목성의 얼음 위성인 가니메데는 태양계에서 가장 크다. 표면의 얼음은 섭씨 영하 185도의 낮은 온도에서 얼어붙습니다.
태양으로부터의 하전 입자의 흐름은 가니메데의 정오에 얼음을 수증기로 바꿀 만큼 충분합니다. 승화라고 알려진 현상입니다. 허블 우주 망원경의 매우 민감한 스펙트럼과 스펙트럼 이미지를 사용하여 행성 연구원들은 얼음 달의 얇은 대기에서 이 수증기를 발견했습니다.
1998년, 허블 우주 망원경(STIS) 이미징 분광기는 가니메데의 첫 번째 자외선(UV) 이미지를 촬영했으며, 이는 얼음 대기에서 관찰된 방출의 뚜렷한 패턴을 드러냈습니다.
가니메데에는 지구와 자기장이 있는 다른 행성에서 관찰되는 오로라 줄무늬와 다소 유사한 오로라 줄무늬가 있습니다.
따라서 이 이미지는 가니메데가 일정한 자기장을 가지고 있다는 실증적인 증거였습니다. 두 UV 관찰 사이의 유사성은 분자 산소의 존재에 기인합니다.
당시 그 차이는 원자 산소의 존재에 기인했으며, 이는 하나의 UV 색상에 다른 UV 색상보다 더 많은 영향을 미치는 신호를 생성합니다.
"가니메데의 대기는 하전 입자를 분사하고 얼음 표면을 승화시켜 생성됩니다."라고 과학자들은 말합니다. "원자외선 산소 방출에 대한 이전 관측은 원자화된 분자 산소를 대기의 구성 요소로 식별하는 데 사용되었지만 동결 건조된 물의 예상 구성 요소는 감지되지 않은 채로 남아 있습니다."
새로운 연구에서 천문학자들은 2018년에 허블 우주 기원 분광기(COS)로 얻은 새로운 스펙트럼과 1998년과 2010년에 STIS 기기에서 보관된 이미지를 결합하여 분석했습니다.
놀랍게도 1998년 데이터에 대한 원래의 해석과 대조적으로 그들은 가니메데의 대기에 원자 산소가 거의 없다는 것을 발견했습니다. 이것은 UV 이미지 사이의 명백한 차이에 대한 또 다른 설명이 있어야 함을 의미합니다.
그런 다음 두 이미지에서 오로라의 상대적 분포에 대한 설명이 저자에 의해 발견되었습니다.
가니메데의 표면 온도는 낮 동안 크게 변동하며, 정오 무렵에는 적도에서 얼음 표면이 소량의 물 분자를 방출할 만큼 충분히 따뜻할 수 있습니다.
사실, UV 이미지 사이의 인지된 차이는 가니메데의 대기에서 물이 예상되는 위치와 직접적인 상관 관계가 있습니다.
“처음에는 분자 산소만 관찰되었습니다. 이것은 하전 입자가 얼음 표면을 파괴할 때 발생합니다.”라고 연구자들은 말합니다. "우리가 지금 측정한 수증기는 따뜻한 얼음 지역에서 수증기의 열 방출로 인한 얼음 승화에서 비롯됩니다."
연구 결과는 네이처 천문학(Nature Astronomy) 저널에 게재됐다.
2021-07-28 14:32:11
작가: Vitalii Babkin