Jupiters Eismond Ganymed ist der größte im Sonnensystem. Wassereis auf seiner Oberfläche gefriert bei niedrigen Temperaturen bis minus 185 Grad Celsius.
Der Strom geladener Teilchen von der Sonne reicht aus, um am Mittag auf Ganymed Eis in Wasserdampf zu verwandeln - ein Phänomen, das als Sublimation bekannt ist. Mit hochempfindlichen Spektren und Spektralbildern des Hubble-Weltraumteleskops haben Planetenforscher diesen Wasserdampf in der dünnen Atmosphäre eines eisigen Mondes entdeckt.
1998 nahm der bildgebende Spektrograph des Hubble-Weltraumteleskops (STIS) die ersten ultravioletten (UV) Bilder von Ganymed auf, die ein deutliches Muster beobachteter Emissionen aus seiner eisigen Atmosphäre zeigten.
Ganymed hat Polarlichtstreifen, die den Polarlichtstreifen ähnlich sind, die auf der Erde und anderen Planeten mit Magnetfeldern beobachtet werden.
Somit waren diese Bilder ein illustrativer Beweis dafür, dass Ganymed ein konstantes Magnetfeld hat. Die Ähnlichkeit zwischen den beiden UV-Beobachtungen wurde dem Vorhandensein von molekularem Sauerstoff zugeschrieben.
Damals wurden die Unterschiede auf das Vorhandensein von atomarem Sauerstoff zurückgeführt, der ein Signal erzeugt, das eine UV-Farbe stärker beeinflusst als eine andere.
"Die Atmosphäre von Ganymed entsteht durch das Versprühen geladener Teilchen und das Sublimieren seiner eisigen Oberfläche", sagen die Wissenschaftler. "Frühere Beobachtungen von Sauerstoffemissionen im fernen UV wurden verwendet, um atomisierten molekularen Sauerstoff als Bestandteil der Atmosphäre zu identifizieren, aber der erwartete Bestandteil von gefriergetrocknetem Wasser blieb unentdeckt."
In der neuen Studie führten Astronomen eine kombinierte Analyse neuer Spektren durch, die 2018 mit dem Hubble Space Origin Spectrograph (COS) und archivierten Bildern des STIS-Instruments aus den Jahren 1998 und 2010 aufgenommen wurden.
Zu ihrer Überraschung und im Gegensatz zu ihrer ursprünglichen Interpretation der Daten von 1998 fanden sie heraus, dass es in Ganymeds Atmosphäre fast keinen atomaren Sauerstoff gab. Dies bedeutet, dass es eine andere Erklärung für die offensichtlichen Unterschiede zwischen UV-Bildern geben muss.
Eine Erklärung fanden die Autoren dann in der relativen Verteilung der Polarlichter in den beiden Bildern.
Die Oberflächentemperatur von Ganymed schwankt im Laufe des Tages stark und gegen Mittag kann es am Äquator so warm sein, dass die eisige Oberfläche eine kleine Menge Wassermoleküle freisetzt.
Tatsächlich korrelieren die wahrgenommenen Unterschiede zwischen UV-Bildern direkt damit, wo in Ganymeds Atmosphäre Wasser erwartet wird.
„Anfangs wurde nur molekularer Sauerstoff beobachtet. Das passiert, wenn geladene Teilchen die Eisoberfläche zerstören“, sagen die Forscher. "Der Wasserdampf, den wir jetzt gemessen haben, stammt aus der Eissublimation, die durch die thermische Freisetzung von Wasserdampf aus warmen Eisregionen verursacht wird."
Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
2021-07-28 14:32:11
Autor: Vitalii Babkin