کشف بخار آب در مشتری

به گزارش اکوپل نیوز به نقل از آنا، ستاره‌شناسان به تازگی شواهدی از وجود بخار آب را در جو قمر گانیمد سیاره مشتری کشف کرده‌اند.

این بخار آب هنگامی شکل می‌گیرد که یخ سطح قمر به بالا بیاید (یعنی از جامد به گاز تبدیل شود). ستاره‌شناسان برای بررسی و اعتبارسنجی این شواهد، ناچار شدند مشاهدات هابل از ۲ دهه گذشته را مجدداً بررسی کردند.

دانشمندان از مجموعه داده‌های جدید و قدیمی تلسکوپ فضایی هابل ناسا برای این کشف استفاده کردند. جزییات مرتبط با این کشف در مجله نیچر استرونومی منتشر شده است.

تحقیقات قبلی شواهد مستدلی را ارائه داده است که که گانیمد، بزرگترین قمر منظومه شمسی، بیش از همه اقیانوس‌های زمین دارای آب است.

با این حال درجه حرارت در آنجا بسیار سرد است به طوری که آب موجود در سطح آنجا به صورت منجمد است. اقیانوس گانیمد تقریباً ۱۶۰ کیلومتر زیر پوسته آن قرار دارد، بنابراین بخار آب نمایانگر تبخیر این اقیانوس نیست.

مقایسه داده‌های هابل طی چند دهه

ستاره شناسان برای یافتن این شواهد بخار آب، مشاهدات هابل از ۲ دهه گذشته را مجدداً بررسی کردند.

در سال ۱۹۹۸، طیف‌سنج تصویربرداری تلسکوپ فضایی هابل (STIS) اولین تصاویر فرابنفش (UV) از گانیمد را ضبط کرد.

در ۲ مورد از این تصاویر روبان‌های رنگی گازی به نام نوار‌های شفق دیده شد و شواهد دیگری در مورد اینکه گانیمد میدان مغناطیسی ضعیفی دارد توسط محققان کشف شد.

شباهت این مشاهدات UV حکایت از وجود اکسیژن مولکولی (O ۲) داشت.

اما برخی از ویژگی‌های مشاهده‌شده با انتشار خالص O ۲ مطابقت پیدا نمی‌کرد. در همان زمان دانشمندان نتیجه گرفتند که این اختلاف احتمالاً ناشی از غلظت‌های بالاتر اکسیژن اتمی (O) است.

در حال حاضر، ناسا نیز در حال بررسی دقیق گانیمد است و به تازگی تصاویر جدیدی را از این قمر یخی منتشر کرده است.

لورنز روث (Lorenz Roth) از مؤسسه فناوری سلطنتی KTH در استکهلم که در بخشی از برنامه پشتیبانی مأموریت جونو ناسا در سال ۲۰۱۸ فعالیت داشت، میزان اکسیژن اتمی این قمر را با هابل اندازه‌گیری کرد.

این تیم در ارزیابی‌های خود داده‌های ۲ ابزار را با هم ترکیب کرد: داده‌های تجزیه‌وتحلیل طیفی از ریشه‌های کیهانی (COS) در سال ۲۰۱۸ و تصاویر بایگانی از طیف‌سنج تصاویر تلسکوپ فضایی (STIS) از ۱۹۹۸ تا ۲۰۱۰.
فقدان اکسیژن اتمی در جو گانیمد

نتایج این تحقیقات مایه شگفتی بود، زیرا در کمال تعجب و برخلاف تفسیر‌های اولیه داده‌های سال ۱۹۹۸ کاشف به عمل آمد که اکسیژن اتمی در جو گانیمد وجود ندارد. این بدان معنی بود که باید توضیح دیگری برای تفاوت‌های آشکار در تصاویر شفق قطبی UV وجود داشته باشد.

سپس روث و تیمش از نزدیک توزیع نسبی شفق قطبی را در تصاویر UV بررسی کردند. دمای سطح گانیمد در طول روز به شدت متغیر است و در حوالی ظهر در نزدیکی خط استوا ممکن است به اندازه کافی گرم شود که سطح یخ مقدار کمی از مولکول‌های آب را آزاد کند (یا تصعید کند).

در حقیقت تفاوت‌های ملموسی در تصاویر UV و جایی وجود داشت که انتظار می‌رفت آب در جو این قمر یافت شود.

روث توضیح می‌دهد: «تاکنون فقط اکسیژن مولکولی مشاهده شده بود. این نوع اکسیژن هنگامی تولید می‌شود که ذرات باردار سطح یخ را فرسایش دهند. بخار آبی که ما اندازه گیری کردیم از تصعید یخ ناشی از فرار حرارتی بخار آب از مناطق یخی در هوا گرم‌تر ناشی می‌شود.»

تأثیرگذاری این یافته‌ها بر مأموریت آژانس فضایی اروپا

این یافته احتمالاً در مأموریت آینده آژانس فضایی اروپا یعنی کاوشگر اقمار یخی مشتری (JUICE) تأثیرگذار خواهد بود. برنامه‌ریزی‌ها بدین ترتیب است که پرتاب کاوشگر در سال ۲۰۲۲ صورت بگیرد. انتظار می‌رود این فضاپیما در سال ۲۰۲۹ به مشتری نزدیک شود و حداقل ۳ سال را صرف مشاهدات دقیق مشتری و ۳ قمر بزرگ آن نماید.

علت اینکه گانیمد برای بررسی‌های دقیق‌تر انتخاب شده این است که دانشمندان آنجا را آزمایشگاهی طبیعی برای تجزیه‌وتحلیل، تکامل و قابلیت سکونت بالقوه موجودات میکروبی در آنجا می‌دانند.

روث می‌افزاید: «نتایج ما می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را در اختیار تیم JUICE قرار دهد تا با اصلاح برنامه‌های مشاهده آن‌ها برای بهینه‌سازی از فضاپیما استفاده نمایند.» در حال حاضر، ناسا نیز در حال بررسی دقیق گانیمد است و به تازگی تصاویر جدیدی را از این قمر یخی منتشر کرده است.

جونو از سال ۲۰۱۶ در حال مطالعه روی مشتری و محیط آن است که به آن سیستم جووین نیز گفته می‌شود.

شناخت سیستم این قمر و گره‌گشایی از تاریخچه آن و بررسی میزان قابل سکونت در آن، درک بهتری را از نحوه شکل‌گیری و تکامل سیارات غول گازی و اقمار متعدد آن‌ها به ما می‌دهد.