19 сен 2023 265

Магнитосфера Юпитера, выбивающая молекулы изо льда на поверхности Каллисто, не объясняет количество кислорода в атмосфере

Группа ученых, связанных с несколькими институтами в США, проверила теорию, созданную для объяснения количества кислорода в атмосфере Каллисто, одного из спутников Юпитера, и обнаружила, что она не соответствует действительности. В своей статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, группа описывает, как они проверяли теорию и другие возможные направления исследований.

Каллисто является вторым по размеру после Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера. Это также наиболее сильно кратерированное место. Каллисто в последнее время стала объектом более пристального внимания из-за необъяснимого большого количества кислорода в ее атмосфере.

Ученые моделируют тепловые, энергетические компоненты магнитосферной плазмы Юпитера, облучающей атмосферу Каллисто. Спектры потоков дифференциальных чисел для (а) протонов, (б) ионов кислорода, (в) ионов серы и (г) электронов вблизи орбиты Каллисто. Кривые иллюстрируют соответствие (желтой) тепловой и (синей) энергетической плазмы. Оранжевые кривые для электронов представляют переход от теплового к энергетическому режиму. Красные и зеленые точки обозначают наблюдения за каждой популяцией с Юноны, когда она находится недалеко от орбитальной позиции Каллисто. Черная пунктирная линия на каждой панели иллюстрирует сумму дифференциальных потоков ионов по всем видам ионов.

Предыдущие исследования показали, что Каллисто имеет толстую корку, под которой может находиться океан, но ее состав до сих пор не ясен — это может быть корка с небольшим количеством льда или полностью состоящая из него. В течение некоторого времени также было известно, что атмосфера Каллисто имеет высокий процент кислорода. Что осталось загадкой, так это то, как этот кислород попал туда и почему он сохраняется. Одна из основных теорий, объясняющих его присутствие, заключается в том, что мощная магнитосфера Юпитера может выбивать молекулы водорода, воды и кислорода изо льда на поверхности Каллисто. В этой новой работе исследователи проверили эту теорию.

Работа включала моделирование тепловых и энергетических компонентов магнитосферы Юпитера — в частности, его плазмы — и оценку энергии, которая достигнет атмосферы и поверхности Каллисто. Затем они рассчитали количество кислорода, которое должно быть высвобождено в зависимости от количества воздействия. Затем они сравнили количество кислорода, которое должно быть в атмосфере Каллисто (на основании расчетов), с количеством, которое там есть на самом деле, и обнаружили огромное несоответствие. Кислорода в атмосфере было гораздо больше, чем можно было объяснить влиянием магнитосферы Юпитера, — на два-три порядка.

Это оставляет происхождение кислорода нераскрытой загадкой. Исследовательская группа предполагает, что больше информации можно будет получить из предстоящих миссий, таких как JUICE ЕКА и Europa Clipper НАСА.