Première preuve de vapeur d’eau sur la lune de Jupiter Ganymède – Peut contenir plus d’eau que tous les océans de la Terre

Première preuve de vapeur d'eau sur la lune de Jupiter Ganymède - Peut contenir plus d'eau que tous les océans de la Terre
Impression artistique de Ganymède

Cette image présente une impression d’artiste de la lune de Jupiter Ganymède. Les astronomes ont utilisé des ensembles de données d’archives du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA pour révéler la première preuve de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune de Jupiter Ganymède, le résultat de l’échappement thermique de la vapeur d’eau de la surface glacée de la lune. Crédit : ESA/Hubble, M. Garlick, A. Anpilogov

Les astronomes ont utilisé des ensembles de données d’archives de la Nasa/CETTE Le télescope spatial Hubble pour révéler la première preuve de vapeur d’eau dans l’atmosphère de Jupiterla lune Ganymède, le résultat de l’échappement thermique de la vapeur d’eau de la surface glacée de la lune.

La lune de Jupiter, Ganymède, est la plus grande lune – et le neuvième plus grand objet – du système solaire. Il peut contenir plus d’eau que tous les océans de la Terre, mais les températures y sont si froides que l’eau à la surface gèle et que l’océan se trouve à environ 160 kilomètres sous la croûte. Néanmoins, là où il y a de l’eau, il pourrait y avoir de la vie telle que nous la connaissons. L’identification de l’eau liquide sur d’autres mondes est cruciale dans la recherche de planètes habitables au-delà de la Terre. Et maintenant, pour la première fois, des preuves ont été trouvées pour une atmosphère aquatique sublimée sur la lune glacée Ganymède.

En 1998, le spectrographe imageur du télescope spatial (STIS) de Hubble a pris les premières images ultraviolettes (UV) de Ganymède, qui ont révélé un schéma particulier dans les émissions observées de l’atmosphère de la lune. La lune affiche des bandes aurorales qui sont quelque peu similaires aux ovales auroraux observés sur Terre et sur d’autres planètes avec des champs magnétiques. Ces images étaient donc une preuve illustrative que Ganymède a un champ magnétique permanent. Les similitudes entre les deux observations ultraviolettes s’expliquaient par la présence d’oxygène moléculaire, O2. Les différences s’expliquaient à l’époque par la présence d’oxygène atomique, O, qui produit un signal qui affecte plus une couleur UV que l’autre.

La vue de Hubble sur Ganymède en 1996

Cette image présente la lune de Jupiter Ganymède vue par le télescope spatial Hubble de la NASA en 1996. Ganymède est situé à un demi-milliard de miles (plus de 600 millions de km) et Hubble peut suivre les changements sur la lune et révéler d’autres caractéristiques dans l’ultraviolet et le proche infrarouge longueurs d’onde. Les astronomes ont maintenant utilisé de nouveaux ensembles de données d’archives de Hubble pour révéler pour la première fois des preuves de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune de Jupiter Ganymède, qui est présente en raison de l’échappement thermique de la vapeur d’eau de la surface glacée de la lune. Crédit : NASA, ESA, John Spencer (SwRI Boulder)

Dans le cadre d’un vaste programme d’observation pour soutenir la mission Juno de la NASA en 2018, Lorenz Roth, du KTH Royal Institute of Technology à Stockholm, en Suède, a dirigé une équipe qui a entrepris de capturer les spectres UV de Ganymède avec le spectrographe d’origines cosmiques (COS) de Hubble. instrument pour mesurer la quantité d’oxygène atomique. Ils ont réalisé une analyse combinée de nouveaux spectres pris en 2018 avec le COS et des images d’archives de l’instrument STIS de 1998 et 2010. À leur grande surprise, et contrairement aux interprétations originales des données de 1998, ils ont découvert qu’il n’y avait pratiquement pas de l’oxygène atomique dans l’atmosphère de Ganymède. Cela signifie qu’il doit y avoir une autre explication pour les différences apparentes entre les images d’aurore UV.

Observations ultraviolettes de Hubble de Ganymède en 1998

En 1998, le spectrographe imageur du télescope spatial de Hubble a pris ces premières images ultraviolettes de Ganymède, qui ont révélé un schéma particulier dans les émissions observées de l’atmosphère de la lune. La lune affiche des bandes aurorales qui sont quelque peu similaires aux ovales aurores observées sur Terre et sur d’autres planètes avec des champs magnétiques. C’était une preuve illustrative du fait que Ganymède a un champ magnétique permanent. Les similitudes dans les observations ultraviolettes ont été expliquées par la présence d’oxygène moléculaire. Les différences s’expliquaient à l’époque par la présence d’oxygène atomique, qui produit un signal qui affecte plus une couleur UV que l’autre. Crédit : NASA, ESA, Lorenz Roth (KTH)

L’explication a ensuite été découverte par Roth et son équipe dans la répartition relative des aurores dans les deux images. La température de surface de Ganymède varie fortement tout au long de la journée, et vers midi près de l’équateur, elle peut devenir suffisamment chaude pour que la surface glacée libère de petites quantités de molécules d’eau. En fait, les différences perçues entre les images UV sont directement corrélées avec l’endroit où l’eau serait attendue dans l’atmosphère lunaire.

“Au départ, seul l’O2 avait été observé”, a expliqué Roth. «Ceci est produit lorsque des particules chargées érodent la surface de la glace. La vapeur d’eau que nous avons maintenant mesurée provient de la sublimation de la glace causée par l’échappement thermique de la vapeur H2O des régions glacées chaudes.

Vue d'artiste d'une atmosphère aquatique sublimée sur Ganymède

Cette image présente une infographie d’impression d’artiste pour souligner que les astronomes ont maintenant utilisé des ensembles de données d’archives du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA pour révéler la première preuve de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune de Jupiter Ganymède, le résultat de l’échappement thermique de la vapeur d’eau de la surface glacée de la lune. Crédit : ESA/Hubble, J. daSilva

Cette découverte ajoute de l’anticipation à la prochaine mission JUpiter ICy Moons Explorer (JUICE) de l’ESA, la première mission de grande envergure du programme Cosmic Vision 2015-2025 de l’ESA. Prévu pour un lancement en 2022 et une arrivée à Jupiter en 2029, il passera au moins trois ans à faire des observations détaillées de Jupiter et de trois de ses plus grandes lunes, avec un accent particulier sur Ganymède en tant que corps planétaire et monde potentiellement habitable. Ganymède a été identifié pour une enquête détaillée car il fournit un laboratoire naturel pour l’analyse de la nature, de l’évolution et de l’habitabilité potentielle des mondes glacés en général et du rôle qu’il joue dans le système des satellites galiléens, et de ses propriétés magnétiques et magnétiques uniques. plasma interactions avec Jupiter et son environnement (appelé système jovien).

Imageur Ganymède JunoCam Juin 2021

Cette image de Ganymède a été obtenue par l’imageur JunoCam lors du survol de la lune glacée de Juno le 7 juin 2021. Crédit : NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

“Nos résultats peuvent fournir aux équipes d’instruments JUICE des informations précieuses qui peuvent être utilisées pour affiner leurs plans d’observation afin d’optimiser l’utilisation du vaisseau spatial”, a ajouté Roth.

Comprendre le système jovien et démêler son histoire, de son origine à l’émergence possible d’environnements habitables, nous permettra de mieux comprendre comment les planètes géantes gazeuses et leurs satellites se forment et évoluent. En outre, nous espérons que de nouvelles informations seront découvertes sur le potentiel d’émergence de la vie dans les systèmes exoplanétaires de type Jupiter.

Pour en savoir plus sur cette recherche, lisez Hubble trouve la première preuve de vapeur d’eau dans l’atmosphère de la lune Ganymède de Jupiter.

Référence : « Une atmosphère aquatique sublimée sur Ganymède détectée à partir des observations du télescope spatial Hubble » par Lorenz Roth, Nickolay Ivchenko, G. Randall Gladstone, Joachim Saur, Denis Grodent, Bertrand Bonfond, Philippa M. Molyneux et Kurt D. Retherford, 26 juillet 2021 , Astronomie de la nature.
DOI : 10.1038 / s41550-021-01426-9

Plus d’information

Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre l’ESA et la NASA.

Cette image a été prise dans le cadre des programmes d’observation HST GO-7939 (PI : H. Moos), GO-12244 (PI : J. Saur) et GO-14634 (PI : D. Grodent).

Les résultats ont été publiés dans Nature Astronomy. L’équipe internationale à l’origine de cet article se compose de L. Roth (KTH Royal Institute of Technology, Suède), N. Ivchenko (KTH Royal Institute of Technology, Suède), GR Gladstone (Southwest Research Institute, Texas, États-Unis), J. Saur ( Institut für Geophysik und Meteorologie, Allemagne), D. Grodent (Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire, Belgique), B. Bonfond (Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire, Belgique), PM Molyneux (Southwest Research Institute, Texas, USA), et KD Retherford (Southwest Research Institute, Texas, États-Unis).

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