Detta fotografi av den jovianska månen Europa togs i juni 1997 med en räckvidd på 776, 700 miles av NASA:s rymdfarkost Galileo. Något mindre än jordens måne, Europa har en mycket slät yta och den fasta isskorpan ser ut som ett sprucket äggskal. Det inre har ett globalt hav med mer vatten än vad som finns på jorden. Det kan möjligen hysa livet som vi känner det. Hubble Space Telescope-observationer av Europa har avslöjat närvaron av ihållande vattenånga i dess mycket svaga atmosfär. Hubble observationer, från 1999 till 2015, upptäcka att vattenånga ständigt fylls på under hela månens ena halvklot. Detta är ett annat fynd från Hubbles observationer från 2013 som hittade lokaliserad vattenånga från gejsrar som ventilerade från dess underjordiska hav. Denna vattenånga kommer från en helt annan process. Solljus får ytisen att sublimera, övergår direkt till gas. Denna färgsammansatta Galileo-vy kombinerar violett, grön, och infraröda bilder. Vyn av månen visas i naturlig färg (vänster) och i förstärkt färg utformad för att få fram subtila färgskillnader i ytan (höger). Den ljusa vita och blåaktiga delen av Europas yta består till största delen av vattenis, med mycket få icke-ismaterial. Lång, mörka linjer är sprickor i skorpan, varav några är fler än 1, 850 mil lång. Kredit:NASA, NASA-JPL, University of Arizona
NASA:s Hubble Space Telescope-observationer av Jupiters iskalla måne Europa har avslöjat närvaron av ihållande vattenånga - men, mystiskt, bara i en halvklot.
Europa har ett stort hav under sin isiga yta, som kan erbjuda förhållanden som är gästvänliga för livet. Detta resultat främjar astronomernas förståelse av den atmosfäriska strukturen hos isiga månar, och hjälper till att lägga grunden för planerade vetenskapsuppdrag till det jovianska systemet för att, till viss del, utforska om en miljö en halv miljard miles från solen skulle kunna stödja liv.
Tidigare observationer av vattenånga på Europa har associerats med plymer som bryter ut genom isen, som fotograferade av Hubble 2013. De är analoga med gejsrar på jorden, men sträcker sig mer än 60 miles hög. De producerar övergående blötar av vattenånga i månens atmosfär, vilket bara är en miljarddel av yttrycket i jordens atmosfär.
De nya resultaten, dock, visa liknande mängder vattenånga spridda över ett större område av Europa i Hubble-observationer som sträcker sig från 1999 till 2015. Detta tyder på en långvarig närvaro av en vattenångatmosfär endast på Europas bakre halvklot – den del av månen som alltid är mitt emot dess rörelseriktning längs dess omloppsbana. Orsaken till denna asymmetri mellan den främre och bakre halvklotet är inte helt klarlagd.
Denna upptäckt är hämtad från en ny analys av Hubbles arkivbilder och spektra, med en teknik som nyligen resulterade i upptäckten av vattenånga i atmosfären av Jupiters måne Ganymedes, av Lorenz Roth från KTH, Kungliga Tekniska Högskolan, rymd- och plasmafysik, Sverige.
"Observationen av vattenånga på Ganymedes, och på baksidan av Europa, främjar vår förståelse av atmosfären hos isiga månar, " sade Roth. "Men, upptäckten av en stabil vattenmängd på Europa är lite mer överraskande än på Ganymedes eftersom Europas yttemperaturer är lägre än Ganymedes."
Europa reflekterar mer solljus än Ganymedes, hålla ytan 60 grader Fahrenheit svalare än Ganymedes. Dagens högsta på Europa är kallt minus 260 grader Fahrenheit. Än, även vid lägre temperatur, de nya observationerna tyder på att isen sublimerar – det vill säga, omvandling direkt från fast till ånga utan vätskefas – utanför Europas yta, precis som på Ganymedes.
För att göra denna upptäckt, Roth grävde ner sig i arkiverade Hubble-datauppsättningar, välja ultravioletta observationer av Europa från 1999, 2012, 2014 och 2015 medan månen var i olika omloppspositioner. Dessa observationer togs alla med Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). De ultravioletta STIS-observationerna gjorde det möjligt för Roth att bestämma mängden syre - en av vattenbeståndsdelarna - i Europas atmosfär, och genom att tolka styrkan av emission vid olika våglängder kunde han sluta sig till närvaron av vattenånga.
Denna upptäckt banar väg för djupgående studier av Europa av framtida sonder, inklusive NASA:s Europa Clipper och Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) uppdraget från European Space Agency (ESA). Att förstå bildningen och utvecklingen av Jupiter och dess månar hjälper också astronomer att få insikter om Jupiterliknande planeter runt andra stjärnor.
Dessa resultat har publicerats i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .
