Почти половину атмосферы Ио присвоили вулканическим выбросам
Астрономы при помощи системы радиотелескопов ALMA смогли оценить вклад вулканов в процесс создания атмосферы спутника Юпитера Ио. Оказалось, что вулканические выбросы составляют 30-50 процентов вещества атмосферы, а магма в разных вулканах различается по составу. Препринт опубликован на сайте arXiv.org.
Ио — один из крупных спутников Юпитера и самое геологически активное тело в Солнечной системе. Если вести наблюдения в инфракрасном диапазоне за ночной стороной спутника или же тогда, когда Ио оказывается в тени Юпитера, то можно заметить десятки ярких горячих точек, а общее число вулканов на спутнике составляет более 400 штук.
Подобная активность вызвана разогревом недр Ио, вызываемым приливными силами со стороны Европы, Ганимеда и Юпитера. Некоторые вулканы выбрасывают огромные шлейфы, которые поставляют вещества в тонкую атмосферу Ио, магнитосферу Юпитера и даже межпланетную среду. Потеря массы атмосферой спутника оценивается в одну тонну в секунду, однако существуют и механизмы ее восполнения, которые, как и динамика атмосферы, до сих пор изучены плохо.
Группа астрономов во главе с Имке де Патер (Imke de Pater) из Калифорнийского университета в Беркли опубликовала результаты анализа данных наблюдений в миллиметровом диапазоне волн за Ио в марте и сентябре 2018 года, которые проводились при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA. Целью ученых был анализ влияния вулканической активности на газовую оболочку спутника в моменты, когда Ио находится в тени Юпитера или освещена Солнцем.
В результате наблюдений астрономы выяснили, что поверхность Ио состоит из тонкого слоя пыли или мелкозернистых вулканических отложений, покрывающих более плотные слои горных пород и льда. Им удалось обнаружить шлейфы из диоксида серы (SO2) и оксида серы (SO), поднимающиеся из вулканов, а также обнаружить шлейфы из хлорида калия (KCl) над патерой Ульген (Ulgen Patera), где не было найдено ни SO2, ни SO. Это означает, что у магмы в подземных резервуарах, подпитывающих эти вулканы, разный состав.
Также ученые выяснили, что действующие вулканы ответственны за создание 30–50 процентов массы атмосферы: вещество они поставляют в виде шлейфов. Важную роль играют и химические реакции: основным источником атмосферного SO оказался фотолиз SO2 под действием солнечного света.
Наконец, оказалось, что во время затмения Ио Юпитером атмосфера не исчезает полностью: возможно, из-за слоя неконденсирующихся газов или скрытого вулканизма. Чтобы лучше разобраться в процессах, происходящих на спутнике, астрономы хотят в ближайшем будущем получить при помощи ALMA данные с более высоким пространственным разрешением.
Ранее мы рассказывали о том, как ALMA нашла на Венере фосфин и кандидата в первого зародыша звезды в облаке Тельце и детально рассмотрела комету 46P/Виртанена.
Александр Войтюк
Это может говорить о потенциальной обитаемости экзопланеты
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил доказательства того, что экзопланета K2-18b может быть гикеаном, обладающим водным океаном, а не суперземлей или мини-нептуном. Кроме того, в ее атмосфере нашлись следы биомаркера диметилсульфида, что делает экзопланету интересной целью для изучения с точки зрения потенциальной обитаемости. Статья принята к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters, кратко о работе сообщается на сайте обсерватории. Гикеаны описываются как субнептуны с умеренными температурами, обладающие глобальным водным океаном и обширной атмосферой, богатой водородом. Эти тела могут обладать радиусами 1-2,6 радиуса Земли и массой 1-10 масс Земли и пока что представлены лишь несколькими кандидатами — подтвержденных экзопланет такого типа еще неизвестно. Большой интерес для ученых гикеаны представляют из-за значительно более широкой обитаемой зоны по сравнению с планетами земной группы и удобства потенциальных поисков биомаркеров в атмосферах Группа астрономов во главе с Никку Мадхусудханом (Nikku Madhusudhan) из Кембриджского университета опубликовала результаты спектрометрических наблюдений за атмосферой экзопланеты K2-18b, проведенных при помощи инструментов NIRISS и NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб». Наблюдения велись в диапазоне длин волн 0,9–5,2 микрометра в 2023 году во время двух событий прохождения планеты по диску своей звезды. K2-18b обращается вокруг красного карлика, расположенного в 111 световых годах от Солнца в созвездии Льва, и открыта в 2017 году. Экзопланета попадает в обитаемую зону, обладает массой 8,63 массы Земли, радиусом 2,61 радиуса Земли и равновесной температурой 250–300 кельвинов. В 2019 году в ее атмосфере обнаружили водяной пар. Экзопланета считалась кандидатом в гикеан, скалистую суперземлю или мини-нептун. Исследователи обнаружили в атмосфере K2-18b, богатой водородом, метан и углекислый газ и не нашли аммиака, что согласуется с моделью глобального океана, скрытого под тонкой и холодной атмосферой. Кроме того, они не обнаружили водяной пар, угарный газ и синильную кислоту, хотя установленные верхние пределы их содержания тоже соответствуют предсказаниям модели. В атмосфере субнептуна также обнаружились потенциальные следы диметилсульфида, который рассматривается как биомаркер в виде продукта жизнедеятельности бактерий и фитопланктона. Это тоже говорит в пользу идеи о том, что K2-18b представляет собой гикеан, а не скалистую или богатую летучими веществами планету с обширной водородной атмосферой или скалистую планету с тонкой водородной атмосферой. Однако, что касается потенциальной обитаемости экзопланеты, то она под вопросом, так как факт обнаружения диметилсульфида, его точное содержание и происхождение (биогенное или абиогенное) должны помочь установить будущие наблюдения за K2-18b. Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» нашел толстые слои облаков в атмосфере близкого субнептуна.
