Астрономы, использующие обсерваторию В. М. Кека на Маунакеа на Гавайях, обнаружили, что полярные сияния в видимом диапазоне длин волн появляются на всех 4 основных спутниках Юпитера: Ио, Европе, Ганимеде и Каллисто.
Используя спектрометр высокого разрешения Эшелле (HIRES) обсерватории Кека, а также спектрографы высокого разрешения на Большом бинокулярном телескопе и обсерватории Апач-Пойнт, группа под руководством Калифорнийского технологического института и Бостонского университета наблюдала за лунами в тени Юпитера, чтобы их слабые полярные сияния, которые вызванные сильным магнитным полем газового гиганта, могли быть обнаружены без конкуренции по яркому солнечному свету, отраженному от их поверхностей.
«Эти наблюдения сложны, потому что в тени Юпитера луны почти невидимы. Свет, излучаемый их слабыми полярными сияниями, является единственным подтверждением того, что мы вообще направили телескоп в нужное место», — говорит Кэтрин де Клеер, профессор Калифорнийского технологического института и ведущий автор. одной из двух новых исследовательских работ, опубликованных сегодня в журнале Planetary Science Journal с описанием открытия.
Все четыре спутника Галилея показывают такое же кислородное сияние, которое мы видим в небе вблизи полюсов Земли, но газы на спутниках Юпитера намного тоньше, что позволяет темно-красному цвету светиться почти в 15 раз ярче знакомого зеленого света.
На Европе и Ганимеде кислород также излучает инфракрасное излучение , чуть более красное, чем может видеть человеческий глаз — это первое явление, наблюдаемое в атмосфере тела, отличного от Земли.
На Ио, самой внутренней луне Юпитера , вулканические шлейфы газа и пыли огромны по размеру, достигая сотен километров в высоту. Эти шлейфы содержат соли, такие как хлорид натрия и хлорид калия , которые распадаются, образуя дополнительные цвета. Натрий придает полярному сиянию Ио такое же желто-оранжевое свечение, которое мы видим в городских уличных фонарях. Новые измерения также показывают калиевые полярные сияния на Ио в инфракрасном свете , которые ранее нигде не обнаруживались.
«Яркость различных цветов полярного сияния говорит нам, из чего, вероятно, состоит атмосфера этих спутников», — сказал де Клир. «Мы обнаружили, что молекулярный кислород , как и то, чем мы дышим здесь, на Земле, вероятно, является основным компонентом ледяной лунной атмосферы».
Новые измерения показывают минимальные доказательства наличия воды, что вызывает активные научные дебаты о том, содержат ли атмосферы спутников Юпитера значительное количество водяного пара. В настоящее время считается, что 3 внешних галилеевых спутника Юпитера содержат океаны жидкой воды под их толстыми ледяными поверхностями, и есть предварительные доказательства того, что вода в атмосфере Европы может иногда поступать из ее океана или жидких резервуаров внутри ее ледяной оболочки.
Поскольку сильное магнитное поле Юпитера наклонено, полярные сияния на этих спутниках меняют яркость по мере вращения планеты. Кроме того, атмосфера может реагировать на быстрый переход от теплого солнечного света к холодной тени Юпитера.
«Натрий Ио становится очень слабым в течение 15 минут после входа в тень Юпитера, но требуется несколько часов, чтобы восстановиться после выхода на солнечный свет», — объясняет Карл Шмидт, профессор астрономии Бостонского университета и ведущий автор второй статьи. «Эти новые характеристики действительно полезны для понимания химии атмосферы Ио. Затмения Юпитера представляют собой естественный эксперимент для изучения того, как солнечный свет влияет на его атмосферу ».
Новые типы полярного сияния на четырех спутниках добавляют захватывающий аспект тому, что уже стало золотым веком для поклонников Юпитера благодаря миссии НАСА «Юнона» и космическому телескопу Джеймса Уэбба. Если вам посчастливилось увидеть полярное сияние здесь, на Земле, сделайте паузу и подумайте, каким удивительным могло бы показаться это зрелище, если бы вы смотрели вверх с одной из лун Юпитера.
Первая статья об этом исследовании под руководством де Клеера называется «Оптические полярные сияния Европы, Ганимеда и Каллисто». Вторая статья под руководством Шмидта называется «Оптические полярные сияния Ио в тени Юпитера».
