Ganymed

Ganymed, Jupiterův měsíc, je větší než Merkur i Pluto a jen o málo menší než Mars. Může obsahovat více vody než všechny oceány na Zemi dohromady. Jupiterův měsíc je však tak chladný, že voda na jeho povrchu je zmrzlá. Jakákoliv kapalná voda by se skrývala asi 100 kilometrů pod jeho kůrou. Předchozí výzkumy naznačovaly, že led na povrchu Ganymedu by se mohl změnit z pevného skupenství přímo na plyn a přeskočit kapalnou formu, takže vodní pára by mohla tvořit část řídké atmosféry obřího měsíce. Důkazy o této vodě však dlouho byly nepolapitelné – až dosud. Ganymed má slaný podpovrchový oceán, který může obsahovat organické sloučeniny. Juno, kosmická sonda NASA, detekovala soli a organické sloučeniny na povrchu Ganymedu během průletu v červnu 2021, při kterém analyzovala Ganymed pomocí spektrometru JIRAM (Jovian InfraRed Auroral Mapper), což je přístroj určený ke studiu chemického složení a interakcí v atmosféře Jupiteru a jeho měsíců. A skutečně našla, že Ganymed má pod svou ledovou kůrou obrovský oceán.

Sonda Juno odstartovala z mysu Canaveral na Floridě 5. srpna 2011 a je teprve druhou misí, která obíhá kolem Jupiteru, po sondě NASA Galileo. Sonda Juno byla navržena tak, aby studovala počasí, magnetické pole a historii tohoto plynného obra. Mise sondy byla již dvakrát prodloužena a v současné době je naplánována její činnost do září 2025.

V tenké atmosféře Jupiterova měsíce Ganymeda astronomové detekovali důkazy o přítomnosti vodní páry. Objev by mohl napovídat, že podobné vodní atmosféry mohou obklopovat další ledová tělesa ve sluneční soustavě i mimo ni.

Pomáhají stará i nová data

V nové studii vědci analyzovali stará a nová data o Ganymedu z  Hubblova vesmírného dalekohledu (Hubble Space Telescope, HST) NASA. V roce 1998 HST pořídil první ultrafialové snímky Ganymedu, včetně snímků polárních září, verzí severní a jižní polární záře, jaké má i Země. Barevné pruhy způsobené kosmickým zářením poskytují důkaz, že Ganymed má slabé magnetické pole.

Jsou tam molekuly nebo i atomy kyslíku?

Ultrafialové signály detekované v těchto polárních pásmech naznačují přítomnost molekul kyslíku. Každá z nich je tvořena dvěma atomy kyslíku, které vznikají, když nabité částice erodují ledový povrch Ganymedu. Některé z těchto ultrafialových emisí však neodpovídaly tomu, co by se dalo očekávat od atmosféry čistého molekulárního kyslíku. Předchozí výzkum naznačil, že tyto nesrovnalosti jsou spojeny se signály z atomárního kyslíku – tedy jednotlivých atomů kyslíku.

Jako součást rozsáhlého pozorovacího programu sondy Juno se vědci snažili změřit množství atomárního kyslíku v atmosféře Ganymedu pomocí HST. Neočekávaně objevili, že tam není téměř žádný atomární kyslík, což naznačuje, že pro dřívější ultrafialové signály musí existovat jiné vysvětlení.

Povrchová teplota Ganymedu se silně mění v průběhu dne, s maximy kolem –123 °C v poledne na rovníku a minimem asi –193 °C v noci. Na nejteplejších místech Ganymedu se led může dostatečně zahřát na to, aby sublimoval -  přeměnil se přímo na páru. Vysvětlení, že v atmosféře je vodní pára, velmi dobře odpovídá datům. Rozdíly pozorované mezi řadou ultrafialových snímků z Ganymedu dobře odpovídají místům, kde by se dala očekávat voda v atmosféře měsíce na základě jeho klimatu. Hlavním důvodem, proč předchozí výzkum nedokázal detekovat vodu v atmosféře Ganymedu, je to, že ultrafialový signál z molekulárního kyslíku je velmi silný. V rámci tohoto silnějšího kyslíkového signálu bylo těžké najít další signály.

Vědci podrobně popsali svá zjištění online v pondělí (26. července) v časopise Nature Astronomy.

Nejen voda, ale i soli a organické látky

Během průletu kolem Ganymedu v roce 2021 detekoval přístroj JIRAM sondy Juno soli, jako je chlorid sodný, chlorid amonný, hydrogenuhličitan sodný a možná i organické sloučeniny – alifatické aldehydy. Objev těchto sloučenin a solí může astronomům pomoci lépe pochopit, jak Ganymed vznikal a vyvíjel se, a možná i objasnit chemické složení jeho podpovrchového oceánu.

Blízký Jupiter má tak silné magnetické pole, že organické sloučeniny a soli na povrchu Jupiterových měsíců by jen těžko přežily. Zdá se však, že oblast kolem rovníku Ganymedu je dostatečně chráněna před elektrony a těžkými ionty, které díky magnetickému poli Jupiteru na měsíc dopadají, aby tyto sloučeniny udržely. „Největší množství solí a organických látek jsme nalezli v tmavém a světlém terénu v zeměpisných šířkách chráněných magnetickým polem,“ říká Dcott Bolton, hlavní vědecký pracovník sondy Juno ze Southwest Research Institute, San Antonio. „To naznačuje, že pozorujeme pozůstatky hlubokomořské solanky, která se dostala na povrch tohoto zmrzlého světa.“

Interakce vody s horninami

Přítomnost těchto solí a organických sloučenin by mohla svědčit o hydrotermální aktivitě hluboko pod ledovým povrchem Ganymedu, nebo o interakci mezi jeho podpovrchovým oceánem a horninami hluboko uvnitř planety. Interakce vody s horninami by mohla dosáhnout rovnováhy a byla by také v souladu s přítomností sodných solí jako nezávislého indikátoru změn ve vodě uvnitř Ganymedu. Mohou však existovat i jiné procesy, které tyto soli vytvářejí. Protože Ganymed má podstatně silnější kůru než měsíc Europa, výměna mezi jeho hlubším vnitřkem a povrchem nemusí být jediným důvodem složení jeho povrchu, může to být i výměna mezi mělkou kůrou a povrchem.

Studie pozorování solí a organických látek na povrchu Ganymedu sondou Juno byla zveřejněna v článku publikovaném 30. října v časopise Nature Astronomy. 

Zdroje: NASA našla organické sloučeniny prosakující ze skrytého oceánu na Jupiterově ledovém měsíci Ganymed | Živá věda (livescience.com)

Na obrovském Jupiterově měsíci Ganymedu byla poprvé detekována vodní pára | Živá věda (livescience.com)