1998, Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) tog dessa första ultravioletta (UV) bilder av Ganymedes, som avslöjade ett särskilt mönster i de observerade utsläppen från månens atmosfär. Månen visar norrskensband som liknar norrskensovaler som observerats på jorden och andra planeter med magnetfält. Detta var ett illustrativt bevis för det faktum att Ganymedes har ett permanent magnetfält. Likheterna i de ultravioletta observationerna förklarades av närvaron av molekylärt syre (O 2 ). Skillnaderna förklarades vid den tiden av närvaron av atomärt syre (O), som producerar en signal som påverkar den ena UV-färgen mer än den andra. Kredit:NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)
För första gången, astronomer har upptäckt bevis på vattenånga i atmosfären på Jupiters måne Ganymedes. Denna vattenånga bildas när is från månens yta sublimeras - dvs. övergår från fast till gas.
Forskare använde nya och arkivdatauppsättningar från NASA:s Hubble Space Telescope för att göra upptäckten, publiceras i tidskriften Natur astronomi .
Tidigare forskning har gett indicier för att Ganymedes, den största månen i solsystemet, innehåller mer vatten än alla jordens hav. Dock, temperaturerna där är så kalla att vattnet på ytan fryser fast. Ganymedes hav skulle ligga ungefär 100 miles under jordskorpan; därför, vattenångan skulle inte representera avdunstning av detta hav.
Astronomer undersökte på nytt Hubble-observationer från de senaste två decennierna för att hitta dessa bevis på vattenånga.
1998, Hubbles Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) tog de första ultravioletta (UV) bilderna av Ganymedes, som avslöjade i två bilder färgglada band av elektrifierad gas som kallas norrskensband, och gav ytterligare bevis för att Ganymedes har ett svagt magnetfält.
Likheterna i dessa UV-observationer förklarades av närvaron av molekylärt syre (O 2 ). Men vissa observerade egenskaper matchade inte de förväntade utsläppen från en ren O 2 atmosfär. På samma gång, forskare drog slutsatsen att denna avvikelse sannolikt var relaterad till högre koncentrationer av atomärt syre (O).
Som en del av ett stort observationsprogram för att stödja NASA:s Juno-uppdrag 2018, Lorenz Roth från Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm, Sverige ledde laget som satte sig för att mäta mängden atomärt syre med Hubble. Teamets analys kombinerade data från två instrument:Hubbles Cosmic Origins Spectrograph (COS) 2018 och arkivbilder från Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) från 1998 till 2010.
Den här bilden visar Jupiters måne Ganymedes som sågs av NASA:s rymdteleskop Hubble 1996. Ligger 1/2 miljard miles (över 600 miljoner kilometer) bort, Hubble kan följa förändringar på månen och avslöja andra egenskaper vid ultravioletta och nära-infraröda våglängder. Astronomer har nu använt nya och arkiverade dataset från Hubble för att avslöja bevis på vattenånga i atmosfären på Jupiters måne Ganymedes för första gången, som är närvarande på grund av den termiska utströmningen av vattenånga från månens isiga yta. Kredit:NASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)
Till deras förvåning, och i motsats till de ursprungliga tolkningarna av uppgifterna från 1998, de upptäckte att det knappt fanns något atomärt syre i Ganymedes atmosfär. Det betyder att det måste finnas en annan förklaring till de uppenbara skillnaderna i dessa UV-norronsbilder.
Roth och hans team tog sedan en närmare titt på den relativa fördelningen av norrskenet i UV-bilderna. Ganymedes yttemperatur varierar kraftigt under dagen, och runt middagstid nära ekvatorn kan det bli tillräckligt varmt för att isytan släpper (eller sublimerar) några små mängder vattenmolekyler. Faktiskt, de upplevda skillnaderna i UV-bilderna är direkt korrelerade med var vatten skulle förväntas i månens atmosfär.
"Än så länge har bara det molekylära syret observerats, " förklarade Roth. "Detta produceras när laddade partiklar eroderar isytan. Vattenångan som vi mätte nu härstammar från issublimering orsakad av termisk utströmning av vattenånga från varma isiga områden."
Detta fynd lägger till förväntan till ESA (European Space Agency):s kommande uppdrag, JUICE, som står för JUpiter ICy moons Explorer. JUICE är det första storklassuppdraget i ESA:s Cosmic Vision 2015-2025-program. Planerad för uppskjutning 2022 och ankomst till Jupiter 2029, den kommer att spendera minst tre år på att göra detaljerade observationer av Jupiter och tre av dess största månar, med särskild tonvikt på Ganymedes som en planetarisk kropp och potentiell livsmiljö.
Ganymedes identifierades för detaljerad undersökning eftersom det tillhandahåller ett naturligt laboratorium för analys av naturen, evolution och potentiell beboelighet i isiga världar i allmänhet, vilken roll den spelar inom systemet av galileiska satelliter, och dess unika magnetiska och plasmainteraktioner med Jupiter och dess miljö.
"Våra resultat kan ge JUICE-instrumentteamen värdefull information som kan användas för att förfina deras observationsplaner för att optimera användningen av rymdfarkosten, tillade Roth.
Just nu, NASA:s Juno-uppdrag tar en närmare titt på Ganymedes och släppte nyligen nya bilder av den iskalla månen. Juno har studerat Jupiter och dess miljö, även känt som det jovianska systemet, sedan 2016.
Förstå det jovianska systemet och reda ut dess historia, från dess ursprung till det eventuella uppkomsten av beboeliga miljöer, kommer att ge oss en bättre förståelse för hur gasjätteplaneter och deras satelliter bildas och utvecklas. Dessutom, nya insikter kommer förhoppningsvis att hittas om beboeligheten hos Jupiterliknande exoplanetära system.
