотезой, что «вещество X» — просто водяной пар, образовавшийся из льда. А еще авторы рассчитали, сколько нужно пара, чтобы обеспечить наблюдаемые сияния. Оказалось, что примерно столько, сколько и должно возникать на Ганимеде под действием солнечных лучей.
Конечно, исследователи не получили однозначных «отпечатков пальцев», указывающих, что это вещество не может быть ничем, кроме воды. Но эта версия прекрасно объясняет все наблюдаемые факты и вообще выглядит простой и естественной.
Отметим, что пар над Ганимедом не имеет прямого отношения к его гипотетическому подледному океану. Последний отделен от поверхности более чем 150-километровой толщей льда. Лужи талой воды на поверхности небесного тела тоже искать не стоит: в космическом вакууме лед сразу обращается в пар, не переходя в жидкое состояние.
Это исследование стало еще одним кусочком мозаики, открывающей для нас огромный и загадочный Ганимед. А в 2022 году должен стартовать космический аппарат JUICE, специально предназначенный для исследования ледяных спутников Юпитера. Планируется, что он доберется до цели в 2029 году. Тогда мы, несомненно, узнаем о гигантской луне намного больше. Возможно, именно JUICE подтвердит существование на Ганимеде и водяного пара, и подледного океана.
Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора