Ученые доказали, что воду в атмосферу Юпитера занесла комета

Астрономы смогли решить давно волновавшую их загадку. Они доказали, что воду в атмосферу Юпитера занесла в 1994 году комета Шумейкеров--Леви.

Астрономам удалось решить почти два десятилетия волновавшую их проблему, связанную с Юпитером, самой крупной планетой Солнечной системы. Запущенная в 1997 году Европейская инфракрасная космическая обсерватория (ISO) впервые обнаружила воду в верхних слоях атмосферы четырех газовых планет – Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. С этого момента ученые стали искать возможные источники воды на этих планетах — внутренние и внешние.

Внешних не так уж и много: занести воду из космоса на планету могут лишь частицы межпланетной пыли, ледяные кольца и спутники, а также столкновения с кометами.

В 2011 году при помощи инфракрасной космической обсерватории Herschel удалось доказать, что источником воды в атмосфере Сатурна является его ледяной спутник Энцелад, он же проливает воду на соседний спутник Титан.

«Океан на Европе может создать условия для жизни»

Под поверхностью Европы, спутника Юпитера, находится соленый океан, химический состав которого сходен с океанами Земли. Астрономы получили новое... →

И если происхождение воды на Уране и Нептуне остается загадкой, то недавно астрономы решили пролить свет на происхождение воды в атмосфере Юпитера.
Вскоре после запуска ISO ученые заподозрили, что воду на Юпитер могла занести комета Шумейкеров--Леви (D/1993 F2), чье фееричное падение на Юпитер наблюдалось с Земли в течение недели в июле 1994 года.

Тогда в атмосферу планеты-гиганта упал 21 осколок этой кометы, за год до этого расколовшейся на части. Прежде предположение о кометном происхождении воды на Юпитере базировалось лишь на косвенных доказательствах, например содержании углекислого газа, который может появляться благодаря фотохимическим превращениям воды.

Проблема состояла в отсутствии инфракрасных наблюдений Юпитера в дошумейкеровскую эпоху. «Мы страстно ждали наблюдений Юпитера при помощи обсерватории Herschel», — говорит Тибо Кавалье, автор исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics.

Вода пролилась на Землю от соседей

Огромными запасами воды Земля обязана не далеким транснептуновым кометам, а метеоритам, формировавшимся между орбитами Марса и Юпитера, считает группа... →

«Телескоп имеет уникальную комбинацию инструментов, которая позволила нам создать трехмерную реконструкцию содержания воды в стратосфере: мы смогли картировать ее распределение по всему диску планеты и получить вертикальный профиль», — пояснил астроном.

Первые наблюдения при помощи спектрографа PACS были сделаны еще в 2009 году. «Эти наблюдения еще не были оптимизированы для наших целей, но они показали асимметричное распределение воды по диску. Этот первый намек на то, что в южном полушарии воды больше, чем в северном, подвигнул нас на дальнейшие исследования», — рассказал Пол Хэртоу, соавтор работы из Института изучения Солнечной системы имени Макса Планка.

В 2010 году при помощи того же прибора на борту Herschel по 400 точкам была построена точная карта излучения Юпитера на волне 66,4 микрон – одной из спектральных линий воды.

«Асимметрия между двумя полусферами говорит о том, что вода была привнесена извне благодаря разовому событию — это исключает участие ледяных лун или колец. Локальные источники давали бы постоянный приток воды, который с годами привел бы к симметричному ее распределению. В зависимости от того, переносится вода в нейтральной форме или в виде ионов, локальные источники повышали бы ее концентрацию либо на полюсах, либо на экваторе», — пояснил Кавалье.

При помощи другого спектрометра — HIFI — ученые смогли построить профили распределения воды по высоте атмосферы в 25 точках диска Юпитера.

«Они стали главной уликой, исключающей другие возможные источники. Это стало доказательством того, что как минимум 95% воды, существующей сегодня в стратосфере Юпитера, занесено кометой Шумейкеров--Леви», — объяснил Хэртоу.

Астероиды набомбили земную жизнь

Небесные тела, которые бомбардировали Землю и Луну около 4 млрд лет назад и, возможно, «заразили» Землю живыми организмами, были... →

Данные с HIFI показали, что большая часть атмосферной воды Юпитера находится под давлением ниже 2 миллибар, что соответствует большим высотам в стратосфере. Ниже находится тропосфера, верхний слой которой создает видимую поверхность планеты. Именно этот слой препятствует проникновению воды из нижележащих слоев в стратосферу, поэтому вода в нее может быть занесена только внешними источниками. Кроме того, отсутствие воды в нижних слоях стратосферы также указывает на ее спорадическое занесение – в противном случае она успела бы распространиться более равномерно.

«Поскольку большая часть воды в атмосфере Юпитера занесена в ходе единичного события в прошлом, мы ожидаем, что ее содержание будет со временем убывать. При помощи шведского космического аппарата Odin мы намерены следить за этим убыванием», — поделился планами Кавалье. Ученые надеются, что достаточное для фиксации количество воды в атмосфере газового гиганта сохранится к 2030 году, когда к Юпитеру долетит европейский зонд Jupiter Icy moons Explorer (JUICE).