Hơi nước trên mặt trăng Ganymede của sao Mộc: Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra bằng chứng về hơi nước trong bầu khí quyển của mặt trăng Ganymede của sao Mộc. Hơi nước này hình thành khi băng từ bề mặt mặt trăng thăng hoa – tức là chuyển từ thể rắn sang thể khí.
Các nhà khoa học đã sử dụng bộ dữ liệu mới và lưu trữ từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA để thực hiện khám phá, được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.
Nghiên cứu trước đây đã đưa ra bằng chứng ngẫu nhiên rằng Ganymede, mặt trăng lớn nhất trong hệ mặt trời, chứa nhiều nước hơn tất cả các đại dương trên Trái đất. Tuy nhiên, nhiệt độ ở đó quá lạnh nên nước trên bề mặt bị đóng băng. Đại dương của Ganymede sẽ nằm bên dưới lớp vỏ khoảng 100 dặm; do đó, hơi nước sẽ không đại diện cho sự bốc hơi của đại dương này.
Các nhà thiên văn đã kiểm tra lại các quan sát của Hubble trong hai thập kỷ qua để tìm ra bằng chứng về hơi nước này.
Năm 1998, Máy quang phổ hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian (STIS) của Hubble đã chụp những hình ảnh tia cực tím (UV) đầu tiên của Ganymede, cho thấy hai dải băng đầy màu sắc của khí điện được gọi là dải cực quang, và cung cấp thêm bằng chứng cho thấy Ganymede có từ trường yếu.
Những điểm tương đồng trong các quan sát UV này được giải thích bởi sự hiện diện của oxy phân tử (O 2 ). Nhưng một số đặc điểm quan sát được không phù hợp với lượng khí thải dự kiến từ khí quyển O 2 tinh khiết . Đồng thời, các nhà khoa học kết luận sự khác biệt này có thể liên quan đến nồng độ oxy nguyên tử (O) cao hơn.
Là một phần của chương trình quan sát lớn để hỗ trợ sứ mệnh Juno của NASA vào năm 2018, Lorenz Roth thuộc Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Stockholm, Thụy Điển đã dẫn đầu nhóm thực hiện đo lượng oxy nguyên tử bằng Hubble. Phân tích của nhóm đã kết hợp dữ liệu từ hai công cụ: Quang phổ Nguồn gốc Vũ trụ (COS) của Hubble vào năm 2018 và các hình ảnh lưu trữ từ Máy quang phổ Hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian (STIS) từ 1998 đến 2010.
Trước sự ngạc nhiên của họ, và trái ngược với những giải thích ban đầu của dữ liệu từ năm 1998, họ phát hiện ra hầu như không có bất kỳ oxy nguyên tử nào trong bầu khí quyển của Ganymede. Điều này có nghĩa là phải có một lời giải thích khác cho sự khác biệt rõ ràng trong các hình ảnh cực quang UV này.
Roth và nhóm của ông sau đó đã xem xét kỹ hơn sự phân bố tương đối của cực quang trong ảnh UV. Nhiệt độ bề mặt của Ganymede thay đổi mạnh mẽ trong ngày, và vào khoảng giữa trưa gần xích đạo, nó có thể trở nên đủ ấm để bề mặt băng giải phóng (hoặc thăng hoa) một số lượng nhỏ phân tử nước. Trên thực tế, sự khác biệt có thể nhận thấy trong hình ảnh tia cực tím có tương quan trực tiếp với vị trí dự kiến sẽ có nước trong bầu khí quyển của mặt trăng.
Roth giải thích: “Cho đến nay chỉ có oxy phân tử mới được quan sát. “Chất này được tạo ra khi các hạt tích điện ăn mòn bề mặt băng. Hơi nước mà chúng tôi đo được hiện nay bắt nguồn từ sự thăng hoa của băng do sự thoát nhiệt của hơi nước từ các vùng băng giá ấm.”
Phát hiện này bổ sung dự đoán cho sứ mệnh sắp tới của ESA (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu), JUICE, viết tắt của JUpiter ICy moons Explorer. JUICE là sứ mệnh cấp lớn đầu tiên trong chương trình Tầm nhìn vũ trụ 2015-2025 của ESA. Được lên kế hoạch phóng vào năm 2022 và đến Sao Mộc vào năm 2029, nó sẽ dành ít nhất ba năm để thực hiện các quan sát chi tiết về Sao Mộc và ba mặt trăng lớn nhất của nó, đặc biệt nhấn mạnh vào Ganymede như một hành tinh và môi trường sống tiềm năng.
Ganymede được xác định để điều tra chi tiết vì nó cung cấp một phòng thí nghiệm tự nhiên để phân tích bản chất, sự tiến hóa và khả năng sinh sống tiềm tàng của các thế giới băng giá nói chung, vai trò của nó trong hệ thống các vệ tinh Galilean, và các tương tác từ trường và plasma độc đáo của nó với Sao Mộc và môi trường.
Roth nói thêm: “Kết quả của chúng tôi có thể cung cấp cho nhóm thiết bị JUICE thông tin có giá trị có thể được sử dụng để tinh chỉnh kế hoạch quan sát của họ nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tàu vũ trụ.
Hiện tại, sứ mệnh Juno của NASA đang quan sát kỹ Ganymede và gần đây đã công bố hình ảnh mới về mặt trăng băng giá. Juno đã nghiên cứu Sao Mộc và môi trường của nó, còn được gọi là hệ Jovian, kể từ năm 2016.
Tìm hiểu hệ thống Jovian và làm sáng tỏ lịch sử của nó, từ nguồn gốc của nó đến sự xuất hiện có thể có của các môi trường có thể sinh sống, sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách các hành tinh khí khổng lồ và vệ tinh của chúng hình thành và phát triển. Ngoài ra, hy vọng sẽ có những hiểu biết mới về khả năng sinh sống của các hệ ngoại hành tinh giống sao Mộc.
Kính viễn vọng Không gian Hubble là dự án hợp tác quốc tế giữa NASA và ESA (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu). Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, quản lý kính thiên văn. Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian (STScI) ở Baltimore, Maryland, tiến hành các hoạt động khoa học trên Hubble. STScI được điều hành cho NASA bởi Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu về thiên văn học ở Washington, DC
Nguồn:
Tài liệu do Viện Khoa học quản lý Kính viễn vọng Không gian (STScI) cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.