Природа не соответствует нашим представлениям об четко содержащихся категориях. Многие вещи в природе стирают границы, которые мы пытаемся провести вокруг них. Это справедливо и для спутника Юпитера Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы. JWST более внимательно изучил Ганимед, луну, похожую на планету, чтобы лучше понять ее поверхность. Ганимед — это, по сути, планета, за исключением того, что он не вращается вокруг Солнца. Если бы он вращался вокруг Солнца, а не вокруг Юпитера, он был бы неотличим от планеты. Он имеет дифференцированную внутреннюю структуру с расплавленным ядром, создающим магнитное поле. Она имеет кремниевую мантию, очень похожую на земную, и сложную ледяную кору, под которой находится глубокий океан. Там есть атмосфера, хотя она и тонкая. Он также больше Меркурия и почти такого же размера, как Марс. По мнению авторов нового исследования, это архетип водного мира.
Но даже несмотря на все эти знания об огромной луне, некоторые детали еще предстоит раскрыть. Особенно это касается его сложной поверхности. «После предыдущих наблюдений остается несколько открытых вопросов о природе, происхождении и процессах, составляющих нынешний состав поверхности Ганимеда», — пишут авторы новой статьи. JWST обладает наблюдательной способностью найти ответы на некоторые из этих вопросов. Что оно обнаружило? Группа исследователей из США, Европы и Японии исследовала поверхность Ганимеда с помощью инструментов NIRSpec и MIRI JWST. Их результаты представлены в статье под названием «Состав и термические свойства поверхности Ганимеда по данным наблюдений JWST/NIRSpec и MIRI». Он будет опубликован в журнале «Астрономия и астрофизика», а его ведущий автор — французские ученые-планетологи Д. Бокеле-Морван из Парижской обсерватории LESIA. В настоящее время он размещен на сервере препринтов arXiv.
На поверхности Ганимеда преобладают два типа местности: яркие ледяные местности с бороздками и более темные области. Светлые области покрывают около двух третей поверхности, а темные — остальную часть. Оба типа древние, но более темные области старше и также покрыты кратерами. Эти два типа смешаны: более светлый ландшафт пересекает более темный ландшафт. Миссии «Галилео» и «Юнона» исследовали химию поверхности Ганимеда, а также наземные телескопы. Но остаются еще нерешенные вопросы. «После предыдущих наблюдений остается несколько открытых вопросов о природе, происхождении и процессах, составляющих нынешний состав поверхности Ганимеда», — пишут авторы. На Ганимеде достаточно CO2, но он, похоже, захвачен другими молекулами. Именно такое расположение привлекает внимание ученых. Картирование CO2 поможет объяснить, что представляют собой эти другие молекулы и как развивалась ситуация.
На Ганимеде есть водяной лед, но он кажется аморфным льдом. JWST составил карту распределения и свойств льда. На Ганимеде также недавно обнаружена полоса поглощения на длине волны 5,9 мкм, и JWST может помочь определить ее происхождение. Температурный диапазон Ганимеда означает, что на поверхности Луны не ожидается чистого льда из CO2. Наблюдения JWST показывают, что часть CO2 задерживается в водяном льду, хотя и составляет лишь около 1% по массе. Остальное заключено в различных минералах и солях. Что касается водяного льда, JWST обнаружил, что его больше всего непосредственно обнажено в полярных регионах. Именно в этих регионах энергичные ионы Юпитера облучают поверхность Ганимеда. Авторы пишут, что это можно объяснить «… сочетанием микрометеороидов, раскопок льда и ионного облучения». За этим следует повторное накопление водяного пара поверх неледяных материалов, образуя более чистый водяной лед, который JWST легко обнаружил.
Наблюдения показали, что полоса поглощения 5,9 мкм широко распространена на Ганимеде, но с локальными вариациями. Исследователи признают возможность того, что это происходит из нерастворимого органического материала, доставленного углеродистыми хондритами или кометами, но в конечном итоге исключили это объяснение. «Гидраты серной кислоты H2SO4 + H2O кажутся хорошими кандидатами для объяснения полосы 5,9 мкм», — пишут авторы. Это подробные результаты, которые говорят ученым о многом, но остальным из нас — не так уж много. Но другие выводы легче понять. Например, некоторые общие различия между полюсами Ганимеда и передним и задним краями. «Спектральные свойства полярных областей сильно различаются для передней и задней сторон», — пишут они. «Причины этих различий еще предстоит изучить». Частично это связано с мощным воздействием Юпитера на его спутники. Отношения между Юпитером и Ганимедом похожи на отношения между Солнцем и Землей. Солнечный ветер воздействует на магнитосферу Земли так же, как плазма Юпитера поражает заднюю сторону Ганимеда. Мало того, магнитное поле Ганимеда взаимодействует с Юпитером, помогая создавать полярные сияния Юпитера.
Ганимед и Юпитер находятся в сложных отношениях, и некоторые из этих отношений распространяются на химию поверхности Ганимеда, где плазма Юпитера ударяется о полюса Луны и облучает лед. Хотя это исследование продвинуло наше понимание этого и других аспектов, оно не дает нам тех однозначных ответов, которых мы так жаждем. Но это наука; это еще не все слава и заголовки. Ганимед — удивительная луна, почти планета. Мы знаем, что он, вероятно, образовался из остатков вещества субтуманности Юпитера, но это было миллиарды лет назад. С тех пор многое произошло, и это привело к созданию привлекательного мира, который мы видим сейчас, с теплым, потенциально пригодным для жизни океаном, который больше, чем все океаны Земли вместе взятые. Эти наблюдения JWST пока являются наиболее подробными, но, по мнению авторов, мы не совсем готовы их полностью интерпретировать. Когда мы это сделаем, вероятно, нас ждут еще несколько сюрпризов.
«С точки зрения наблюдений исследование JWST показало, что наблюдения, направленные на изучение суточных изменений свойств поверхности Ганимеда, могут раскрыть неожиданные процессы», — пишут авторы. И, как это часто бывает, результаты послужат основой для нашей следующей попытки понять этот увлекательный мир. «В целом результаты, полученные в этом исследовании, безусловно, помогут оптимизировать стратегии наблюдения спектрометра изображений Лун и Юпитера (MAJIS) на борту миссии ESA/JUICE, которая будет продолжать исследовать Ганимед». Но нам придется подождать. Миссия ЕКА JUICE стартовала прошлой весной и достигнет Юпитера летом 2031 года. Приготовьтесь к новым сюрпризам от этой похожей на планету луны.
