Природа не відповідає нашим уявленням про чітко вміщені категорії. Багато речей у природі розмивають межі, які ми намагаємось намалювати навколо них. Це правда щодо супутника Юпітера Ганімеда, найбільшого супутника Сонячної системи. JWST уважніше розглянув Ганімед, місяць, який схожий на планету, щоб краще зрозуміти його поверхню.
Ганімед, по суті, є планетою, за винятком того, що він не обертається навколо Сонця. Якби він обертався навколо Сонця замість Юпітера, його було б неможливо відрізнити від планети. Він має диференційовану внутрішню структуру з розплавленим ядром, який створює магнітне поле. Він має кремнієву мантію, дуже схожу на земну, і складну крижану кору з глибоким океаном, зануреним під нею. У ньому є атмосфера, хоча вона тонка. Він також більший за Меркурій і майже такий же великий, як Марс. За словами авторів нового дослідження, це архетип водного світу.
Але навіть незважаючи на всі ці знання про величезний місяць, є деталі, які ще належить розкрити. Особливо це стосується його складної поверхні. «Після попередніх спостережень залишається кілька відкритих питань про природу, походження та процеси, що утворюють поточний склад поверхні Ганімеда», — пишуть автори нової статті. JWST має можливість спостерігати, щоб знайти відповіді на деякі з цих питань. Що воно знайшло?
Команда дослідників із США, Європи та Японії досліджувала поверхню Ганімеда за допомогою інструментів NIRSpec і MIRI JWST. Їх результати опубліковано в статті під назвою «Склад і теплові властивості поверхні Ганімеда за даними JWST/NIRSpec і MIRI». Він буде опублікований у журналі Astronomy and Astrophysics, а провідним автором є французький планетолог Д. Бокелі-Морван з LESIA — Observatoire de Paris. Наразі його розміщено на сервері препринтів arXiv.
На поверхні Ганімеда переважають два типи рельєфу: яскраві, крижані рельєфи з жолобами та темніші області. Світлі області займають приблизно дві третини поверхні, а темні — решту. Обидва типи є стародавніми, але темніші регіони давніші, а також багато кратерованих. Ці два типи змішуються, причому світліша місцевість прорізає смуги по темній місцевості.
Місії «Галілей» і «Юнона» досліджували хімічний склад поверхні Ганімеда, як і наземні телескопи. Але залишаються невирішені питання. «Після попередніх спостережень залишається кілька відкритих питань про природу, походження та процеси, що утворюють поточний склад поверхні Ганімеда», — пишуть автори.
На Ганімеді достатньо CO2, але, здається, він ув’язнений в інших молекулах. Саме такий тип розташування привертає увагу вчених. Картування CO 2 допоможе пояснити, що це за інші молекули та як розвивалася ситуація. На Ганімеді є водяний лід, але здається, що він аморфний. JWST склав карту розподілу та властивостей льоду. На Ганімеді також є нещодавно виявлена смуга поглинання на 5,9 мкм, і JWST може допомогти визначити її походження.
Діапазон температур Ганімеда означає, що чистий CO2 лід не очікується на поверхні Місяця. Спостереження JWST показують, що частина CO2 утримується у водяному льоду, хоча лише близько 1% за масою. Решта знаходиться в пастці різних мінералів і солей.
Що стосується водяного льоду, JWST виявив, що в полярних регіонах його більше. У цих областях енергійні іони Юпітера випромінюють поверхню Ганімеда. Автори пишуть, що це можна пояснити «… поєднанням мікрометеороїдного садівництва, викопування льоду та іонного опромінення». Після цього відбувається повторне накопичення водяної пари на нельодових матеріалах, утворюючи чистіший водяний лід, який JWST легко виявив.
Спостереження показали, що смуга поглинання при 5,9 мкм широко поширена на Ганімеді, але з локальними варіаціями. Дослідники визнають можливість того, що це з нерозчинного органічного матеріалу, доставленого вуглецевими хондритами або кометами, але остаточно виключили це пояснення. «Гідрати сірчаної кислоти H2SO4+H2O є хорошими кандидатами для пояснення смуги 5,9 мкм», — пишуть автори.
Це детальні результати, які багато говорять вченим, але не дуже багато нам іншим. Але інші знахідки легше зрозуміти. Наприклад, деякі загальні відмінності між полюсами Ганімеда та переднім і заднім краями. «Спектральні властивості полярних регіонів дуже відрізняються для передніх і задніх сторін», — пишуть вони. «Походження цих відмінностей ще належить дослідити». Частково це пов’язано з потужним впливом Юпітера на його супутники.
Відносини між Юпітером і Ганімедом схожі на відносини між Сонцем і Землею. Сонячний вітер вражає магнітосферу Землі, так само як плазма Юпітера вражає задню сторону Ганімеда. Мало того, магнітне поле Ганімеда взаємодіє з полем Юпітера, допомагаючи створювати полярні сяйва Юпітера.
Ганімед і Юпітер перебувають у складних стосунках, і деякі з цих стосунків поширюються на хімію поверхні Ганімеда, де плазма Юпітера вдаряється об полюси Місяця та опромінює лід. Хоча це дослідження покращило наше розуміння цього та інших аспектів, воно не дає нам тих відповідей, яких ми прагнемо. Але це наука; це не тільки слава і заголовки.
Ганімед — дивовижний супутник, майже планета. Ми знаємо, що він, ймовірно, утворився із залишків матеріалу в субтуманності Юпітера, але це було мільярди років тому. З тих пір багато чого сталося, і це призвело до того, що ми бачимо переконливий світ з теплим, потенційно життєздатним океаном, більшим за всі океани Землі разом узяті. Ці спостереження JWST є найдетальнішими, але, за словами авторів, ми не зовсім готові їх повністю інтерпретувати. Коли ми це зробимо, напевно буде ще кілька сюрпризів.
«З точки зору спостережень, це дослідження JWST показало, що спостереження, спрямовані на дослідження добових варіацій властивостей поверхні Ганімеда, можуть розгадати несподівані процеси», – пишуть автори. І, як це часто буває, результати інформуватимуть і формуватимуть нашу наступну спробу зрозуміти цей захоплюючий світ.
«Загалом результати, отримані в цьому дослідженні, безсумнівно, допоможуть оптимізувати стратегії спостереження спектрометра зображення супутників і Юпітера (MAJIS) на борту місії ESA/JUICE, яка досліджуватиме Ганімед далі».
Але нам доведеться почекати. Місія ESA JUICE стартувала минулої весни та досягне Юпітера влітку 2031 року. Будьте готові до нових сюрпризів від цього планетоподібного супутника.
