У всех крупнейших спутников Юпитера есть полярные сияния, которые светятся темно-красным и в 15 раз ярче, чем наше

Юпитер хорошо известен своими захватывающими полярными сияниями, в немалой степени благодаря орбитальному аппарату Juno и недавним снимкам, сделанным космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST). Как и на Земле, эти ослепительные явления возникают в результате взаимодействия заряженных солнечных частиц с магнитным полем и атмосферой Юпитера.

На протяжении многих лет астрономы также обнаруживали слабые полярные сияния в атмосферах крупнейших спутников Юпитера (также известных как «Галилеевские спутники»). «). Они также являются результатом взаимодействия, в данном случае, между магнитным полем Юпитера и частицами, исходящими из атмосфер лун.

Обнаружение этих слабых полярных сияний всегда было проблемой из-за отражения солнечного света от поверхности лун. полностью смывает их световые подписи. В серии недавних работ группа под руководством Бостонского университета и Калифорнийского технологического института (при поддержке НАСА) наблюдала галилеевские спутники, когда они проходили в тени Юпитера.

Эти наблюдения показали, что Ио, Европа, Ганимед , и Каллисто испытывают кислородное полярное сияние в своей атмосфере. Более того, эти полярные сияния темно-красные и почти в 15 раз ярче привычных зеленых узоров, которые мы видим на Земле.

В исследовательскую группу входили астрономы из Центра космической физики (CSP) Бостонского университета, Отделения Геологические и планетарные науки (GPS) в Калифорнийском технологическом институте, Лаборатория физики атмосферы и космоса (LASP) в Университете Колорадо, Земля и планетарные науки в Калифорнийском университете в Беркли, Обсерватория с большим бинокулярным телескопом (LBT), Юго-Западный исследовательский институт (SwRI) , Институт планетологии (PSI), Потсдамский институт астрофизики имени Лейбница (AIP) и Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.

Два исследования под названием «Оптические полярные сияния Европы, Ганимеда и Каллисто » и «Оптические полярные сияния Ио в тени Юпитера» были опубликованы 16 февраля в журнале Planetary Science Journal.

Наблюдения группы объединили данные спектрометра высокого разрешения Эшелле обсерватории Кека ( HIRES) со спектрами высокого разрешения от t Большой бинокулярный телескоп (LBT) и обсерватория Apache Point (APO).

Эти наблюдения были приурочены к тому, чтобы увидеть Ио, Европу, Ганимед и Каллисто, когда они вошли в тень Юпитера, чтобы избежать помех от солнечного света, отраженного от их поверхности. Эти данные позволили получить ценную информацию о составе атмосфер спутников, в состав которых, как и ожидалось, входит газообразный кислород.

Кэтрин де Клеер, профессор Калифорнийского технологического института и ведущий автор одной из двух статей, объяснила в Пресс-релиз обсерватории Кека:

«Эти наблюдения сложны, потому что в тени Юпитера луны почти невидимы. Единственным подтверждением этого является свет, излучаемый их слабыми полярными сияниями. что мы даже направили телескоп в нужное место. Яркость различных цветов полярного сияния говорит нам, из чего, вероятно, состоят атмосферы этих спутников. Мы обнаружили, что молекулярный кислород, как и то, чем мы дышим здесь, на Земле, вероятно, основная составляющая ледяной лунной атмосферы».

Все четыре галилеевых спутника демонстрировали одинаковые кислородные полярные сияния, похожие на то, что мы видим на северном и южном сияниях (Северное и Южное сияние) здесь, на Земле.

В случае с Европой, Ганимедом и Каллисто, содержание кислорода в их атмосферах связано с фотолизом, процессом, при котором водяной лед сублимируется и расщепляется солнечным излучением на газообразный водород и кислород. В случае Ио кислород возникает из-за двуокиси серы (извергаемой из множества вулканов, усеивающих ее поверхность), взаимодействующей с солнечным излучением с образованием моноокиси серы и элементарного кислорода.

Но из-за их гораздо более тонкой атмосферы, это кислород светится в темно-красном и (для Европы и Ганимеда) в инфракрасном диапазоне длин волн, последний неразличим для человеческого глаза.

Из-за вулканической активности Ио соли, такие как хлорид натрия и хлорид калия, также присутствуют в атмосферу, где они также разрушаются солнечным излучением. Это приводит к тому, что полярные сияния на Ио излучают желто-оранжевое свечение (вызванное натрием) и светятся в инфракрасном диапазоне (вызванное калием).

Астрономы впервые наблюдали это инфракрасное свечение в атмосферах этих спутников. . Более того, новые измерения также выявили минимальные признаки наличия водяного пара, который ранее считался компонентом атмосфер Европы, Ганимеда и Каллисто.

Теоретически под всеми тремя спутниками есть внутренние океаны. их ледяные поверхности, и есть даже некоторые предварительные доказательства того, что водяной пар в атмосфере Европы может быть результатом активности шлейфа. Считается, что эти шлейфы связаны с внутренним океаном Луны или жидкими резервуарами внутри ее ледяной оболочки.

Наблюдения также показали, как наклонное магнитное поле Юпитера вызывает изменение яркости полярных сияний по мере вращения газового гиганта. Наклон этого поля примерно на 10° от оси вращения Юпитера по сравнению с наклоном Земли на 11° означает, что спутники будут испытывать большее взаимодействие в определенные периоды своей орбиты.

Наконец, они также отметили, как атмосфера быстро реагировала на изменения температуры, вызванные переходом от воздействия солнечного света к нахождению в тени Юпитера. Говорит Карл Шмидт, профессор астрономии Бостонского университета и ведущий автор второй статьи:

«Натрий Ио становится очень слабым в течение 15 минут после входа в атмосферу. Тень Юпитера, но восстановление после выхода на солнечный свет занимает несколько часов. Эти новые характеристики очень полезны для понимания химии атмосферы Ио. Затмения Юпитера представляют собой естественный эксперимент, позволяющий узнать, как солнечный свет влияет на его атмосферу».

Эти последние наблюдения добавили волнения в и без того очень захватывающую область исследований. В ближайшие годы космические агентства отправят на Европу и Ганимед больше роботов-исследователей — Europa Clipper НАСА и JUpiter ICy Moon Explorer (JUICE) ЕКА.

Эти миссии будут проводить несколько облетов этих лун, собирать данные на состав их атмосфер и поверхностей и попытаться обнаружить признаки возможной жизни в их интерьерах («биосигнатуры»). Увидеть вблизи эти ярко-красные полярные сияния будет просто потрясающе!

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.